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An Imaging Biomarker Predicting Physical Inactivity in Chronic Obstructive Pulmonary Disease

Research Project

Project/Area Number 21K07675
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Murata Yoriyuki  山口大学, 医学部附属病院, 助教 (30896824)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平野 綱彦  山口大学, 医学部附属病院, 准教授 (00382333)
松永 和人  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20347602)
椎木 健裕  山口大学, 医学部附属病院, 講師 (30610456)
矢野 雅文  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90294628)
平野 靖  山口大学, 医学部附属病院, 准教授 (90324459)
間普 真吾  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70434321)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsCOPD / 身体活動性低下 / density analysis / E/I MLD / 定量的吸気呼気CT / sedentary behavior / 身体活動性 / 身体活動性障害 / Density analysis / 3軸加速度計
Outline of Research at the Start

身体活動性低下は慢性閉塞性肺疾患(COPD)の予後不良な因子である。一方、肺の末梢気道構造や機能を空間・定量的に評価できる肺機能画像が近年開発された。そこでCOPDの身体活動性と肺機能画像で捉えた末梢気道の構造・機能の関係を明らかに出来れば、身体活動性低下の機序解明や肺構造・機能のタイプ毎に診療することが可能となり、身体活動性低下による社会的損失の回避やCOPDの予後改善に寄与することができる。

Outline of Final Research Achievements

Physical inactivity correlates with poor prognosis in COPD. We investigated the relationship between density analysis using inhalation and exhalation CT and physical activity in 41 COPD patients and 12 healthy subjects aged 40 years or older who visited Yamaguchi University Hospital. COPD patients had lower physical activity levels compared to healthy subjects, otherwise had higher E/I (expiratory to inspiratory ratio) values calculated by density analysis. Physical activity levels and E/I values showed a negative correlation. Among COPD patients, the physical inactivity group (14 patients) had a higher E/I values than the maintained physical activity group (27 patients), and E/I values was possible to predict physical inactivity independently of age, symptoms, and pulmonary function test. These results showed that E/I is an imaging biomarker that predicts physical inactivity in COPD patients.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

慢性閉塞性肺疾患(COPD)の患者は本邦でも潜在的に530万人いると推測されており,身体活動性低下はその予後を悪化させる要因である.しかし活動性が低下する機序はまだはっきりしておらず,さらに実際の医療現場で身体活動量を評価することは容易ではない.本研究では,吸気と呼気のCTを用いたdensity analysisが,COPD患者における身体活動性低下を予測しうるツールであることを証明した.このツールを用いることで,COPD患者の身体活動性低下を早期に発見できるとともに,身体活動性低下を生じさせる機序の解明につなげ,新たな治療方法の確立に結び付けることが期待される.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Neural Network Approach to Investigating the Importance of Test Items for Predicting Physical Activity in Chronic Obstructive Pulmonary Disease2023

    • Author(s)
      Nakahara Yoshiki、Mabu Shingo、Hirano Tsunahiko、Murata Yoriyuki、Doi Keiko、Fukatsu-Chikumoto Ayumi、Matsunaga Kazuto
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 12 Issue: 13 Pages: 4297-4297

    • DOI

      10.3390/jcm12134297

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Computed Tomography Lung Density Analysis: An Imaging Biomarker Predicting Physical Inactivity in Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Pilot Study2023

    • Author(s)
      Yoriyuki Murata
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 2959-2959

    • DOI

      10.3390/jcm12082959

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] OP128. CTのdensity analysisはCOPD患者における身体活動性低下を予測するイメージングバイオマーカーになりうる2021

    • Author(s)
      村田順之、平野綱彦、大石景士、山路義和、浅見麻紀、枝國信貴、松永和人、矢野雅文
    • Organizer
      第61回 日本呼吸器学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 自己符号化器 を用いた慢性閉塞性肺疾患における身体活動性の予測に関する研究2021

    • Author(s)
      中原祥喜、間普真吾、平野綱彦、村田順之、土居恵子、松永和人
    • Organizer
      第40回日本医用画像工学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ニューラル ネットワークを用いた慢性閉塞性肺疾患における身体活動性の予測と検査項目の 重要度評価2021

    • Author(s)
      中原祥喜、間普真吾、平野綱彦、村田順之、土居恵子、松永和人
    • Organizer
      第13回呼吸機能イメージング研究会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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