| 研究課題/領域番号 |
19K22579
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分51:ブレインサイエンスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
浦山 慎一 京都大学, 医学研究科, 研究員 (10270729)
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| 研究分担者 |
藤本 晃司 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (10580110)
尾上 浩隆 京都大学, 医学研究科, 研究員 (80214196)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | MRI / phased array coil / 高インピーダンスコイル技術 / 脳イメージング / 脱泡処理 / phased-array coil / high impedance coil / brain |
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| 研究開始時の研究の概要 |
MRIは脳科学において今や必要不可欠なツールであるが、様々な撮像・解析法の適用限界が信号ノイズ比(SNR)に起因しており、SNR向上は非常に重要な研究課題である。その最も基本的な解決手段は受信コイルを撮像対象に近づけることであるが、現在のコイル技術では限界があるため、近年、ニューヨーク大学において開発された高インピーダンスコイル技術を用い、非ヒト霊長類のin-vivo/ex-vivo MR撮像において、極限までコイルを対象に近づけることができる3種のコイルを順に開発し、SNRの飛躍的な向上を図る。
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| 研究実績の概要 |
ヒトの脳高次機能を明らかにするためには、ヒトに近い非ヒト霊長類を用いた比較研究が重要であり、MR画像技術が非常に有用なツールとなっている。本研究では、ヒトに比べ小さいサルの脳において同等のMRI画像を得るために、近年ニューヨーク大学で開発された高インピーダンスRFコイル技術を用い、より脳に近接させることが可能なphased arrayコイルを開発、霊長類のin-vivo/ex-vivo MRI脳イメージングにおいて、信号ノイズ比の飛躍的な向上を目指す。
本年度は、秋になってようやくCOVID-19による渡航制限も解除とされたため、海外共同研究者であるDr.Cloosを招聘し、高インピーダンスコイルの開発・実験を再開した。まず撮像ターゲットとして、扱いが容易で、かつ、現在、専用のphased-arrayコイルを期待されているマーモセットを想定した。そして開発した8chコイルを設置しようとしたが、マーモセットの頭部サイズが余りにも小さく、ループ径の縮小及び共振回路の小型化が必須であることが分かった。高インピーダンスコイル技術では、ループ径は静磁場強度、使用する同軸ケーブルのインピーダンス、共振回路設計などで決定されるため、適合する同軸ケーブルの探索と、共振回路設計変更の検討を開始した。
また、標本撮像に使用している液体、フロリナートの代替品の調査、テストを行った。フロリナートは水素原子を含まないためにMR信号を出さず、かつ磁化率が生体に近いために磁場不均一も起こさず、加えて低粘性のため脱泡処理が容易という大きな利点を持つ。しかしながら、3M社より数年後の製造中止が発表され、現在新規購入が不可能となっている。そのために代替品を調査したところ、ソルベ社の製造するガルデンが候補として挙がり、一通りのテストを行ったところ、フロリナートの代替品として使用可能であることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究は、豪州クィーンズランド大学に所属しているDr.Martijn Cloosとの共同研究であり、非常に高価なMRI装置を用いた実験は、豊富な経験を有するDr.Cloosを招聘し共に行う予定であった。しかしながら、COVID-19による渡航禁止措置のためにDr.Cloosの招聘が昨年度まで実施できず、開発に制限が生じてしまったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、COVID-19による渡航制限のために海外共同研究者であるDr.Cloosを招聘出来ず開発・実験が遅れていた、多チャンネルマカク頭部用phased array高インピーダンスコイル、サイズ可変型・防水加工標本用高インピーダンスコイルをそれぞれ完成させ、ファントム撮像実験、in-vivo/ex-vivo実験を通してそれらの有用性を評価する。また開発したコイルの比較対象として、我々が所有するコイルを用いる。具体的には、多チャンネルマカク頭部用phased array高インピーダンスコイルには、8ch円筒型phased-arrayコイルを、サイズ可変型・防水加工標本用高インピーダンスコイルには、28ch膝コイル対応インサート型コイルをそれぞれ用い、出来うる限り同様の条件で同じものを撮像、比較する。
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