脳とこころの科学的解明を加速する次世代磁気共鳴脳機能計測技術の創成

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26282223
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 劉 国相 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 研究マネージャー (40358817)
• 研究分担者: 吉岡 芳親 大阪大学, 先導的学際研究機構, 教授 (00174897) ; 西本 伸志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合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, 脳情報通信融合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, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 主任研究員 (80403070)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: fMRI

研究実績の概要

1.MRIによる脳機能計測(fMRI)法ではEPIという撮像法が用いられるが、この方法は時間分解能に優れる反面、空間分解能が低いうえに画像の歪みや信号欠損を来たしやすいという大きな欠点がある。そこでマルチショットEPIという改良型の計測法の開発を継続しており、今年度は静磁場の不安定性がもたらす偽像の発生を抑制できる新しい方法を考案し、信号ノイズ比(SNR)と空間分解能に優れるfMRIを実現させた。
２.局所超高空間分解能fMRIの実現に不可欠な多チャンネルRF送信(pTx)技術は、複雑なRF波照射条件下での体温上昇の管理が重要な安全上の課題である。そこでMRI画像から温度変化を推定する方法について研究開発を行い、ファントムを用いた実験では0.05度以下の温度変化を捉えることができた。この成果は国際磁気共鳴医学会ISMRM 2019において発表予定である。
３.超高空間分解能fMRIデータを皮質のカラム構造や層構造と対比して解析するには、fMRIデータと同じ幾何学的条件をもつ構造画像（画像の歪みなどがfMRIデータと等しい構造画像）が必要である。このような構造画像の撮像法と解析法を提案し、実用化させた。この成果はISMRM 2019および国際ヒト脳機能マッピング学会OHBM 2019にて発表予定である。
４.脳内代謝物の定量を目的としたMRスペクトロスコピー(MRS)を7Tにて精度よく、かつ効率的に実施するため、静磁場とRF磁場がともに不均一な条件下で計測法の最適化を実施し、短時間で精度のよいデータが安定的に得られるようになった。
５.多様な認知課題遂行下におけるヒト脳活動をfMRIで全脳記録し、認知メタデータを介した中間情報表現を用いて同条件下における脳活動のモデル構築を行った。これにより、新規な認知課題を含む条件下における脳活動の予測、およびデコーディングを行う技術を開発した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Brain tissue segmentation based on MP2RAGE multi-contrast images in 7 T MRI (2019)
  • 著者名/発表者名: Choi Uk-Su、Kawaguchi Hirokazu、Matsuoka Yuichiro、Kober Tobias、Kida Ikuhiro
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 ページ: 0210803～0210803
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0210803
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sweat glucose and GLUT2 expression in atopic dermatitis: Implication for clinical manifestation and treatment (2018)
  • 著者名/発表者名: Ono Emi、Murota Hiroyuki、Mori Yuki、Yoshioka Yoshichika、Nomura Yuko、Munetsugu Takichi、Yokozeki Hiroo、Katayama Ichiro
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 ページ: 0195960～0195960
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0195960
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cerebrospinal fluid mitochondrial DNA in neuromyelitis optica spectrum disorder (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Kazuya、Kinoshita Makoto、Miyamoto Katsuichi、Namba Akiko、Shimizu Mikito、Koda Toru、Sugimoto Tomoyuki、Mori Yuki、Yoshioka Yoshichika、Nakatsuji Yuji、Kumanogoh Atsushi、Kusunoki Susumu、Mochizuki Hideki、Okuno Tatsusada
  • 雑誌名: Journal of Neuroinflammation 巻: 15 ページ: 125～125
  • DOI: 10.1186/s12974-018-1162-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inflammatory projections after focal brain injury trigger neuronal network disruption: An 18F-DPA714 PET study in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosomi Sanae、Watabe Tadashi、Mori Yuki、Koyama Yoshihisa、Adachi Soichiro、Hoshi Namiko、Ohnishi Mitsuo、Ogura Hiroshi、Yoshioka Yoshichika、Hatazawa Jun、Yamashita Toshihide、Shimazu Takeshi
  • 雑誌名: NeuroImage: Clinical 巻: 20 ページ: 946～954
  • DOI: 10.1016/j.nicl.2018.09.031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] EPI based MR thermometry and real-time monitoring for parallel RF transmission at 7T (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu G, Shah A, Ueguchi T
  • 学会等名: Annual Meeting ISMRM2019
  • 国際学会
• [学会発表] T1w MPRAGE transformation based on distortion-matched anatomy for high-resolution fMR (2019)
  • 著者名/発表者名: Shah A, Ueguchi T,Liu G
  • 学会等名: Annual Meeting ISMRM2019
  • 国際学会
• [学会発表] EPI based distortion- and resolution-matched T1-Like anatomy for submillimeter-resolution fMRI at 7T (2019)
  • 著者名/発表者名: Shah A,Liu G, Ueguchi T
  • 学会等名: OHBM2019
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating Depth-Dependent Activity in Submillimeter-Resolution fMRI at 7T with Native-Space Transformed T1w MPRAGE Anatomy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shah A,Liu G, Ueguchi T
  • 学会等名: ICMRI 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Prediction of outcome in bilateral common carotid artery occlusion rats by intravoxel incoherent motion analysis at 11.7 Tesla (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara S, Mori Y, de la Mora DM, Ogasawara K, Yoshioka Y.
  • 学会等名: European Stroke Conference 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Assessment of cerebral ischemic changes in rats using different diffusion-weighted signal models for intravoxel incoherent motion analysis at 11.7T (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara S, Mori Y, de la Mora DM, Yoshida K, Ogasawara K, Yoshioka Y.
  • 学会等名: The 32nd International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] A brain-mediated computational model to estimate perceptual experiences evoked by arbitrary naturalistic visual scenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nishida, Shinji Nishimoto
  • 学会等名: Vision Science Society 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling human visual responses with a U-shaped deep neural network for motion flow-field estimation (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Wada, Satoshi Nishida, Hiroshi Ando, Shinji Nishimoto
  • 学会等名: 2018 Conference on Cognitive Computational Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Block-interleaved Segmentated EPI for voxel-wise high-resolution fMRI studies at 7T (2018)
  • 著者名/発表者名: Liu G, Shah A, Ueguchi T
  • 学会等名: Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Optimized parameters for MP2RAGE images on 7-T MRI (2018)
  • 著者名/発表者名: Choi US, Kawaguchi H, Matsuoka Y, Kober T, Kida I
  • 学会等名: Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Transforming T1w anatomy into functional space using full brain IR-EPI for high-resolution fMRI at 7T (2018)
  • 著者名/発表者名: Shah A, Ueguchi T,Liu G
  • 学会等名: OHBM2018
  • 国際学会
• [学会発表] Fast brain tissue segmentation based on MP2RAGE at 7T MRI (2018)
  • 著者名/発表者名: Choi US, Kawaguchi H, Matsuoka Y, Kober T, Kida I
  • 学会等名: OHBM2018
  • 国際学会