| 研究概要 |
本研究では, 磁気共鳴イメージング(magnetic resonance imaging : MRI)装置より非侵襲的に得られる拡散強調画像(diffusion weighted imaging)を用い, 生体内水分子の細胞膜透過率ならびに細胞内拡散係数と拡散MRI信号との関係を明らかにし, 生体組織の細胞膜機能に関して新たな評価手法を構築することを目的とした, 本研究の目的の達成のためには, 数値解析による拡散MRIシミュレーションを構築する必要があり, 有限差分法を用いた。有限差分法は偏微分方程式である磁化拡散方程式を空間と時間をそれぞれ有限の間隔で差分化して数値的に解く手法であるが, 離散化時には誤差が生じる. 本年度でははじめに, 有限差分法の離散化誤差について評価した. 続いて, 細胞膜透過率を評価するためには, 細胞膜モデルを構築し, 有限差分法に組み込む必要があった, 細胞膜モデルを提案し, モデルを有限差分法に組み込んだ後, 細胞内外空間比, 細胞外拡散係数を既知, 細胞膜透過率と細胞内拡散係数を未知の変数として, 細胞膜透過率と細胞内拡散係数が拡散MRI信号にどのように影響するのかを明らかにした. さらに, 人体用1.5 TMRIシステムを用いて開発した細胞膜透過率評価法をヒト脳組織(皮質)に適用し, ヒト脳組織の細胞膜透過率と細胞内拡散係数を明らかにした. 本研究で推定された脳組織の細胞膜透過率は病態評価の際の基準値なると考えた. これまでの細胞膜透過率の研究はin vitroによる研究であり, 試料の作成および測定環境に依存し, 生命を維持した生体組織に含まれる細胞とは異なる漢透過率を持っている可能性があった. それに対して本研究では, 生体内組織中の細胞を非侵襲的に測定しているため, 試料作成上の問題は生じないという大きな利点があった.
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