胸部X線動態解析に基づいた新たな呼吸関連機能指標および評価法の確立
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20K16827
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
樋田 知之 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40848644)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 胸部X線動態撮影 / 横隔膜運動 / 努力呼気 / 慢性閉塞性肺疾患 / 呼吸機能 / 肺野灌流 / 胸部X線動画像 / 画像診断学（含放射線診断学） / エックス線・ＣＴ / 臨床呼吸器学 |
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| Outline of Research at the Start |
胸部X線動画像は、静止画の情報に加えて対象の”動き”を観察可能とし、胸郭や呼吸筋の運動の描出、さらに呼吸や心拍出に伴う肺野の濃度変化から換気や血流の情報が一度の検査で、少ない被曝で得られる技術である。本研究では、胸部X線動画像の運動、換気および血流解析を用い、健常者および疾患群においてこれらのパラメータを詳細に評価、検討したうえで新たな呼吸関連機能評価指標として確立し、その基準値および個々の疾患における特徴、および診断・治療への有用性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
胸部X線動態撮影は、静止画の情報に加えて対象の”動き”を観察可能とし、胸郭や呼吸筋の運動の描出、さらに呼吸や心拍出に伴う肺野の濃度変化から換気や血流の情報が一度の検査で、少ない被曝で得られる技術である。本研究は、胸部X線動画像を用いた呼吸機能関連指標の確立を目的とし、申請者はこれまでに胸部X線動画像を用いて横隔膜頂部の呼吸に伴う偏位を追跡・定量し、その定量値を用いて努力呼吸における横隔膜偏位量や横隔膜運動速度を算出することで、健常ボランティア群および慢性閉塞性肺疾患(Chronic Obstructive Pulmonary Disease; COPD)群における横隔膜動態を定量化し、これらと呼吸機能検査の各種結果や臨床データとの相関や、またCOPDの進行の程度によって偏位量に差異が認められることを明らかにした。そこから横隔膜動態は従来の呼吸機能検査とは異なる指標を与えうるものと考えられ、今年度はその解析をさらに進め、努力呼気相での偏位幅および時間を正規化することで対象間あるいは群間での比較を可能にし、またこれをプロットすることで努力呼気相の横隔膜偏位を曲線で表現し、健常ボランティア群およびCOPD群における横隔膜頂部の経時的偏位の差異を視覚的、定量的に表すことを可能にした。呼吸器疾患における横隔膜動態の変化やその意義、またその評価方法も確立されたものはなく、胸部X線動態撮影による努力呼気相の横隔膜偏位曲線の解析は呼吸器疾患における横隔膜運動の評価法として利用できる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
胸部X線動画像を用いた呼吸機能関連指標の確立を目的として、胸部X線動画像を用いた呼吸機能関連指標の候補としての横隔膜動態の解析をさらに進めているものの、現在の解析においては呼吸機能検査結果との相関は軽度～中等度に留まり、その他の胸部構造の動態や肺野濃度変化、あるいはこれらを総合的に評価する必要性を考えている。今年度は努力呼気相での偏位幅および時間を正規化することで対象間あるいは群間での比較を可能にし、またこれをプロットすることで努力呼気相の横隔膜偏位を曲線で表現し、健常ボランティア群およびCOPD群における横隔膜頂部の経時的偏位の差異を視覚的、定量的に表すことを可能にした。胸部X線動態撮影による努力呼気相の横隔膜偏位曲線の解析は呼吸器疾患における呼気時横隔膜運動の評価法として利用できる可能性があり、今後もその方法の確立や肺疾患患者における解析を進めていく予定である。収集済の症例の解析を順次行っているが、さらなる解析に必要な新規症例の収集についてはCOVID-19感染による制限の影響もあり、順調に進んでいるとは言えないことから、全体の進捗状況としてはやや遅れているものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・胸部X線動画像を用いた横隔膜動態解析およびその呼吸機能関連指標への利用として、今年度は努力呼気相での偏位幅および時間を正規化することで対象間あるいは群間での比較を可能にし、またこれをプロットすることで努力呼気相の横隔膜偏位を曲線で表現し、横隔膜頂部の経時的偏位の差異を視覚的、定量的に表すことを可能にした。その成果をまとめるとともに、最大偏位量や速度などの他のパラメータとともに、横隔膜の立体構造を反映した解析や、胸部X線動画像より得られるその他の構造の動態や肺野濃度変化・肺野灌流信号などの他のパラメータと組み合わせることによって、胸部X線動画像を用いた呼吸機能指標としての可能性、有用性をさらに検討していく。
・胸部X線動画像は膨大な量の画像を処理する必要があり手作業では限られた時間で解析を完了することが難しく自動処理技術の発展が不可欠である。現在のソフトウェアで可能な解析を行うのと並行して、新たなワークステーションを用いたより高度な解析環境を構築し、解析の効率化や新規解析手法の考案・実践を図る。
・COVID-19の世界的流行は画像検査や呼吸機能検査の制限につながっており、本研究における症例の収集に及ぼしている影響は少なくない。検討に必要な症例の収集を続けていくが制限が続くことも念頭に置いたうえで、蓄積済の症例を中心とした解析、報告を進めていく。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
