軸索機能画像によるアルツハイマー病脳皮質神経細胞数の定量

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09307012
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 中田 力 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50281720)
• 研究分担者: 相馬 芳明 新潟大学, 脳研究所, 助教授 (30163132) ; 辻 省次 新潟大学, 脳研究所, 教授 (70150612)
• キーワード: アルツハイマー病 / 磁気共鳴軸索画像 / 拡散強調画像

研究概要

神経細胞の絶対数を選択的にかつ非侵襲的に定量する方法論は存在しなかった。近年、Nakadaらは神経細胞軸索原形質流による水分子の不等方性運動を利用することにより、ラットの脳・脊髄において20μのレベルで神経軸索の走行方向、密度定量、原形質流速計測を非侵襲的に行う方法論を開発した(磁気共鳴軸索画像)。脳皮質における軸索の密度は神経細胞の密度と相関する。よって、この手法により神経細胞の絶対数を非侵襲的に定量することができる。本研究はこの磁気共鳴軸索画像を用いた神経細胞絶対数定量法の臨床応用である。
磁気共鳴軸索画像法のヒトへの施行とその超高速化を行った。拡散テンソルD_<zpp>^ζのどの成分がecho信号の強度Sに影響を与えるかは傾斜磁場パルスのかけ方で決まり、スカラー項D'D_<zpp>^ζGで決定される。一般にclosurerelationshipΣ_i|U_i><U_i|を用いてスカラー積〈G|D_<zpp>^ζ|G〉は正規直交基{U_i}に展開できる。ここから、同一断層面で、full tensor analysisには少なくとも7つ(G=0の場合も含め)、三次元不等法性コントラスト法(3DAC)でも3つの拡散強調画像(DWI)を作成する必要があることが分かる。従って、超高速画像法の導入は軸索画像の臨床応用には欠かせない手法となる。我々は共嶋方式によるエコープラナー(EPI)法に基づいた超高速画像法を用いることにより、ヒトにおけるfull tensor analysisと3DACの施行に成功した。
不等方性を示す拡散テンソルの固有値はfast axonal flowを反映する最大固有値とrestricted diffusionと考えられるふたつの小さな固有値からなるとの生物学的原則を元に、テンソルのtraceからfast axonal flowの定量を図ることができる。現在、主な神経変性疾患における軸索機能定量を開始している。

研究成果

• [文献書誌] 中田 力: "音楽の機能画像" 生体の科学. 49. 32-39 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "機能的磁気共鳴画像" 医学のあゆみ. 184. 619-624 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "MRIの歴史" Bioengineering News. 25. 3-5 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "超高磁場磁気共鳴装置による脳研究の展開" 脳の科学. 20. 278-282 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "磁気共鳴軸索画像による脊髄解析" 骨・関節・靱帯. 11. 53-56 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "Magnetic Resonance Axonography(MRX)" Clin Neurosci. 16. 732-733 (1998)
• [文献書誌] Fujii Y.,Nakayama N.,and Nakada T.: "High-resolution T_2 reversed MRI on high-field system" J Neurosurg. 89. 492-495 (1998)
• [文献書誌] Nakada T.,Fujii Y.,Suzuki K.,and Kwee I.L.: "“Musical Brain"revealed by high-field (3 tesla) functional MRI" NeuroReport. 9. 383-3856 (1998)
• [文献書誌] Nakada T.: "High-field,high-resolution MR imaging of the human indusium griseum" AJNR (IN Press).
• [文献書誌] Nakada T.,Nakayama N.,Fujii Y.,and Kwee I.L.: "Clinical application of magnetic resonance axonography" J Neurosurg (In Press).
• [文献書誌] Nakada T.,Fujii Y.,Suzuki K.,and Kwee I.L.: "High-field(3.0T) functional MRI sequential epoch analysis : An example for motor control analysis" Neurosci Res. 32. 355-362 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "MR Formalismの基礎" 日磁医誌. 18. 189-203 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "Axonal Flow最近の進歩:MR Axonography" 脳神経. 50. 732-733 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "Diffusion, perfusion imagingの基礎" 日磁医誌. 18. 340-348 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "Functional MRIによる脳賦活試験" Phama Medica. 17. 27-32 (1999)
• [文献書誌] 中田 力: "ファンクショナルMRI" 日本医事新報. 3879. 137-137 (1999)
• [文献書誌] Knight R.T.and Nakada T.: "Cortico-Limbic cirtuits and novelty : a review of EEG and blood flow data" Rev Neurosci. 9. 57-70 (1998)
• [文献書誌] 中田 力: "MRIによる脳機能の検索:金澤一郎編:最近内科学体系プログレス12、神経・筋疾患" 中山書店、東京, 387 (1998)
• [文献書誌] 桑原武夫、中田 力: "MRスペクトロスコピーの臨床応用:金澤一郎編:最近内科学体系プログレス12、神経・筋疾患" 中山書店、東京, 387 (1998)
• [文献書誌] 中田力: "AIDSに伴う神経疾患:黒川 清、松澤祐次編:内科学教科書" 文光堂、東京(In Press),
• [文献書誌] 中田 力: "中毒:田代邦雄、山本悌司、廣瀬原次郎編:誤診しやすい神経疾患" 南紅堂、東京(In Press),
• [文献書誌] 中田 力: "てんかん:黒川 清、松澤祐次編:内科学教科書" 文光堂、東京(In Press),
• [文献書誌] 中田 力: "脳機能解析:黒川 清、松澤祐次編:内科学教科書" 文光堂、東京(In Press),
• [文献書誌] 中田 力: "機能的磁気共鳴画像の実践:柴崎 浩、田川皓一、湯浅龍彦編:ダイナミック神経診断学" 中山書店、東京(In Press),
• [文献書誌] Nakada T.: "MR Axonography : Its theory and practice.In Yuasa T.,Prichard JW,Ogawa S(eds.)Current Progress in Functional Brain Mapping : Science and Applications." Nishimura/Smith-Gordon,London, (1998)
• [文献書誌] Igarashi H.,Tsuganezawa T.,Katayama Y.,Yamamuro M.,Terashi A.,and Nakada T.: "Three-dimersional anisotropy contrast magnetic resonenoe imeging of the human pyramidal tract.In Yuasa T.,Pricherd JW,Ogawa S(eds.)Ourrent Progress in Functional Brain Mapping : Science and Applications." Nishimura/Smith-Gordon,London, (1998)