分子イメージングにおけるMRIの高感度化を目指した要素技術の確立

• 研究課題/領域番号: 15K01283
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 今井 宏彦 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40506466)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 磁気共鳴イメージング / 核磁気共鳴 / 分子イメージング / 化学交換飽和移動 / 超偏極

研究成果の概要

分子イメージングにおけるMRIの高感度化を実現する構想のなかで、本研究は、MRIによる生体内分子の検出技術のひとつである化学交換飽和移動法（CEST）に注目し、CEST MRIに関連する要素技術の確立を目的とした。CEST MRIの適用範囲の拡大を目的に、新規計測対象物質としてドパミンを検討し、CEST MRIにより計測可能であることを実証した。また、CEST MRI撮像の高速化を目的に新しい撮像法を提案し、実験的にその有用性を示した。さらに、標的分子の高感度MRI計測法となり得るHyperCEST MRIの実現を目指し、その根幹をなす超偏極129Xeガスの生成に関する基礎検討を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Ethyl Pyruvate Improves Pulmonary Function in Mice with Bleomycin-induced Lung Injury as Monitored with Hyperpolarized ¹²⁹Xe MR Imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Shota Hodono, Akihiro Shimokawa, Neil J. Stewart, Yukiko Yamauchi, Renya Nishimori, Mami Yamane, Hirohiko Imai, Hideaki Fujiwara, Atsuomi Kimura
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 17 号: 4 ページ: 331-337
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2017-0163
  • NAID: 130007496955
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Continuous flow production of concentrated hyperpolarized xenon gas from a dilute xenon gas mixture by buffer gas condensation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Imai H, Yoshimura H, Kimura A, Fujiwara H.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 号: 1 ページ: 7352-7352
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07695-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Treatment response of ethyl pyruvate in a mouse model of chronic obstructive pulmonary disease studied by hyperpolarized 129Xe MRI. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura A, Yamauchi Y, Hodono S, Stewart NJ, Hosokawa O, Hagiwara Y, Imai H, Fujiwara H.
  • 雑誌名: Magn Reson Med 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 721-729
  • DOI: 10.1002/mrm.26458
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hyperpolarized 129Xe MRI Using Isobutene as a New Quenching Gas (2016)
  • 著者名/発表者名: Hodono S, Imai H, Yamauchi Y, Kawamura A, Matsumoto H, Okumura S, Fujiwara H, Kimura A.
  • 雑誌名: NMR Biomed 巻: 29 号: 10 ページ: 1414-1419
  • DOI: 10.1002/nbm.3585
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Improving time resolution in the imaging of metabolic dynamics using compressed sensing from 2D heteronuclear multiple quantum coherence (2018)
  • 著者名/発表者名: Utako Yamamoto, Hirohiko Imai, Kei Sano, Masayuki Ohzeki, Tetsuya Matsuda, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB
  • 国際学会
• [学会発表] 超偏極キセノンMRIによる肺繊維症の前臨床評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村敦臣、下川晃弘、程野祥太、上田ひかり、Neil J. Stewart、山根麻実、西森廉弥、今井宏彦、藤原英明
  • 学会等名: 第10回呼吸機能イメージング研究会学術集会
• [学会発表] 2次元1H-13C異種核多量子コヒーレンスMRSIにおける圧縮センシングを用いた時系列再構成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本詩子、今井宏彦、佐野圭、大関真之、松田哲也、田中利幸
  • 学会等名: 第45回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Gradient encoded CEST MRIにおける複数のZ-スペクトルの同時計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井宏彦、三宅清隆、松田哲也
  • 学会等名: 第45回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] スピン交換光ポンピングのイソブテンクエンチャー (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井宏彦
  • 学会等名: 第45回日本磁気共鳴医学会大会 超偏極による多核MRSIの高感度計測スタディーグループ公開討論
• [学会発表] Time-series reconstruction using compressed sensing with ADMM in 2D magnetic resonance spectroscopic imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Utako Yamamoto, Hirohiko Imai, Kei Sano, Masayuki Ohzeki, Tetsuya Matsuda, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: International Meeting on "High-Dimensional Data-Driven Science" (HD3-2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous acquisition of multiple Z-spectra using sinc-modulated RF pulse trains in gradient encoded CEST MRI (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Imai, Kiyotaka Miyake, Tetsuya Matsuda
  • 学会等名: International Society for Magnetic Resonance in Medicine 25th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 超偏極キセノンガスを用いた二次元NMRによるカーボンナノチューブの細孔解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原英明、木村敦臣、今井宏彦、宮脇仁、尹聖昊、池田基、吉鉉植、出田圭子、齋藤公児、金橋康二
  • 学会等名: 第55回NMR討論会
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島県広島市)
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] 循環型超偏極キセノンガスを利用したカーボンナノチューブのNMR分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋藤公児、藤原英明、木村敦臣、程野祥太、今井宏彦、宮脇仁、尹聖昊、池田基、吉鉉植、出田圭子、金橋康二
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道大学工学部（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Pulmonary functional imaging using quasi-completely hyperpolarized 129Xe MRI (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsuomi Kimura, Akihiro Shimokawa, Shota Hodono, Yu Ozaki, Naoto Miyazaki, Hirohiko Imai, Hideaki Fujiwara
  • 学会等名: The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] CEST/MTの基礎 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井宏彦
  • 学会等名: 第43回日本磁気共鳴医学会大会 教育講演
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京・文京）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] CEST MRIによるドパミン検出に関する基礎的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井宏彦、Jianchu Xu、松田哲也
  • 学会等名: 第43回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京・文京）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 海外の最新事情－ISMRM2015 (2015)
  • 著者名/発表者名: 服部峰之、今井宏彦
  • 学会等名: 第43回日本磁気共鳴医学会大会 超偏極による多核MRSIの高感度計測スタディーグループ公開討論
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京・文京）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 超偏極129Xe MRI肺機能診断法によるピルビン酸エチルの薬効評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下川晃弘、今井宏彦、山内紬起子、程野祥太、上田ひかり、野田雄哉、藤原英明、木村敦臣
  • 学会等名: 第43回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京・文京）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 高沸点ガスをクエンチガスとする超偏極129Xe MRIの感度増強と肺繊維症診断への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 程野祥太、今井宏彦、山内紬起子、下川晃弘、野田雄哉、上田ひかり、藤原英明、木村敦臣
  • 学会等名: 第43回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京・文京）
  • 年月日: 2015-09-10
• [図書] ``Brain imaging using hyperpolarized xenon MRI'' in ``Hyperpolarized and Inert Gas MRI. From Technology to Application in Research and Medicine'' (2016)
  • 著者名/発表者名: Francis T Hane, Hirohiko Imai, Atsuomi Kimura, Hideaki Fujiwara, Madhwesha Rao, Jim Wild, Mitchell S Albert
  • 総ページ数: 332
  • 出版者: Elsevier
• [図書] ``Development and application of mouse imaging using hyperpolarized xenon'' in ``Hyperpolarized and Inert Gas MRI. From Technology to Application in Research and Medicine'' (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Imai, Atsuomi Kimura, Hideaki Fujiwara
  • 総ページ数: 332
  • 出版者: Elsevier
• [産業財産権] 超偏極希ガス生成供給装置 (2017)
  • 発明者名: 藤原英明、木村敦臣、今井宏彦
  • 権利者名: 藤原英明、木村敦臣、今井宏彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-233022
  • 出願年月日: 2017