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2015 年度 実施状況報告書

サブミリ秒単位の時間分解能を有する超高速MRI測定方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26350995
研究機関東北福祉大学

研究代表者

成 烈完  東北福祉大学, 感性福祉研究所, 准教授 (30358816)

研究分担者 小川 誠二  東北福祉大学, 東北福祉大学・感性福祉研究所, 教授 (00358813)
河地 庸介  東北福祉大学, 東北福祉大学・感性福祉研究所, 講師 (20565775)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード超高速MRI / 神経電流
研究実績の概要

本研究では、脳機能を理解する上で必要な脳活動のダイナミックな特性の計測が可能な、超高速MRI測定方法を開発することを目標に研究を進めている。
今年度はH26年度に作成したテスト用の画像再構成プログラムを完成した。画像再構成プログラムにより得られたMRI画像は通常のMRI画像とほぼ同等であった。この画像再構成プログラムと超高速測定用のMRI測定シーケンスとを用いて神経電流の測定を試みた。ファントムモデルでは1ミリ秒のパルス幅を持つ電流の測定も可能であった。しかし、画像上の位置誤差が確認され、その改善を検討中である。また、脳活動の微視的な観点からの計測を行った。
具体的には、ファントムモデルは通常のMRI用ファントムに電流を通すためのリード線を通して作製した。通常のPhase-Encoding ステップを持つリファレンス画像と1ミリ秒の時間分解度の超高速MRIデータ収集時に、電流を流すときと流さないときの差で電流による画像への変化の検出をテストした。ファントムモデルのリード線により磁化率の影響が大きいところでも、超高速測定により得られたMRI画像(InI再構成画像)は、リファレンス画像と比べて差はほとんど見られなかった。また、電流による画像への変化も検出された。しかし、InI再構成画像では、リファレンス画像と比べて、実際の電流変化が起きた位置との誤差が大きかった。その位置誤差とPhase-Encoding ステップの関連を調べるため、Key-hall法を用い、Phase-Encoding ステップ数を増加させた。約3分の1程度のステップ数の増加により位置誤差は改善された。現在、位置誤差の改善のための画像再構成プログラムにこの情報を反映して改善を行っている。また、電流を流すときの画像をリファレンス画像として使用することなどによる位置誤差の改善をも検討中である。

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

今年度の目標である、画像再構成プログラムの作成が出来たことと、脳内の神経活動に伴う速い信号の検出可能性を調べ、ファントムモデルで、ほぼ神経電流のaction potentialに近い、狭い幅の電流を検出することが出来た。

今後の研究の推進方策

平成28年度では前年度の成果を踏まえ、電流検出に関する位置精度の向上を行う。このために、Sparse Imaging などの技術の併用を検討する。また、実際の脳での神経活動の計測に挑戦する。まず、高時間分解能の利点を生かして、fMRI信号の立ち上がりの情報から、脳内の神経活動に伴う速い信号の検出を試みる。さらに、視覚神経経路での信号伝播過程の検出をも試みる。

次年度使用額が生じた理由

国内学会への参加計画がキャンセルされて、参加登録費などの費用が発生しなかった。

次年度使用額の使用計画

英文校正に使用する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the contribution of signals originating from large blood vessels to signals of functionally specific brain areas2015

    • 著者名/発表者名
      Chung JY, Sung Y, Ogawa S
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2015 ページ: 234345

    • DOI

      10.1155/2015/234345

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast imaging techniques for fMRI: consecutive multi-shot echo planar imaging accelerated with GRAPPA technique2015

    • 著者名/発表者名
      Kang D, Sung Y, Kang C-K.
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2015 ページ: 394213

    • DOI

      10.1155/2015/394213

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Regional difference in characteristics for top-down modulation in the ventral visual stream2015

    • 著者名/発表者名
      4Sung Y, Yoon H, Choi U-K, Ogawa S
    • 学会等名
      The 45th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological changes in cortical microstructure of the brain by short-term training2015

    • 著者名/発表者名
      Sung Y, Kang D, Ogawa S
    • 学会等名
      The 45th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of microscopic functional specificity for attention in peripheral visual field2015

    • 著者名/発表者名
      Kang D, Sung Y, Shioiri S. Ogawa S
    • 学会等名
      The 21st annual meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic functional structures seen through fMRI signals2015

    • 著者名/発表者名
      Sung Y
    • 学会等名
      BIT’s 6th annual world congress of neurotalk-2015
    • 発表場所
      Hanzhou (China)
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Robustness of microscopic functional structures estimated by dynamic magnetic susceptibility change2015

    • 著者名/発表者名
      Sung Y, Kang D, Ogawa S
    • 学会等名
      The 21st annual meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-24
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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