研究のご紹介

MRI先端プロジェクト

近年の研究用MRIの進化により、より多くの疾患への応用が期待されます。

研究概要

 核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance:NMR)とは、スピンする原子核を静磁場の中に入れ、特定の周波数の電磁波を与えると共鳴する現象です。これを応用した画像診断技術がMRI(magnetic resonance imaging)です。運動器疾患の診断に、いまやMRIは欠かせないものとなっています。X線を用いた画像(単純X線像やCT画像)では描出困難な筋肉、腱、靭帯、神経、脊髄、軟骨といった軟部組織も、MRIを用いることで直接的に評価することができます。

 近年、MRIはさまざまな新しい撮像法が開発されています。また造影剤の使用や、撮像条件の最適化で、より質の高い画像を得ることが可能になりました。われわれはMRIを用いた新たな撮像法の開発、精度の高い評価法の確立、さまざまな疾患の病態解明をめざして研究を行っています。現在7.04Tの動物用横置き型高磁場MRI装置を用いて、動物実験を行っています。

代表的な研究

軟骨直接二重造影法

変形性関節症は、骨を保護する関節軟骨が変性、摩耗することで関節変形をきたす疾患です。一般的には単純X線像で、関節裂隙の狭小化や骨棘形成など軟骨が摩耗・消失した後の所見から診断されますが、これらが出現する前のごく初期の軟骨の変化を検出することは現在でも困難です。

われわれは、造影剤を用いた軟骨直接二重造影法を用い、ウサギ膝関節軟骨のごく初期の変性を鮮明に描出することに成功しました。今後も変形性関節症の初期軟骨変性を正確に評価することをめざして研究しています。

拡散テンソル法を用いた骨格筋機能の評価

骨格筋の機能は、現在は筋力の徒手による測定で評価されています。しかし徒手筋力テストは客観性に欠き、一つの骨格筋の筋力のみを測定するのは不可能です。

組織内の水分子の拡散を画像化する拡散MRIの中でも、拡散の方向性を数値化して評価するのが拡散テンソル法です。われわれはこの撮像法を用いて、骨格筋の線維構造の破綻を拡散の方向(異方性)として定量的に評価することを可能にしました。筋機能を画像的に定量化する手法として、さらに開発研究をすすめています。

SWIFT法による皮質骨内水分量の評価

骨粗鬆症の診断方法としてDEXA法で測定した骨密度が用いられますが、最近は骨密度だけではなく骨質も重要視されています。しかし、骨質を画像評価する方法は確立されていません。

従来のMRIでは、T2緩和時間が非常に短い結合水からNMR信号を取得することが難しく、皮質骨では自由水より結合水の割合が多いため、皮質骨からNMR信号を得ることは困難でした。われわれは、結合水からもNMR信号が検出可能なSWIFT法を用いて皮質骨からの信号を画像化することを可能にし、骨粗鬆症モデルラットの皮質骨における骨質の早期変化を画像で捉えることができました。


SWIFT法により骨質の低下を画像化することができました。

現在行っている研究・今後の研究

  • fMRIを用いた疼痛の可視化
  • 新たな撮像法を用いた軟骨変性の評価
  • 脊髄のfMRIの開発

主な業績

  • Usefulness of Sweep Imaging With Fourier Transform for Evaluation of Cortical Bone in Diabetic Rats. Minami M, Ikoma K, Horii M, Sukenari T, Onishi O, Fujiwara H, Ogi H, Itoh K, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2018
  • Investigation of the Longitudinal Relaxation Time of Rat Tibial Cortical Bone Using SWIFT. Sukenari T, Ikoma K, Horii M, Umeda M, Kido M, Hayashi S, Hara Y, Yamasaki T, Onishi O, Morihara T, Fujiwara H, Kawata M, Kubo T. Magn Reson Med Sci. 2017
  • Angiotensin 1-7 stimulates brown adipose tissue and reduces diet-induced obesity. Morimoto H, Mori J, akajima H, Kawabe Y, Tsuma Y, Fukuhara S, Kodo K, Ikoma K, Matoba S, Oudit GY, Hosoi H. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2017
  • Brain atrophy in the visual cortex and thalamus induced by severe stress in animal model. Yoshii T, Oishi N, Ikoma K, Nishimura I, Sakai Y, Matsuda K, Yamada S, Tanaka M, Kawata M, Narumoto J, Fukui K. Sci Rep. 2017
  • Detection of early changes after growth plate injury using MRI. Nakase M, Kim WC, Oka Y, Hosokawa M, Yoshida T, Yamada N, Nishida A, Yokozeki K, Ikoma K, Kawata M, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2015
  • Femoral perfusion after pulsed electromagnetic field stimulation in a steroid-induced osteonecrosis model. Ikegami A, Ueshima K, Saito M, Ikoma K, Fujioka M, Hayashi S, Ishida M, Fujiwara H, Mazda O, Kubo T. Bioelectromagnetics. 2015
  • In vivo evaluation of rabbit sciatic nerve regeneration with diffusion tensor imaging (DTI): correlations with histology and behavior. Yamasaki T, Fujiwara H, Oda R, Mikami Y, Ikeda T, Nagae M, Shirai T, Morisaki S, Ikoma K, Masugi-Tokita M, Yamada K, Kawata M, Kubo T. Magn Reson Imaging. 2015
  • Cortical bone water changes in ovariectomized rats during the early postoperative period: Objective evaluation using sweep imaging with Fourier transform. Sukenari T, Horii M, Ikoma K, Kido M, Hayashi S, Hara Y, Yamasaki T, Matsuda K, Kawata M, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2015
  • Diffusion tensor imaging assesses triceps surae dysfunction after achilles tenotomy in rats. Hara Y, Ikoma K, Kido M, Sukenari T, Arai Y, Fujiwara H, Kawata M, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2015
  • Evaluation of femoral perfusion in a rabbit model of steroid-induced osteonecrosis by dynamic contrast-enhanced MRI with a high magnetic field MRI system. Hayashi S, Fujioka M, Ikoma K, Saito M, Ueshima K, Ishida M, Kuribayashi M, Ikegami A, Mazda O, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2015
  • Selective visualization of rabbit knee cartilage using MR imaging with a double-contrast agent. Kido M, Ikoma K, Hara Y, Matsuda K, Kawata M, Umeda M, Kubo T. J Magn Reson Imaging. 2014