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マルチフラクタルによる脳MRI画像上の加齢性および病的白質変化の特徴抽出

Research Project

Project/Area Number 17790808
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Psychiatric science
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

高橋 哲也  University of Fukui, 医学部附属病院, 助教 (00377459)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2006: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
KeywordsMultifractal / Brain MRI / T_2MRI / Brain white matter / Texture analysis / Atherosclerosis / Aging / Schizophrenia / マルチフラクタル解析 / 脳白質 / 加齢 / 統合失調症 / 健常高齢者 / 拡散強調画像
Research Abstract

フラクタルの概念は、従来困難であった生体組織に包含される複雑な非線形構造の定量化を可能にし、様々な分野で応用されている。医用画像の分野においても、生体組織への新たなスケールをもたらすことから、病変の抽出や評価などでの高い有用性が報告されている。近年では、フラクタルの概念を一般化したマルチフラクタルを用いた解析が試みられており、より複雑な構造の特徴抽出が試みられている。
申請者は、マルチフラクタルを用いてT_2-MRI脳白質における信号強度の分布の特徴を抽出することで、白質の内部構造にまで言及した下記の2つの研究を行った。
1.健常高齢者の脳動脈硬化性病変への適用:本研究では、視察的に異常を認めない脳白質のマルチフラクタル次元を算出し、初期動脈硬化の有用な指標である頚部動脈肥厚度との関係について、動脈硬化性危険因子との関連性も含めて検討した。結果、マルチフラクタル次元は頚部動脈肥厚度と相関し、高齢者脳白質のマルチフラクタル解析が脳の初期動脈硬化性病変の抽出において有用であることが示唆された。
2.統合失調症への適用:統合失調症患者および健常者を対象に、脳白質におけるマルチフラクタル次元を算出し、臨床症状との関連性も含めて比較検討を行った。結果、健常者ではマルチフラクタル次元において、いわゆる"左優位性"を認める一方、統合失調症では健常者でみられた"左優位性"の欠如を認めた。また統合失調症患者では、前頭葉白質における"左優位性"の低さと脳梁のマルチフラクタル次元が臨床症状と関連することが示された。これらの結果から、統合失調症の病態メカニズムの解明にマルチフラクタル解析が有用であることぶ示唆された。
本研究課題を通して、マルチフラクタル解析が肉眼的には認識できない微細な信号の変化の抽出を可能にし、動脈硬化性病変や統合失調症における脳白質異常の早期抽出を可能にすることが明らかとなった。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2007 2006 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Multifractal analysis of deep white matter microstructural changes on MR1 in relation to early-stage atherosclerosis.2006

    • Author(s)
      Takahashi, T., Murata, T., Narita, K., Hamada, T., Kosaka, H., Omori, M., Takahashi, K., Kimura, H., Yoshida, H., Wada.Y.
    • Journal Title

      Neurolmage 32

      Pages: 1158-1166

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Application of a multifractal analysis to study brain white matter abnormalities of schizophrenia on T2MRI.

    • Author(s)
      Takahashi T, Kosaka H, Murata T, Omori M, Narita K, Mitsuya H, Takahashi K, Kimura H, Wada Y
    • Journal Title

      Psychiatry research:Neuroimaging (in press)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Application of a new texture analysis method, multifractal analysis, on T2-MRI and their relation to clinical symptoms in schizophrenia.2007

    • Author(s)
      Takahashi T, Kosaka H, Murata T, Omori M, Narita K, Mitsuya H, Takahashi K, Kimura H, Wada Y.
    • Organizer
      13th annual meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • Place of Presentation
      Chicago
    • Year and Date
      2007-06-10
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] インナービジョン 医療と画像の総合雑誌2007

    • Author(s)
      高橋哲也
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      株式会社インナービジョン
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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