2004 Fiscal Year Annual Research Report

多核種多技法磁気共鳴脳活動画像による脳内ニューロン再生機構のin vivo解析

Research Project

Project/Area Number	16591216
Research Institution	Kyoto Prefectural University of Medicine
Principal Investigator	成瀬昭二京都府立医科大学, 医学研究科, 助教授 (50106407)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	西村恒彦京都府立医科大学, 医学研究科, 教授 (70237733) 田中忠蔵明治鍼灸大学, 保健医療学部, 教授 (80163541)
Keywords	磁気共鳴法(MRI) / 神経細胞再生 / 拡散強調テンソル画像 / 神経線維走行描出画像 / 神経細胞興奮画像法 / Manganese enhanced MRI / 2次元磁気共鳴スペクトル法 / 脳血流画像法
Research Abstract	「目的」磁気共鳴法(MR)による"神経細胞再生"に関する画像解析法の開発とそれによる損傷脳回復の機構の解明、さらには可及的な臨床的展開を目的として基礎的研究を行う。具体的には、以下の多技法の磁気共鳴法を開発・実用化してin vivoでニューロンの再生過程を画像解析する方法を確立し、動物実験脳損傷モデルで神経再生の解明を行う。さらには、これらの方法を臨床装置へ適用し、臨床例での応用・解析を試みる。即ち、(1)拡散強調テンソル画像法を発展させ、神経線維の再生の方向性や連絡性を画像化する、(2)ニューロン自体の電気的興奮をMRIにて画像化する。(3)2次元磁気共鳴スペクトル法(2D-MRS)の改良にて、神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)や神経伝達物質やセカンドメッセンジャーの分布を解析し、再生ニューロンの代謝活性を解析する。(4)血管内の水分子をtracerとする非侵襲的脳血流画像法を得て、ニューロン再生との再開通組織血流量変化の関係を解析する。「方法・結果」本年度はMR法によるニューロン再生in vivo画像解析法の開発と動物基礎実験への適用の検討を行なった。装置は動物実験用NMR装置(4.7T, Biospec, Brucker)を用いた。 (1)超高速拡散テンソル画像法による神経線維走行描出画像(Fiber tracking Imaging)の実用化:6軸に異なる拡散用傾斜磁場を加えて測定したEPI拡散強調画像からテンソル画像を作成し、その連続性を追跡して脳内神経線維の3次元方向性の画像描出法を確立した。ニューロン再生時での線維連絡の解析に用いることに適用できると考えられる。 (2)神経細胞興奮画像法によるニューロン電気活動の解析:神経細胞の興奮にて生じるシナプスでのCa^<2+>の出入りと共約して動くMn^<2+>を媒体としてEPI画像を撮像する方法(Manganese enhanced MRI : MEMRI)を開発・発展させた。ニューロン再生モデルでの動物実験や虚血などの病態モデルに適用できることが判明した。 (3)2次元磁気共鳴スペクトル法(2D-MRS)の実用化:従来の1次元MRS法では不可能であった神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)の分布の画像解析を可能にした。脳虚血病巣などの脳損傷時および再生過程のニューロンの代謝変化のin vivo画像解析に用いるように検討中である。 (4)非侵襲的脳血流画像法による再生脳組織の血流再開通の検討:血管内の水分子を指標とする非侵襲的脳血流画像法を可能にした。ニューロン再生を脳血流再灌流の観点から解析できる可能性が示された。