磁気共鳴法による神経興奮伝達画像の開発と脳機能画像への応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09557072
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 成瀬 昭二 京都府立医科大学, 医学部, 助教授 (50106407)
• 研究分担者: 清水 公治 島津製作所, 医用機器事業部, 課長 ; 古谷 誠一 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (10271173)
• キーワード: 神経興奮伝達画像 / Echo Planar Imaging(EPI) / 脳機能画像 / 画像アレイプロセッサー / 拡散強調画像 / 超高速MRI / 傾斜磁場 / マイクロイメージング

研究概要

本研究の目的は、神経細胞の興奮・伝達を直接画像化する全く新しい方法を開発することにある。大きく分けて3段階の研究からなる。第一は磁気共鳴法(MR)による神経細胞の興奮・伝達を画像化する方法の開発である。第二はこの方法を動物実験モデルに適用し、脳機能画像法としての確立をはかる。第三は、人体用1.5T MR装置への適用をはかり、ヒトでの神経興奮伝達画像法の確立と脳機能の機序解明への応用を行うことである。そのために、昨年度までには主に、実験用装置でのハードウェアと測定方法の基礎的確立を目標として研究を行い、実験用MR装置(7.0T Unity-INOVA300SWB,Varian)への超強力傾斜磁場コイルと画像処理アレイプロセッサーの組込みによる超高速磁気共鳴マイクロイメージングの構築を行った。しかし、予算削除のため目的どおりの超強力傾斜磁場コイルが得られなかったので、昨年度に引き続き今年度もこれを含むハードウェアの完全作動を目指して研究・開発を続けた。またこれとは別に、臨床用1.5T装置内でマイクロイメージングを測定可能ならしめる装置(Mrmics:城南電子、筑波)をも導入して、併行して研究を進めた。まず、測定パルス系列としてはEPIシーケンスによる、超高速磁気共鳴マイクロイメージングを可能にした。また、画像用アレイプロセッサーを用いて超高速画像取得とデータ処理を行うよう改良してきた。これらの装置の完全作動の検討と共に、EPI法を改良した超高性能磁気共鳴マイクロイメージングに、拡散強調パルスを加えた測定系列を試作した。この測定方法はNMR測定技術と超強力なハードウエアとコンピュータ技術の結果可能となるもので、細胞内外への瞬時の水の出入りを検出して神経細胞の興奮を画像化することができると考えられる。しかし、ファントムにて測定系パルスの稼動を確認できたが、動物モデルでの良好な画像を得るには至っていない現状である。この理由として、実験装置でもさらに強い傾斜磁場が必要であると結論付けられた。また、臨床用装置では現在の最強の傾斜磁場を用いてもも1.5Tクラスで測定を行うのは難しかった。しかし、3.0〜4.0Tなどの超高磁場装置での適用で、本法の実用化が期待できることが結論付けられた。

研究成果

• [文献書誌] Kizu,O.,Naruse S,et al: "Application of proton chemical shift imaging in monitoring of gamma knife rediosurgery on brain tumors"Magnetic Resonance Imaging. 16・1. 197-204 (1998)
• [文献書誌] 成瀬昭二: "画像診断による脳機能評価 MRI(funtional image,diffusion/Perfusion image)"Current Therapy. 16・10. 185-187 (1998)
• [文献書誌] Ebisu T,Tanaka C,Naruse S,et.al: "Can diffusion weighted and perfusion-weighted echo planar imaging provide any information about reversibility in is chemic damage?"Ultrafast Magnetic Resonance Imaging. 1. 195-198 (1999)
• [文献書誌] Bito Y,Ebisu T,Naruse S,et.al: "Fast lactate discriminating spectroscopic imaging using J-coupling in lactate and the broad spectial bandwidth of lipid"Ultrafast Magnetic Resonance Imaging. 1. 259-262 (1999)
• [文献書誌] Kimura T,Taki H,Naruse et al: "Feasibility study of echo planar spectroscopic imaging for 3D 'H-CSI of human brain"Ultrafast Magnetic Resonance Imaging. 1. 255-258 (1999)
• [文献書誌] Fukunaga M,Tanaka C,Naruse S et al: "Clinical application of functional MR imaging localization of the central sulcus"Ultrafast Magnetic Resonance Imaging. 1. 157-160 (1999)
• [文献書誌] 成瀬昭二、古谷誠一 他: "脳科学大辞典"朝倉書店. 10 (2000)