方法論記事

粘弾性特性を評価するための磁気共鳴エラストグラフィ

2025年5月29日

この記事について

要約

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出典:Feng, Y., .Viscoelastic characterization of Soft Tissue-Mimicking Gelatin Phantoms using Indentation and Magnetic Resonance Elastography. J. Vis. Exp. (2022)

このビデオでは、組織の粘弾性特性を解析して評価するための磁気共鳴エラストグラフィー(MRE)の方法を紹介しています。ゼラチンファントムを通る横波の伝播、脳組織を模倣します。このプロセスでは、磁気共鳴画像法またはMRIで横波を生成して捕捉し、波のパターンを分析して組織の硬さを区別します。

プロトコル

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1. ゼラチン幻想的な準備

  1. <span style='font-family:Roboto,sans-serif;フォントサイズ:12pt;font-style:normal;font-variant:ノーマル;text-decoration:なし;vertical-align:ベースライン;white-space:pre-wrap;'>表 1.ゼラチン粉末を水と混合してゼラチン溶液を得ます。
    NOTE: Table 1は、2つのファントムの調製に使用された個々の成分の濃度を示しています。ゼラチンの濃度が高いほど、ファントムは硬くなります。
  2. ゼラチン溶液を水浴中で60°Cに加熱します。温度を維持しながらゼラチン溶液にグリセロールを添加します。
    NOTE:グリセロールは、ゼラチン混合物の融解温度とせん断弾性率を上昇させることにより、ゼラチン混合物を安定化させます17。
  3. 溶液を攪拌し、再び60°Cに加熱します。混合溶液を、磁気共鳴エラストグラフィー(MRE)およびインデンテーションテストに使用する容器に注ぎます。溶液を室温まで冷却し、溶液が固まるまで待ちます。

2. 磁気共鳴エラストグラフィーまたは MREテスト

  1. ゼラチンファントムの上に振動板を置きます。ファントムと振動板の間の接触がしっかりしていることを確認してください(Figure 1A)。
    NOTE: 振動板はポリアミド製で、寸法は50 x 50 x 5 mmです3.
  2. ゼラチンファントムをヘッドコイルに入れます。ゼラチンファントムの周りにスポンジと土嚢を置き、ファントムがしっかりと配置されていることを確認します。トランスミッションバー付きのカスタムメイドの電磁アクチュエーターを使用してください。ヘッドコイルに電磁アクチュエータを取り付けます。送信バーを振動板に接続します(Figure 1B)。
  3. アクチュエータの電源線をアンプに接続します。制御線をコントローラーに接続します(Figure 1C)。
  4. アクチュエータとMRIスキャンパラメータの設定
    1. 関数ジェネレータで波形、振動周波数、振幅を設定します。パワーを調整して、希望の振動振幅を設定します amplifier。
      NOTE:ここでは、波形は関数発生器で正弦波に設定されています。振動周波数は40Hzまたは50Hz、振幅は1.5Vppに設定されています。パワーアンプでは、増幅率を40%に設定しています。
    2. トリガーモードで動作するようにファンクションジェネレーターを設定します。トリガーラインをMRI(磁気共鳴画像法)装置の外部トリガーポートに接続します。
    3. MREスキャニング(アクチュエータ)の周波数をファンクションジェネレータと同じに設定して、モーションエンコーディングの勾配が振動板の動きと同期するようにします。
  5. データの測定と分析
    1. 通常のイメージングポジショニング手順に従ってください。ゼラチンファントムのイメージングには、2Dグラディエントエコー(GRE)ベースのMREシーケンスを使用します20。GRE-MREイメージングパラメータを次のように設定します:フリップアングル= 30°;TR/TE = 50/31 ミリ秒;視野 = 300 mm;スライスの厚さ= 5 mm;ボクセルサイズ = 2.34 x 2.34 mm2.
    2. 1つの正弦波サイクルの4つの時間点での位相像を測定します。各時点で、正と負の両方のモーション エンコード グラデーションを適用します。
    3. 取得した位相画像に基づいて、エンコードされた正と負の位相画像を差し引いて背景位相を削除します。信頼性ソーティングベースのアルゴリズムで位相をアンラップします。
    4. 展開された位相イメージに高速フーリエ変換を適用して、モーションの主成分を抽出します。デジタルバンドパスフィルターで位相イメージをフィルタリングします。2D 直接反転 (DI) アルゴリズムを使用してせん断弾性率を推定し、貯蔵弾性率 G' と損失弾性率 G'' を取得します。
      注: バンドパスフィルタのカットオフ周波数は[0.04 0.08]です。DIアルゴリズムのフィッティングウィンドウのサイズは11です x 11.

表1: 2つのゼラチンファントムの調製に使用されたゼラチン、グリセロール、および水の質量と質量濃度。質量単位はグラムです。

 

ゼラチン

グリセロール

total

幻の1

100 (4.35%)

1200 (52.17%)

1000△ 43.48%

2300 (100%)

幻の 2

160 (6.96%)

1140 (49.56%)

1000△ 43.48%

2300 (100%)

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結果

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figure-results-1

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
24チャンネルヘッド&ネックコイルユナイテッドイメージングヘルスケア100120Equipment
3T MR ScannerユナイテッドイメージングヘルスケアuMR 790Equipment
Acquisition boardAdvantech CoPCI-1706UEquipment
Computer-Windows<790-07Equipment
電磁アクチュエータ上海交通大学 Equipment
関数ジェネレータRIGOLDG1022ZEquipment
GelatinCARTE D'OR Reagent
GlycerolVanceBioenergy Sdn.Bhd Reagent
Indenter制御プログラムcustom-designed ソフトウェア;アクセス方法:https://github.com/aaronfeng369/FengLab_indentation_code。
レーザーセンサーPanasonicHG-C1050Equipment
Load cellトランスデューサーテクニックGSO-10Equipment
MATLABMathworks Software
Power amplifierYamahaA-S201Equipment
ボイスコイル電気モーターSMACコーポレーションDB2583装備
td style='background-color:#ffffff;color:#1a202c;font-family:Roboto;font-size:7pt;font-weight:normal;overflow:hidden;padding:0px 3px;vertical-align:bottom;white-space:normal;word-wrap:break-word;wrap-strategy:4;'>HP

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