安静時fMRIにおける機能・生理情報分離と生理的fMRI創出可能性についての検討

静息态 fMRI 中功能和生理信息的分离以及创建生理 fMRI 的可能性研究

基本信息

批准号：
21H02800
负责人：
小川誠二
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Tohoku Fukushi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

安静時 fMRI 信号から脳神経活動を反映する成分と脳代謝など生理信号に関わる成分とを分離することは安静時fMRIが登場した２０００年序盤からの願望であったが、fMRI信号の信号発生メカニズム上、これらを分離するためには複数のMRI測定法での計測が必要であること、また、その場合でも異なる測定法間の信号特性の違いなどの問題もあり、それを実現することはできなかった。本研究では、安静時 fMRI 信号を分離することにより、機能特有の活動信号による脳機能評価への期待、安静時fMRI 信号の持つ信号要素のうちに脳の生理条件に影響されるものがベイシックなエネルギー代謝や解剖学的構造を形作る水の物理・化学的な磁気共鳴特性等で見いだされるとする期待、を実証しようとすることを目的に研究を遂行している。前年度に行った研究結果、解剖画像をもとにした脳下垂体のマスク作製に加えて、本年度ではEPI画像をもとにしたマスク作製時の精度を高めるためにエコー時間を短縮して撮像を行った。エコー時間を約7ミリ秒にすることで、解剖画像までには至らないが解剖画像でみるような脳下垂体の形体が確認できた。それをベースとして信号抽出を行い脳下垂体内のvoxel間の相関と脳下垂体と他の脳部位との相関を調べた。脳下垂体の信号との相関による視床下部の推定を試みたが視床下部の神経核の同定までには至らなかった。脳下垂体の信号には色々な生理信号が混入されていることがその可能性の一つである。ｆMRI信号特有の信号幅などの情報による信号の分離、複数のエコー信号による信号分離方法などを考案してテストを行った。機能活動に関わらないノイズ、生理信号の分離については部分的に成功した。また、脳下垂体と他の脳部位での信号変化へ寄与する生理信号の同定・分離を行うために、呼吸、心拍、体温、血圧、酸素飽和度などが計測できる測定装置を作製した。

自2000年初出现休息fMRI时，将反映颅神经活动与与生理信号（例如脑代谢相关的组件（例如脑代谢）相关的组件的静止信号的分离成分是一种愿望方法，这是不可能的。这项研究旨在证明使用功能独特的活动信号对大脑功能评估的期望，并且可以在基本的能量代谢中发现静止fMRI信号的信号元素中受到脑生理条件影响的静止fMRI信号的期望，以及基本的能量代谢以及塑造解剖结构的水的物理和化学磁共振。上一年进行的研究表明，除了基于解剖图像的垂体口罩的产生外，今年，我们还减少了基于EPI图像的掩模的回声时间，以提高口罩的准确性。通过使超声时间约为7毫秒，我们能够确认垂体的形状，如解剖图像所示，尽管不是解剖图像。基于此，进行了信号提取，以研究垂体中体素之间的相关性以及垂体腺与其他大脑区域之间的相关性。我们试图通过与垂体信号的相关性来估计下丘脑，但没有达到下丘脑神经核的鉴定。一种可能性是在垂体信号中混合各种生理信号。通过使用诸如fMRI信号独有的信号宽度和使用多个回声信号的信号分离方法的信息（例如信号宽度）设计信号来进行测试。不涉及功能活性的噪声和生理信号的部分成功分离。此外，为了识别和分离有助于垂体和其他大脑区域信号变化的生理信号，准备了一种测量手段，能够测量呼吸，心率，体温，血压，氧气饱和度等。