脳容積・白質微細構造の大規模データ解析による睡眠障害のバイオマーカー探索

• Project/Area Number: 21K15833
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 早川 弥生 順天堂大学, 医学部, 准教授 (30812763)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 睡眠障害 / DTI-ALPS / 脈絡叢体積 / PSQI / 磁気共鳴画像 / 地域在住高齢者 / 脳容積

Outline of Research at the Start

睡眠の質に関連する脳の器質的変化についての研究は少なく、不眠症やうつ病、睡眠時無呼吸症などの疾患をもつ患者を対象としたものが散見される。しかし実際には一般生活者の中にも睡眠障害を有する場合も多くあると考えられる。本研究では、大規模被験者データを対象に、革新的な磁気共鳴画像（MRI）解析法を用いて睡眠の質と脳の器質的変化の関連を明らかにし、睡眠の質の客観的なバイオマーカーを探索するとともに、睡眠障害やそれが引き起こす精神疾患や生活習慣病の予防やより有効な早期介入法の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

R5年度は、R4年度に学会発表した内容を論文化し発表するとともに、引き続き脳の睡眠障害に関連するMRI指標としてdiffusion tensor image analysis along the perivascular space （DTI-ALPS） indexを用い、コホート研究である文京ヘルススタディーの大規模データを対象として脳の変化と睡眠障害の関連について検討した。脳脊髄液機能に関与すると考えられる脈絡叢体積に注目し、ALPS-index、脈絡叢体積と睡眠障害の関連を調べた。睡眠の質の評価として Pittsburgh sleep quality index（PSQI）を用い、 PSQI6 点未満を健常群（N=52）、PSQI6 点以上を睡眠障害群（N=52）として群間比較を行い、睡眠障害群では健常群に比してALPS-indexの有意な低下（p = 0.04, Cohen’s d = －0.28）、脈絡叢体積の増加（p = 0.10, Cohen’s d = 0.24）を認めた。また、睡眠障害群においてALPS-indexと脈絡叢体積 には有意な負相関が見られた（r = －0.35, false discovery rate [FDR]-corrected p = 0.03）。これらの結果は地域在住高齢者における睡眠の質の低下に伴うglymphatic systemの障害を反映している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ALPS-indexによる解析を行い、睡眠の質と glymphatic system機能との関連を示し、論文化し発表した。コホート研究である文京ヘルススタディーの大規模データを対象に、ALPS-index、脈絡叢体積と睡眠障害の関連について検討し、学会発表を行った。

Strategy for Future Research Activity

ALPS-index以外の指標も用いて脳の微細構造変化と睡眠障害の関連の検討を進める。結果は随時学会や論文にて発表を行う。また、研究期間後半に向けて縦断解析の準備を行う。

Research Products

• [Journal Article] Glymphatic system impairment in sleep disruption: diffusion tensor image analysis along the perivascular space (DTI-ALPS) (2023)
  • Author(s): Saito Y, Hayakawa Y(equal contribution), Kamagata K, Kikuta J, Mita T, Andica C, Taoka T, Uchida W, Takabayashi K, Tuerxun R, Mahemuti Z, Yoshida S, Kitagawa T, Arai T, Suzuki A, Sato K, Nishizawa M, Akashi T, Shimoji K, Wada A, Aoki S
  • Journal Title: Japanese Journal of Radiology Volume: 41 Issue: 12 Pages: 1335-1343
  • DOI: 10.1007/s11604-023-01463-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Automation of a Rule-based Workflow to Estimate Age from Brain MR Imaging of Infants and Children Up to 2 Years Old Using Stacked Deep Learning (2023)
  • Author(s): Wada Akihiko、Saito Yuya、Fujita Shohei、Irie Ryusuke、Akashi Toshiaki、Sano Katsuhiro、Kato Shinpei、Ikenouchi Yutaka、Hagiwara Akifumi、Sato Kanako、Tomizawa Nobuo、Hayakawa Yayoi、Kikuta Junko、Kamagata Koji、Suzuki Michimasa、Hori Masaaki、Nakanishi Atsushi、Aoki Shigeki
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Sciences Volume: 22 Issue: 1 Pages: 57-66
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2021-0068
  • NAID: 130008127687
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 睡眠の質に伴うDTI-ALPSおよび脈絡叢体積の変化 (2023)
  • Author(s): 菊田潤子、鎌形康司、早川弥生、田岡俊昭、高林海斗、斎藤勇哉、内田航、陳紅愷、吉田聖奈、山崎奎吾、和田昭彦、加賀英義、田村好史、河盛隆造、綿田裕孝、青木茂樹
  • Organizer: 第51回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 深層学習モデルを用いた血管周囲腔自動検出における頭部T1/T2 強調像の有効性の検証 (2023)
  • Author(s): 郭森, 菊田潤子, 鎌形康司, 陳紅愷, 斎藤勇哉, 高林海斗, 内田航, 大塚裕次朗, 早川 弥生, 和田昭彦, 青木茂樹
  • Organizer: 第51回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 睡眠の質の低下に伴うglymphatic system機能変化 DTI-ALPSを用いた検討 (2023)
  • Author(s): 早川弥生、三田剛嗣、菊田潤子、鎌形康司、高林海斗、内田航、和田昭彦、田岡俊昭、長縄慎二、青木茂樹
  • Organizer: 第52回日本神経放射線学会