2020 Fiscal Year Research-status Report
骨塩定量ではわからない骨質の評価：コラーゲンの微細磁化構造に着目したMRIの応用
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19K17158
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
唐 明輝 北海道大学, 保健科学研究院, 助教 (80794156)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MRI / 骨質診断 / 骨中コラーゲン / UTE / 磁化率異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢者の骨折リスクは主に骨塩定量により把握されているが、骨折リスクの直接的指標である骨強度は骨塩定量により求まる骨密度のみでは決まらず骨質にも大きく依存する。骨質は骨軸方向への皮質骨中コラーゲン配向性が主因であるが、それを非侵襲的に検出する方法は存在していない。そこで、本研究はコラーゲン分子の微細な磁化構造が磁気共鳴画像法（MRI）の信号に影響を与えることに着目し、皮質骨のMR信号を取得できるUTE（Ultrashort echo time）法を用いて骨中コラーゲン配向性情報を非侵襲的に検出する方法の確立を目的としている。健常皮質骨からのMR信号は、皮質骨中のコラーゲン線維の磁化率異方性に起因し、静磁場方向と骨軸角度（コラーゲン配向方向）に依存することが予想される。初年度は、牛大腿皮質骨（4ヶ月、2歳）試料のMR信号を測定し、得られたMR信号は180°周期の骨軸角度依存性を示し、その周期信号の振幅は2歳骨の方が低下し、若年皮質骨中で集約していたコラーゲン線維が成熟し構造化される様子が現れているものと解釈でき、骨質を MRI で評価できる可能性が示唆された。本年度は、遺伝子操作により大理石骨病を発症させたマウス骨試料と正常マウス骨試料を対象に同様な測定を実施し、得られた180°周期MR信号の振幅は大理石骨病試料では顕著な低下が認められた。この傾向は、大理石骨病では骨中コラーゲン線維配向性が乱れるという病理所見を反映し、MR信号の骨軸角度依存性の振幅が低下したものと定性的には解釈できる。しかし、骨中コラーゲン線維配向性の劣化の程度とUTE MR信号の骨軸角度依存性の周期性や振幅の定量的関係はまだ不明である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナ感染症の影響により、実験補助要員の確保が困難となり、X線解析および骨破壊実験までには至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なる配向性の骨を模擬しMR信号シミュレーションを行い、信号の変動（周期性や振幅）を調べることで、骨中コラーゲン線維配向性とUTE MR信号の骨軸角度依存性をモデル化する。また、広い年齢層の骨試料を対象としたMRI実験およびX線解析・骨破壊実験も行い、人体大腿骨部位を対象とするMRI実験も試みる予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度予定していた骨試料等の実験にかかわるMR使用料や消耗品費等を次年度に繰り越した。これらの実験を行うための試料代、実験補助要員等の謝金やMR使用料などの使途を計画している。
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Research Products
(1 results)
