脳科学研究のための機能的電子スピン共鳴イメージング法の研究

脑科学研究中的功能电子自旋共振成像研究

• 批准号: 21360193
• 负责人: 平田 拓
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21360193/
• 关键词: 電子スピン共鳴; エネルギー吸収スペクトル; pH; 酸素分圧; イメージング; ニトロキシルラジカル; スペクトル; 画像再構成; MRI

平成22年度は、計画通り電子スピン共鳴(ESR)スペクトルからpHおよび酸素分圧を可視化する実験を行った。pH感受性および酸素感受性のニトロキシルラジカル分子二種類を使用し、試験管による模擬試料を用いてpHおよび酸素分圧を可視化した。実験に先立ち取得したpHおよび酸素分圧の校正曲線を用いて、スペクトル空間ESRイメージング法により得られたスペクトル情報をpHおよび酸素感受性に変換した。実験の結果、pHの分解能0.1程度、酸素分圧の分解能5mmHgが得られた。しかしながら、酸素分圧の測定値の精度が十分ではないことが明らかとなったため、データ処理の方法等を再検討した。その結果、実験において次の課題が明らかとなり、データ処理により外乱の影響を取り除く補正を行った。すなわち、(1)マグネット温度のドリフトによる中心磁場の変化、(2)磁場掃引幅の誤差、(3)磁場掃引幅の変化に起因する中心磁場の変化、(4)水溶液試料中のうず電流によるスペクトルの歪み、が最終的に得られるスペクトル情報に対して外乱となることが分かった。pHの可視化については、ニトロキシルラジカルの超微細構造による3つのエネルギー吸収スペクトルの内、低磁場側のスペクトルと中間のスペクトルの間隔を測定することによりpHを測定した。それぞれのスペクトルを単独で測定したデータから二つのエネルギー吸収の間隔を求める方法においては、上記の四つの点は相殺され精度が改善された。これらの結果は、スペクトル空間ESRイメージング法を用いて生体内の機能的情報を可視化する際に有用な知見である。

2010 年，我们按照计划进行了一项实验，通过电子自旋共振 (ESR) 光谱可视化 pH 值和氧分压。使用两种类型的硝酰自由基分子，一种对 pH 敏感，一种对氧敏感，通过模拟试管样品来可视化 pH 和氧分压。利用实验前获得的pH和氧分压校准曲线将光谱空间ESR成像方法获得的光谱信息转换为pH和氧敏感性。实验结果是，pH 值的分辨率约为 0.1，氧分压的分辨率约为 5 mmHg。然而，很明显氧分压测量值的准确性不够，因此我们重新考虑了数据处理方法。结果，实验中发现了以下问题，并通过数据处理进行修正以消除干扰的影响。即，(1)由于磁体温度漂移导致的中心磁场的变化，(2)磁场扫描宽度的误差，(3)由于磁场扫描宽度的变化导致的中心磁场的变化，以及(4 ）由于水样中的涡流而发生变化，结果发现光谱畸变对最终获得的光谱信息产生干扰。为了使pH可视化，由于硝酰基自由基的超精细结构，通过测量三个能量吸收光谱中低磁场侧的光谱和中间光谱之间的间隔来测量pH。在根据独立测量每个光谱获得的数据来计算两次能量吸收之间的间隔的方法中，抵消了上述四点并提高了精度。当使用光谱空间 ESR 成像方法可视化体内功能信息时，这些结果是有用的发现。

项目成果

EPR-pHイメージングのミッシングアングル低減法に関する実験

EPR-pH成像缺失角减少方法实验

• 发表时间: 2010
• 作者: 幸田俊一;J.Goodwin;藤井博匡;平田拓
• 通讯作者: 平田拓