ヒトの脳サイズの撮像が可能な「磁気粒子イメージング装置」を開発

三菱電機株式会社（以下、三菱電機）、国立大学法人岡山大学（以下、岡山大学）、国立大学法人大阪大学大学院工学研究科（以下、大阪大学）は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構（以下、AMED）の支援のもと、1kHz 以下の低周波でもヒトの脳サイズの領域の磁気粒子を高感度に撮像でき、電源装置の大型化を抑えた「磁気粒子イメージング装置」を世界で初めて 開発しました。この装置を用いて、アルツハイマー病の原因物質とされるアミロイド β に結合する磁気粒子を撮像することで、アミロド βの蓄積量とその分布を測定し、アルツハイマー病発症前の画像検査の実現を目指します。

日本における 65 歳以上の認知症患者数は、2025 年には 700 万人に達すると見込まれています。また、認知症患者のうち 67.6％をアルツハイマー病が占めるという統計結果もあり、国内では今年 6 月、認知症の予防を促進する「認知症基本法」が成立し、8月には、アルツハイマー病の発症要因となり得る脳内に蓄積したアミロイド β を除去し、病状の進行を抑制する治療薬の製造販売承認が厚生労働省の専門部会で了承されています。脳内のアミロイド β の蓄積が少ない段階で早期に投薬治療を開始することが症抑制に繋がることから、アミロイド β の蓄積量や分布を測定する技術が求められています。

磁気粒子イメージング装置は、コイルが発する交流磁場により、体内に注入した磁気粒子の磁気信号を誘起し、これを検出することで、3 次元画像を生成する装置です。交流磁場の周波数が高いほど磁気信号を高感度に検出できるため、既に製品化されていマウスなどの小動物用の小型装置では、25kHz 前後の高い周波数が使用されています。同等の周波数を用いて、ヒトの脳サイズの領域を撮像可能な大きさに装置を大型化した場合、コイルが大きくなることで負荷が上がり、必要な電源容量が増大するため、電つとなっていました。

今回、三菱電機がさまざまな機器開発で培ってきた電磁気学技術を深化させ、交流磁場を発生するコイルと、信号検出コイルの配置を精密に調整し、磁気信号の検出の障害となる不要な信号（ノイズ）を最小化できる構造を確立したことで、1kHz 以下の低周域の磁気粒子を高感度に撮像でき、電源装置の大型化を抑えた「磁気粒子イメージング装置」を世界で初めて 開発しました。本開発成果は、アルツハイマー病発症前の画像検査の実現に向けた大きな前進となります。

なお、本開発成果の詳細は、チェコで 9 月5 日から 9 月 9 日まで開催される「WMIC（World Molecular Imaging Congress）」で、9 月 9 日（現地時間 10 時 30 分）に発表する予定です。

開発の特長
1kHz 以下の低周波でもヒトの脳サイズの領域の磁気粒子を高感度に撮像でき、電源装置の大型化を抑えた、「磁気粒子イメージング装置」を世界で初めて開発

今後の予定・将来展望
磁気粒子イメージング装置を用いたアルツハイマー病発症前の画像検査の実現にあたっては、磁気粒子イメージング装置のさらなる高感度化、高解像度化が必要で、また、検査装置としての実用化に向けては、安全性や有効性を確認するための臨床試験が必す。

2030 年頃に実用化の目途を付けることを目標に、他社との協業も視野に入れて検討を進めていきます。

特長の詳細
交流磁場の周波数と磁気信号の検出感度の高さは比例していて、既に製品化されている小動物用の磁気粒子イメージング装置では、25kHz 前後の高い周波数が必要とされています。コイルの負荷はコイル半径の 2 乗と周波数に比例して増加するため、同等のージング装置を小動物用サイズ（コイル内径 30mm）からヒト頭部サイズ（コイル内径 300mm）へと約 10 倍に大型化する場合、コイル径も約 10 倍、これにより負荷は約 100 倍となり、必要な電源容量も 100 倍となるため、電源装置を非常に大型化する必た方、電源装置を小型化するために交流磁場の周波数を下げる場合、磁気粒子からの信号強度が低下して検出できないことが、実用化に向けて大きな課題となっていました。

今回、周波数を下げながら信号検出感度を向上させるため、磁気信号の検出の障害となる不要な信号（ノイズ）に着目し、これを最小化するコイル構造を開発しました。交流磁場を発生する交流励磁コイルと信号検出コイルの配置を、レール式スライド構造ることで交流磁場から信号検出コイルに誘起される電圧を低減してノイズを最小化でき、1kHz 以下の低周波でもヒトの脳サイズのサンプルの磁気信号を高感度に検出し撮像することに成功しました。また低周波化することで、電源容量を小動物用サイズの磁気し、電源装置の大型化を大幅に抑えられたことで、世界で初めて、低周波かつ小型電源でヒトの脳サイズの撮像が可能な「磁気粒子イメージング装置」（コイル内径 300mm、検査領域直径 180mm）を開発し、アルツハイマー病発症前の画像検査の実現に向た。






本件は、AMED の「医療機器等研究成果展開事業」の支援によって開発した成果です。