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。

在2010年，进行了实验，以可视化电子自旋共振（ESR）光谱的pH和氧部分压力。使用了两个pH敏感的和氧敏感的硝氧基自由基分子，并使用测试管中的模拟试样可视化pH和氧部分压。在实验之前获得的pH和氧部分压力校准曲线用于将光谱空间ESR成像获得的光谱信息转换为pH和氧敏感性。实验显示pH分辨率约为0.1，氧部分压力分辨率为5 mmHg。但是，据揭示了氧局部压测量值的准确性不够，因此对数据处理方法等进行了重新检查。结果，实验中揭示了以下问题，并使用数据处理来纠正干扰的影响。也就是说，（1）（1）由于磁场温度漂移而引起的中央磁场的变化，（2）磁场扫描宽度的误差，（3）由于磁场扫描宽度的变化而引起的中央磁场的变化，（4）由于舒张电流导致的频谱造成的变形在含水溶液样品中造成的光谱范围最终扰乱了光谱的频谱。为了可视化pH，通过测量由于硝氧基自由基的超微结构而导致的三个能量吸收光谱的低场侧和中间光谱之间的间隔来测量pH。在确定通过单个光谱测得的数据中两个能量吸收之间的间隔的方法中，以上四个点已被取消并提高了精度。当使用光谱空间ESR成像在体内可视化功能信息时，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