CEST画像による膵癌の分子イメージングとこれを用いた非造影膵MR診断法の確立

• Project/Area Number: 21K07679
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kawasaki Medical School (2022); Kagoshima University (2021)
• Principal Investigator: 福倉 良彦 川崎医科大学, 医学部, 教授 (50315412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上村 清央 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (30593652) ; 吉浦 敬 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (40322747) ; 岩永 崇 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 診療放射線技師 (40444830) ; 東 美智代 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 准教授 (60315405)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: CEST画像 / 膵癌 / 治療効果 / 予後 / 個別化医療

Outline of Research at the Start

本研究では、CEST MRIのシーケンス開発・最適化ならびに解析法の開発、APT-CEST による膵腫瘍の診断的有用性の評価、非侵襲的定量的MRIデータと免疫組織的所見との関連の解明、非侵襲的定量的MRIデータによる治療効果・予後との関連を解明することにより、マルチパラメトリック定量的MRIに基づく膵癌の治療効果・予後の予測モデルを開発する。

Outline of Annual Research Achievements

予後不良な膵癌において早期発見および治療効果に基づいた個別化治療による成績の向上は急務であるが、現状の形態や生理的情報画像を用いた画像には限界がある。MRIの分子イメージングの一つであるChemical Exchange Saturation Transfer（CEST）MRIは、これまで取得が困難であった代謝化合物や組織内環境に関する情報を非侵襲的に提供しうる。
よって、① CEST MRI撮像法の膵臓への最適化、② CEST MRIによる膵癌の診断ならびに治療抵抗性の予測法の確立、③ 他の非侵襲的撮像法との組み合わせによるマルチパラメトリック定量的MRIに基づく治療効果・予後の予測モデルの開発を目的として、研究中である。
研究2年度の本年度は、CEST MRIのシーケンス開発・最適化ならびに解析法の開発とCEST MRIによる膵癌の診断ならびに治療抵抗性の予測法の解析を手掛けた。前者に関して、B0マップによる補正と脂肪抑制撮像法（DIXON法）により高精度でAPT信号が得られることが明らかとなり、成果を発表した。CEST MRIによる膵癌の診断ならびに治療抵抗性の予測法に関しては、膵癌85症例でAPT CESTを施行した。これまでのデータを用いて検出能、治療効果および予後との関連に関する解析を進めている。しかしながら、組織学的な線維化の程度、細胞密度、悪性度や増殖能、酸素環境および抗癌剤の標的分子や遺伝子の発現との関連に関しては、現在、切除症例の確保に難航している。最後に、他の非侵襲的撮像法との組み合わせによるマルチパラメトリック定量的MRIに基づく治療効果・予後の予測モデルの開発に関しては、現在も症例を蓄積中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

CEST MRIのシーケンス開発・最適化ならびに解析法の開発に関しては、順調に進展している。
APT-CEST による膵腫瘍の診断的有用性の評価、定量的MRIデータと免疫組織的所見との関連の解明は、化学療法施行症例の増加により、切除標本の確保が困難となっている。

Strategy for Future Research Activity

膵腫瘍が疑われた患者に対しMRI を施行し、得られた組織内環境情報（APT CEST による信号強度、AACID CEST によるpH 情報、ASL 灌流画像による血流量、
IVIM パラメータ）を解析する。
同時に、生存確認を随時行い、臨床的予後因子との最適な組合せを検討する。

Research Products

• [Journal Article] Differentiation of hemangioblastoma from brain metastasis using MR amide proton transfer imaging. (2022)
  • Author(s): Kamimura K, Nakajo M, Gohara M, Kawaji K, Bohara M, Fukukura Y, Uchida H, Tabata K, Iwanaga T, Akamine Y, Keupp J, Fukami T, Yoshiura T
  • Journal Title: J Neuroimaging Volume: 32(5) Issue: 5 Pages: 920-929
  • DOI: 10.1111/jon.13019
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 抗がん剤を検出するchemoCESTイメージングの実現可能性に関するファントム評価 (2022)
  • Author(s): 内匠浩二，長野広明，岩永崇，大塚洋和，福倉良彦，赤嶺雄太，吉浦敬
  • Journal Title: 日本磁気共鳴医学会雑誌 Volume: 42 Pages: 58-61
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extracellular volume fraction with MRI: As an alternative predictive biomarker to dynamic contrast-enhanced MRI for chemotherapy response of pancreatic ductal adenocarcinoma (2021)
  • Author(s): Fukukura Yoshihiko、Kumagae Yuichi、Fujisaki Yosuke、Nakamura Shinya、Dominik Nickel Marcel、Imai Hiroshi、Yoshiura Takashi
  • Journal Title: European Journal of Radiology Volume: 145 Pages: 110036-110036
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2021.110036
  • Peer Reviewed
• [Presentation] APT imaging with gradient-echo multi-echo Dixon acquisition for human liver compared with TSE acquisition sequence (2022)
  • Author(s): Iwanaga T, Fukukura Y, Otsuka H, Ozono K, Hamano H, Yoneyama M, Yoshiura T
  • Organizer: 第50回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 膵癌の検出と治療効果予測 (2022)
  • Author(s): 福倉良彦
  • Organizer: 第12回肝胆膵フォーラム
  • Invited
• [Presentation] Multiparametric MRI for prediction of tumor response to systemic chemotherapy in pancreatic ductal adenocarcinoma (2022)
  • Author(s): Fukukura Y, Ejima F, Ayukawa T, Nakajo M, Nickel MD, Imai H, Yoshiura Y
  • Organizer: Radiological Society of North America's 108th Scientific Assembly and Annual Meeting
• [Presentation] A phantom study of chemoCEST imaging for the detection of anticancer agents using clinical 3T MRI (2021)
  • Author(s): Takumi K, Nagano H, Iwanaga T, Otsuka H, Fukukura Y, Akamine Y, Yoshiura T.
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] Extracellular volume fraction with equilibrium contrast-enhanced MRI for predicting chemotherapy response in pancreatic ductal adenocarcinoma: comparison with DCE-MRI (2021)
  • Author(s): Fukukura Y, Ayukawa T, Kamimura K, Nakajo M, Nagano H, Takumi K, Yoshiura Y.
  • Organizer: Radiological Society of North America's 107th Scientific Assembly and Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pseudo continuous arterial spin labeling perfusion MRI for predicting tumor response to neoadjuvant chemotherapy in advanced rectal cancer. (2021)
  • Author(s): Fukukura Y, Kumagae Y, Takumi K, Nagano H, Nakajo M, Kamimura K, Iwanaga T, Akamine Y, Yoshiura Y.
  • Organizer: ISMRM & SMRT annual meeting & exhibition
  • Int'l Joint Research
• [Book] 肝胆膵の画像診断 -CT・MRIを中心に- (2022)
  • Author(s): 福倉良彦
  • Total Pages: 15
  • Publisher: 学研メディカル秀潤社