| Project/Area Number |
21K07652
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
酒井 晃二 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20379027)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 脳活動 / 脳血流量 / 脳温度 / MRI / 脳脊髄液 / 拡散強調画像 / 脳酸素消費量 / Radiomics / 拡散MRI / MRスペクトロスコピー / 脳血流 |
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| Outline of Research at the Start |
脳活動は、MRIによるCMRO2―CBF―TBの組み合わせにより、非侵襲的にグローバルな脳活動の状態を観察する可能性がある。一方、近年ではMRI計測技術を用いたボクセル単位または領域単位での脳活動、血流、温度をそれぞれマッピング可能な技術開発が行われており、脳局所部位と機能との関係理解に大きく寄与している。さらに、2015年以降にRadiomics特徴量および機械学習の応用による脳病態の理解が急速に伸展しており、貴重な臨床データを余すところなく利用する考え方が浸透しつつある。本研究は、MRIのみを組み合わせた局所的な脳活動観測手法の開発を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、MRI（Magnetic Resonance Imaging）のみを使用して脳活動、脳血流量、脳温度の関係を計測する手法を開発することを目的としている。この手法の開発により、脳の局所的な状態観測指標を提供し、加齢などに伴う脳機能や活動の変化を容易に捉えることを目指している。本年度は、MRIを用いた脳内深部温度計測の基礎となる拡散強調画像および機械学習とRadiomicsを組み合わせた研究に焦点を当てた。特に、機械学習とRadiomicsを組み合わせた研究の推移に関連する研究や解説記事を投稿している。さらに、DWIの安定な測定や高速な測定法、最新の研究に関する情報を国内外の学会で発表した。また、MR画像を用いて脳血流のデータから脳酸素消費量を算出する手法の実施体制も整えており、テストデータの取得と解析に成功している。さらに、Synthetic MRIを用いた水分子動態についても研究を進めており、脳腫瘍を中心とする疾患や脳神経関連疾患への応用を試みている。これらの取り組みにより、MRI技術を活用して複数の脳関連パラメーターを同時に評価し、脳の状態や機能の詳細な理解を促進することが期待される。また、脳の体積変化と脳温度の関係についても研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
脳深部温度計測に影響を与える脳脊髄液の動きを省く測定手法のパラメータ探索を行い、概ね確からしい値を得た。加えて、脳酸素消費量をMR像を用いた脳血流のデータから算出する手法についても実施に向けた準備を行い、数例の評価が終了している。しかしながら、COVID-19の影響は未だに残っており、ボランティアの来院によるMRI撮像機会が大幅に制限されたため、撮像予定数を確保するに至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳酸素消費量およびCBF計測のためのMRI至適撮像条件を決定する。方法として、健常者１０名（男女各５名）により、CMRO2およびCBFの安定計測するためのMRI撮像条件を検討する。CBF計測は位相コントラストの差により行われるが、年代の異なる被験者で調査することにより、適切な流速幅に対応できるようにする。具体的には、dwell time, flip angle, VENC, Repetition timeなどのパラメータの最適化を行う。得られたCBF値から次式によりCMRO2を得る。CMRO2=CaCBF(SaO2-SvO2)、Caは酸素濃度、SaO2は動脈の酸素飽和レベル、SvO2は静脈の酸素飽和レベルである。結果は、PET検査等で得られたこれまでの知見と比較・検証する。また、MRIを用いた脳温度の全自動化についても機械学習等を導入して進める。さらに、Synthetic MRIを用いた水分子動態と温度・代謝の関係についても脳腫瘍の臨床データを元に検討を進める。
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