超偏極希ガスのMRI/MRSによる新規肺機能診断法の開発に関する研究

超极化惰性气体MRI/MRS肺功能诊断新方法的开发研究

基本信息

批准号：
17689037
负责人：
木村敦臣
金额：
$ 11.81万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、感度不足というMRI及びMRSに固有の問題を乗り越えるべく、連続フロー型超偏極希ガス製造装置を開発し、飛躍的に感度の増強された^129XeのMR信号の連続観測を可能とした。感度向上ついては、平成19年度に「低圧(0.1気圧)条件下で偏極操作を行うことにより、偏極率即ち信号強度が4倍程度も向上する」という興味深い結果を得た。即ち、偏極率として約20%、信号強度として約2万倍の感度増強を達成した。この連続フロー式製造時におけるフロー量は、約100ml分、即ち約6l/時間まで可能とした。本装置を使用してマグネット内のマウスに定常的に超偏極希ガスを供給することにより、肺におけるMRIにて、肺胞内に存在するガスに由来する信号を飛躍的に高効率に確認することが可能となった。さらに、最適化したMRI撮影法を組み合わせることにより、マウス肺画像をサブミリ秒(0.1秒)で取得することに成功した。この成果を元に、世界で初めて自発呼吸下での呼吸時相同期撮像に成功し、最大吸気位および最大呼気位のMRI画像から換気・拡散に関する機能パラメータをマッピングすることができた。この機能画像は、換気量および換気率、ガス交換効率を可視化するものであり、これらの画像から、肺の局所機能変化を定量化することを可能とした。本手法を健常マウスのみならず、肺気腫モデルマウスについても適用し、病態が惹起する局所肺機能変化を明瞭かつ定量的に可視化することに成功し、本手法が新たな肺機能診断法となり得ることを示唆した。

在这项研究中，为了克服MRI和MR敏感性不足的固有问题，开发了连续的流量类型超极化稀有气体生产系统，从而使129xE MR信号的连续观察具有巨大敏感性。关于提高灵敏度，我们在2007年获得了一个有趣的结果，其中“低压（0.1 atm）条件下的极化操作将极化率或信号强度提高了大约四倍。”也就是说，在极化和信号强度方面，敏感性增强大约达到20％，约20,000次。在连续的流量制造过程中，大约100 mL的流量可能是大约6 l/小时。通过使用该设备不断向磁铁中的小鼠提供超极化的贵重气体，可以显着确认来自肺泡中存在的气体的信号，并在肺中以MRI高效效率。此外，通过结合优化的MRI成像，我们在亚毫升（0.1秒）中成功获得了小鼠肺图像。基于这个结果，我们在世界上首次在自发呼吸下成功地执行了相同步呼吸成像，并能够映射与通风和从最大吸气和最大呼气位置的MRI图像相关的功能参数。该功能图像可视化通风量，通风速率和气体交换效率，并且可以从这些图像中量化肺部的局部功能变化。该方法不仅应用于健康的小鼠，而且应用于肺气肿模型小鼠，并成功地看到了由病理学明确，定量地引起的局部肺功能变化，这表明该方法可能是肺功能诊断的一种新方法。

项目成果

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专利数量（0）

Hyperpolarized ^129Xe Phase Selective Imaging of Mouse Lung at 9.4T Using a Continuous Flow-Type Hyperpolarizing System.

使用连续流型超极化系统在 9.4T 下对小鼠肺进行超极化 ^129Xe 相选择成像。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Magn Reson Med Sci. 7
影响因子：
0
作者：
Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya
通讯作者：
Wakayama Tetsuya

MR Imaging of Mouse Lung Using Hyperpolarized ^3He : Image Acquisition and T_1, Estimation under Spontaneous Respiration

使用超极化 ^3He 对小鼠肺进行 MR 成像：图像采集和 T_1，自主呼吸下的估计

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Magn. Reson. Med. Sci. 5
影响因子：
0
作者：
Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya;Imai Hirohiko;Hideaki Fujiwara;Hideaki Fujiwara;Hirohiko Imai
通讯作者：
Hirohiko Imai

^3He T_1 in Mouse Lung Estimated from Washout Curve Analysis Under Spontaneous Respiration. Use of SF_6 Gas at Thermal Equilibrium to Evaluate Respiratory Term

^3He T_1 在小鼠肺中根据自主呼吸下的冲洗曲线分析估算。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14
影响因子：
0
作者：
Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya;Imai Hirohiko;Hideaki Fujiwara
通讯作者：
Hideaki Fujiwara

Hyperpolarized ^129Xe MRI of the Mouse Lung at a Low Xenon Concentration Using a Continuous Flow-Type Hyperpolarizing System.

使用连续流型超极化系统在低氙浓度下对小鼠肺进行超极化 ^129Xe MRI。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
J Magn Reson Imag 27
影响因子：
0
作者：
Wakayama Tetsuya
通讯作者：
Wakayama Tetsuya

Simultaneous Observation of Lungs and Brain to enhance Versatility of ^<129>Xe Washout Curve Analysis in Mouse Brain

同时观察肺和脑以增强小鼠脑中 ^<129>Xe 洗脱曲线分析的多功能性

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14
影响因子：
0
作者：
Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya;Imai Hirohiko;Hideaki Fujiwara;Hideaki Fujiwara
通讯作者：
Hideaki Fujiwara