高分解能3D CESTイメージングによるmulti-pool解析の開発と臨床応用

• Project/Area Number: 19K17145
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 和田 達弘 九州大学, 大学病院, 診療放射線技師 (60444832)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 磁気共鳴医学 / 放射線医学 / 磁気共鳴画像

Outline of Research at the Start

本研究では、MR分子イメージングであるchemical exchange saturation transfer（CEST）法に圧縮センシングを応用し、高分解能3D CESTイメージングを開発を目指す。さらに、CESTイメージングのmulti-pool解析を構築することで、脳腫瘍のisocitrate dehydrogenase（IDH）変異やO6-methylguanine-DNA-methltransferase（MGMT）メチル化などの分子、遺伝子レベルの情報を反映した画像評価法の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

脳腫瘍患者において，圧縮センシング併用3D CESTイメージングと2D CESTイメージングの信号強度を比較し，同一のコントラスト得ることが可能であることを証明し，論文投稿を行った．
また，圧縮センシング併用3D CESTイメージングが神経膠腫患者の悪性度評価に有用であるかを検討した．対象，low-grade gliomaが12例，high-grade gliomaが16例である．解析を行なった結果，圧縮センシング併用3D CESTイメージングは従来の2D CESTイメージングと同等の診断能を有することが証明された．また，病理診断にて高悪性度と診断された症例が，2D CESTイメージングでは低悪性度を示唆する信号強度であったのに対し，圧縮センシング併用3D CESTイメージングでは高悪性度を示唆する信号強度を呈しており，複数断面のCESTイメージングを取得することが有用であることを明らかにした．複数断面を取得可能な圧縮センシング併用3D CESTイメージングは，神経膠腫患者の診断精度向上につながると考える．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

神経膠腫患者における圧縮センシング併用3D CESTイメージングの有用性を証明することができた．

Strategy for Future Research Activity

脳腫瘍患者において圧縮センシング併用3D CESTイメージングによるmulti-pool解析が可能かの検討を行う．また，multi-pool解析の神経膠腫患者における有用性について検討を行う．

Research Products

• [Journal Article] Grading of gliomas using 3D CEST imaging with compressed sensing and sensitivity encoding (2023)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Osamu Togao, Chiaki Tokunaga, Masahiro Oga, Kazufumi Kikuchi, Koji Yamashita, Hidetaka Yamamoto, Masami Yoneyama, Koji Kobayashi, Toyoyuki Kato, Kousei Ishigami, Hidetake Yabuuchi
  • Journal Title: European Journal of Radiology Volume: 158 Pages: 110654-110654
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110654
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Three-dimensional chemical exchange saturation transfer imaging using compressed SENSE for full z-spectrum acquisition. (2022)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Chiaki Tokunaga, Osamu Togao, Akio Hiwatashi, Kazufumi Kikuchi, Masami Yoneyama， Koji Kobayashi, Toyoyuki Kato, Koji Yoshimoto, Kousei Ishigami, Hidetake Yabuuchi
  • Journal Title: Magnetic Resonance Imaging Volume: 92 Pages: 58-66
  • DOI: 10.1016/j.mri.2022.05.014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimization of the refocusing flip angle in the characterization of cerebrospinal fluid dynamics using multi-spin echo acquisition cine imaging (MUSACI) (2021)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Chiaki Tokunaga, Osamu Togao, Masami Yoneyama, Ryohei Funatsu, Yasuo Yamashita, Kouji Kobayashi, Toyoyuki Kato
  • Journal Title: Magnetic Resonance Imaging Volume: 76 Pages: 87-95
  • DOI: 10.1016/j.mri.2020.11.013
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Three-dimensional CEST imaging with CS-SENSE for full z-spectrum acquisition in brain tumor patients: comparison with two-dimensional CEST imaging (2022)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Chiaki Tokunaga, Osamu Togao, Masahiro Oga, Kouji Kobayashi, Toyoyuki Kato, Masami Yoneyama, Hidetake Yabuuchi
  • Organizer: 第50回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 自作ファントムを用いたz-spectrum取得のための圧縮センシング併用高速3D CEST imagingの基礎的検討 (2021)
  • Author(s): 和田 達弘，德永 千晶，栂尾 理，米山 正巳，舩津 亮平，大賀 正浩，小林 幸次，藪内 英剛
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] The effect of the refocusing flip angle on CSF dynamics imaging using multi-spin echo acquisition cine imaging (MUSACI) (2020)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Chiaki Tokunaga, Osamu Togao, Masami Yoneyama, Yasuo Yamashita, Kouji Kobayashi, Toyoyuki Kato
  • Organizer: 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accelerated 3D chemical exchange saturation transfer imaging using compressed SENSE for full Z-spectrum acquisition (2020)
  • Author(s): Tatsuhiro Wada, Chiaki Tokunaga, Osamu Togao, Masami Yoneyama, Yasuo Yamashita, Kouji Kobayashi, Toyoyuki Kato, Hidetake Yabuuchi
  • Organizer: 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition
  • Int'l Joint Research