| Project/Area Number |
21K20689
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Ueda Hiroyuki 京都大学, 工学研究科, 助教 (20909808)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 機能的MRI / 低磁場MRI / 脳機能計測 / スピンロックシーケンス / 磁場検出 / 位相画像 / 機能的結合 / 低磁場fMRI / ノイズ低減 / fMRI / spin-lock / 神経磁場 |
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| Outline of Research at the Start |
fMRIはMRIを用いて非侵襲的に脳機能を計測する手法であり、脳波や脳磁図と比べ空間分解能が高い。現在主流なfMRIは血行動態を介して神経活動を計測するBOLD-fMRIであり、これは時間分解能やMRIの静磁場強度に制約がある。そこで申請者は神経磁場の直接計測法としてspin-lockシーケンスを用いた低磁場fMRIの検討を進めてきた。本研究では(1)MR画像の雑音低減による低磁場fMRIの検出限界の改善、(2)磁化挙動の解析解を用いて取得画像から計測対象信号の強度や位相情報を再構成、(3)ヒトを対象とした定常誘発反応など認知課題を用いた実験検証により提案する低磁場fMRIの有効性を実証する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research project, I focused on spin-lock sequences to overcome the limitations of conventional functional MRI in terms of temporal resolution and static field strength. First, I investigated the detectable limitation of the spin-lock sequences and improved it using deep learning. In addition, I improved the analytical solution of magnetization dynamics, which describe how the contrast in MR images changes. This achievement will be able to reconstruct the neural magnetic signal more accurately. Furthermore, we explored the feasibility of MR phase images with the spin-lock sequences and found the possibility to measure the phase of the measurement target, independently of its strength.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の機能的MRIでは、血中のヘモグロビンにおける磁性の違いに着目して、脳活動をMR画像のコントラストに反映していた。この手法は現在主流なものであるが、高磁場MRIでしか利用できない点と時間分解能に制約を有している。そこで、神経磁場を直接コントラストに反映するスピンロックシーケンスは、これらの問題を解決でき、安価な低磁場MRIでの脳機能計測の実現可能性がある。しかし、低磁場MRIはMR画像の画質が低下するため、本研究課題ではこの問題の解決と、時間分解能改善の利点を活かし、脳メカニズムの解明に向けた貢献を目指している。
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