| 研究課題/領域番号 |
18K07701
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
山本 徹 北海道大学, 保健科学研究院, 名誉教授 (80261361)
|
|---|
| 研究分担者 |
黄田 育宏 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 主任研究員 (60374716)
唐 明輝 北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (80794156)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | MRI / oxygen / paramagnetism / relaxation |
|---|
| 研究実績の概要 |
常磁性分子による緩和効果（特に横緩和時間短縮効果）は分子運動が低下する高粘性状態では増強される。我々は、自由水の数十倍以上高粘性である細胞内では常磁性である酸素分子の緩和効果が顕在することに着目し、細胞内からのMR信号を強調した拡散強調信号には細胞内酸素動態が現れるものと考えた。本研究では安静時頭部の時系列拡散強調信号に0.1Hz以下の揺らぎを認め、その揺らぎ強度は常磁性分子による縦および横緩和時間短縮効果を反映する特徴的TE依存性を示し、神経活動による細胞内酸素濃度揺らぎが現われたものと解釈できた。ここで、特徴的TE依存性とは、縦緩和時間短縮による信号増強と横緩和時間短縮による信号減衰が相殺し、酸素濃度が変動しても信号揺らぎが現われなくなる特異的TEが存在することである。この特異的TEは理論的に撮像パラメータであるTRとTEの関数となるが、この特異的TEのTR、TE依存性も安静時頭部拡散強調信号に認められた。最終年度である本年度は、TR、TEおよびmotion probing gradient（MPG）を変えた光刺激による拡散強調fMRI信号の包括的解釈を行った。7TでTR=1sの時、TE=50msが細胞内酸素濃度変動が現われない特異的TEとなり、得られたfMRI信号にはMPGに直交する方向の血流成分が残存しているが、その血流が示す刺激に２秒程度遅れて立ち上がる従来のBOLD法で見られる脳血行動態的変化のみが認められた。一方、細胞内酸素濃度変動を反映するTR、TE条件では、刺激開始とともに速やかな立ち上がりを示し、その変化強度のTE依存性には細胞内由来の信号を示唆する特異的TEが認められた。MPGに直交する残存血流の影響の低減が課題であるが、SNRを最適化するTR、TEの工夫が可能であり、神経賦活を直接反映する細胞内酸素濃度変化を捉えるfMRIが期待できる。
|
