| 研究課題/領域番号 |
26282223
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
劉 国相 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信研究センター脳機能解析研究室, 研究マネージャー (40358817)
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| 研究分担者 |
吉岡 芳親 大阪大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00174897)
西本 伸志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (00713455)
黄田 育宏 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信研究センター脳機能解析研究室, 主任研究員 (60374716)
上口 貴志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信研究センター脳機能解析研究室, 主任研究員 (80403070)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | fMRI |
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| 研究実績の概要 |
脳機能計測で多用される一般的なEPIパルスシーケンスでは，超高速撮像が可能な反面，画像の歪みやボケなどの画質劣化が常に生じる．これは空間的精度の高い脳機能計測を困難にするだけではなく，著しい信号ノイズ比の低下にも結びつく．そこでEPIシーケンスのマルチショット化を行い，多少の時間分解能のコストは生じつつも歪みやボケ等を大幅に改善させることに成功した．適切な画質評価用ファントムが必要ため，ファントムを独自開発し，画質等を適切に評価できる環境を整えた．
７テスラMRIでの拡散強調画像法を利用し，神経活動をより直接的に計測する手法の開発を行っている。視覚刺激を行ったときの視覚野における活動を，拡散強調画像法により計測し，それらの信号から水拡散変化を計算した。脳機能計測の標準であるBOLD fMRI信号と比較し，活動の異なる領域について検討を行っている。
画像および言語処理等に関する機械学習アルゴリズムを援用することで、脳活動モデルの高度化を行った。また主観的・能動的な認知状態における脳活動モデル化技術の開発を行った。
麻酔下にてサル脳の構造画像（拡散画像を含む）および機能画像を撮像した。機能画像においては、安静時のみならず電気刺激および擦過刺激下でも撮像を行い、刺激に対応する脳活動を捉えることができた。さらに独自に開発した新しいパルスシーケンスを応用することで空間分解能を大幅に向上させることにも成功した。拡散画像を用いた検討では、脳の微細構造を反映する複雑な信号モデルを用いた解析を行い、軸索や樹状突起の細胞密度などを反映した画像を安定的に得ることが可能となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
麻酔下にてサル脳の構造画像（拡散画像を含む）および機能画像を撮像した。機能画像においては、安静時のみならず電気刺激および擦過刺激下でも撮像を行い、刺激に対応する脳活動を捉えることができた。さらに独自に開発した新しいパルスシーケンスを応用することで空間分解能を大幅に向上させることにも成功した。拡散画像を用いた検討では、脳の微細構造を反映する複雑な信号モデルを用いた解析を行い、軸索や樹状突起の細胞密度などを反映した画像を安定的に得ることが可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
EPI法に内在する空間分解能の限界および歪みや信号欠損の問題を回避するため、マルチショットEPI法のパルスシーケンスを開発しているが、心拍や呼吸などの生理情報を加味することで信号ノイズ比を改善できる新たな画像再構成法の実現が必要。これらにより、従来よりも空間分解能の高いEPIの撮像が可能となる。
被験者の動きを精密かつリアルタイムに監視し、その動きに追従して適切に必要断面を撮像できる動き補正技術と前記マルチショットEPIを組み合わせた超高空間分解能EPI撮像技術を開発する。この方法を用いてより高い空間解像能での脳機能計測を実施し、脳活動を示唆するBOLD信号を確認できる。
麻酔下にてサル脳の構造画像、拡散強調画像、および安静時機能画像を撮像する環境経頭蓋電気刺激や経頭蓋磁気刺激の実験環境も整備できて、H29度からはより具体的研究課題を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
空間的精度の高い脳機能計測を実現するため、EPIシーケンスのマルチショット化を行い，適切な画質評価用ファントムが必要であるが，近年の多チャンネルコイル（＞8ch）に対応できるものが存在しなかったため，ファントムを独自開発し，画質等を適切に評価できる環境が必要がある。ファントムの材料は７T-MRIという超高磁場装置に適応する必要あるため、材料の選定と調達に時間がかかり、今年度の予算実行ができませんでした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
新たなファントムの材料考案し、ファントムを独自開発と自作シーケンスの高空間分解能を評価する環境を整備する。
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