脳機能計測に用いるＭＲＩ技術の現状と課題 MRI Technologies for measurement of brain functions 産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門 医用計測グループ 本間一弘 Biomedical Sensing and Imaging Group (BSI), Institute for Human Science & Biomedical Engineering, The National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) １．はじめに NMR を原理とする MRI や MRS は、磁 位（拡散、灌流）、血液循環（T1 、T1ρ）、 化学的な変化（δ）の多面的な測定が必要 気共鳴する元素の緩和時間（T1，T１ρ、 と考える。 T2、T2＊）、拡散係数（ D）、化学シフト（δ） （３）撮像法の選択と最適化：従来、種々 およびそれらの時・空間的な変化（血流、 灌流、各種の経時的変化）を観測してスペ の MRI 撮像法が提案され、脳機能計測に利 用されてきた。しかしながら、各撮像法に クトルあるいは画像として提示する。 は個々に問題があり、撮像法の利点のみな 今回は、開発中の MRI 撮像法、NMR 測 らず問題点も熟知し、撮像条件の最適化を 定法なども交えて、脳機能計測に用いる 図ることが不可欠である。例えば、拡散強 MRI 技術の現状と課題に関して検討した。 調イメージングは、印加するＭＰＧ間で空 間を変位する全てのスピンが測定され、撮 ２．MRI の課題と対策 像法の誤差（ＥＰＩではスピンの dehasing （１）高感度化：MRI や MRS における最 も大きい研究課題は「高感度化」にあると など）が付加される。Tractgraphy やｆＭ ＲＩに関しても技術的な課題は多い。 考える。NMR は原子核のスピンの変化に由 来する磁気モーメントの変化を磁気計測す ３．あとがき る。熱平衡状態にあるエネルギー準位を RF 従来から開発が進められてきたＭＲＩ／ パルスにより遷移させるが、その差は、用 Ｓ技術は、目的に合致した撮像法の開発が いる磁場強度に依存する。高感度化のため 不可欠である。この意味から、ユーザの要 には、 （１）超偏極技術による遷移量の増大、 （２）静磁場強度の増大、 （３）検出系の高 求が不可欠で、医工連携体制の強化が望ま れる。 感度化、 （４）造影剤による磁気共鳴元素密 度と緩和時間の制御、がある。これら全て に対する取り組みが不可欠である。高感度 化は、微量分析を可能にするのみならず、 撮像の高速化、高空間分解能化にも寄与す る。 （２）測定量：大脳組織およびその機能の MRI／Ｓの測定は、BOLD 効果や血流の変 化のみならず、脳機能に伴う組織の局所的 な磁気共鳴元素の変位（循環）、イオン化の Xe 超偏極 MRI ３次元拡散強調 MRI 測定、外的刺激に対する反応の測定など、 （ファントム） （Axial 断面） スピンの位相変化（Ｔ２とＴ２＊）微細変
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