活性酸素を視覚化するESR・MRI同時画像化装置の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390363
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 藤井 博匡 札幌医科大学, 保健医療学部, 教授 (70209013)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 拝師 智之 株式会社エム・アール・テクノロジー, 研究員 ; 青木 雅昭 住友特殊金属株式会社, 研究員 ; 巨瀬 勝美 筑波大学, 物理工学系, 教授 (60186690)
• Keywords: ESR / MRI / フリーラジカル / 画像化 / 活性酵素

Research Abstract

活性酸素の生成と消去のバランスが崩れると、生活習慣病・ガン。痴呆などの諸症状を引き起こすことが明らになってきた。このようなフリーラジカルを、直接的にあるいは間接的に無侵襲で検出する手法の開発が待ち望まれ、我々はESRを用いたin vivo ESRシステムの開発を開始した。In vivo ESRイメージング法はフリーラジカルを画像化できるすばらしい手法であるが、体内のどの部位でフリーラジカルが発生しているのか、"位置情報が乏しい"という欠点がある。この点を解決するため、ESR画像とMRI画像とを重ね合わせ、解剖画像上にフリーラジカルの位置情報を表示する必要性に気づき、ESR画像化装置(ESRI)とMRI装置の2つの独立した装置を並べて測定する試みを始めた。本研究では、新しい発想によるESRI・MRI複合機の試作を提案している。コンパクトなMRI・ESRI一体型複合機を製作し、活性酸素画像化の研究に利用する計画である。
本年度は、以下の装置の作成を行った。
1.ESR・MRI用一体型マグネットの製作:ESR、MRI各々の初期設計段階での共鳴条件は、ESR部が周波数:1.4GHz、磁場強度:0.05T、MRI部が周波数:21MHz、共鳴磁場:0.5Tと設定しており、0.5Tと0.05Tの磁場強度を部分的に持つ一体型ハイブリッドマグネットを永久磁石を用いて設計・試作中である。
2.ESRイメージング装置:ESR部のマイクロ波ブリッジの基本的な設計は終了しているが、さらに感度を上げ、安定に稼働するにはマイクロ波素子の選択をまず行った。最高の信号対雑音比を実現するために、マイクロ波素子の回路定数を実験的に確認しながらスペックの優れた素子へ順次交換し、ループギャップ共振器を使って装置が安定に稼働するよう、高感度の自動周波数制御(AFC)を設計した。

Research Products

• [Publications] Fujii, H., Berliner, L.J.: "Detection of Bioradicals by in vivo L-band electron spin resonance spectrometer"NMR in Biomedicine. 17(In press). (2004)