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本研究プログラムにおける中心研究者(山海嘉之)が『サイバニクス』技術を駆使した最先端人支援技術研究を推進する上で必要な研究テーマをそれぞれの分野の先生に加わっていただき、推進しています。

MRIを用いた脳内ネットワークの評価

松下 明

最先端サイバニクス研究拠点 助教(専門:脳神経外科)

五月女 康作

最先端サイバニクス研究拠点 研究員(専門:放射線/磁気共鳴画像技術)

吉川 文人

池田 貴公

筑波大学大学院システム情報工学研究科

村田 耕一

筑波大学大学院システム情報工学研究科

MRI実験室

筑波大学第3エリアに位置するサイバニクス研究棟1Fには最新の全身用MRI(PHILIPS Achieva 3.0T TX, R3.2.1.1)が設置されている。
32ch SENSE Headコイルをはじめとした各部位のコイルが配備されており、高解像度MR画像の取得が可能となっている。
さらに,画像提示機器、音声機器、刺激装置、制御装置や録画装置を独自に配備したことで、様々なシチュエーション下における機能的磁気共鳴画像(functional MRI)を取得することができる。さらに医工連携のもと,MR実験室内で使用することができる(MR compatible)装置を作成し使用する事で独創的なタスクを行ったときの脳活動の評価が可能な環境を整えている。


下肢屈伸運動中fMRIを実現するための頭部固定方法の開発

下肢屈伸運動中のfMRIを取得する際には,頭部の過度な動きが画質を低下させるといった問題が生じる。HALによるリハビリテーションに伴う脳機能の変化を捉えるためには,この問題を克服して下肢屈伸運動中のfMRIを取得することが重要であり,そのために我々は頭部および体幹の固定方法を構築しその有効性を検証した。
ハーネスを用いて体幹の動きを安定させたことで頭部の速度は有意に減少し,頭部の動きが原因で生じていたactivation map上のモーションアーチファクトを抑制することができて目的とする運動野の賦活を捉えることができた。




下肢屈伸運動中fMRI撮像中に,下肢の運動頻度・振幅・方向を計測する手法の開発

MRI室内は高磁場環境にあり,高精度の計測機器を検査室内に持ち込むことが困難である。そこで被験者観察カメラから出力される映像に画像処理(DgCHLAC法)を施すことでfMRI中の下肢運動を経時的に計測することが可能となった。





MRI対応感覚刺激装置の開発

fMRIを用いた感覚障害の客観的評価のための,MRI検査室内で安定した感覚刺激を与えることができる刺激装置を開発した。コンピュータやアクチュエータなどの磁性体・導体をMRI検査室外に配置することで高磁場環境下で使用可能となり,自動化された装置により再現性の高い感覚刺激が可能となった。刺激は感覚障害の検査で実際に用いられているピン刺激と擦過刺激の2種類が可能である。

























MRI対応感覚刺激装置の開発

動作及び力覚フィードバックに関わる脳活動変化をfMRIにて計測することを目的として,歩行模擬動作を始めとした下肢の能動的・受動的動作及び力覚フィードバックを提示するMRI対応下肢動作提示装置(LoMS)を開発した。本装置は非磁性部品で構成されており,高磁場環境下で使用することが可能である。また,下肢各関節の関節角度軌道及び関節トルクを提示することができる。

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