| Project/Area Number |
22K17716
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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 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
渋川 周平 順天堂大学, 保健医療学部, 講師 (10911290)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | MRI / 骨格筋 / 温度 / 血流 / 代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
骨格筋は持久性の高い遅筋線維と瞬発力の高い速筋線維に大別されることが知られているが、それを鑑別できる生体計測技術は少ない。筋線維分布を正確に把握できればスポーツ医学や臨床医学への応用が期待できる。
本研究では骨格筋の温度と血流に着目し、構造ではなく機能をMRIで評価するアプローチを試みる。MRIを撮像しながら下肢に運動負荷を加え，骨格筋の熱産生と運動による血流増加を同時に測定する。この画像解析を行い，筋線維の代謝パラメータを評価することで筋線維の鑑別が可能かどうか検証する。本研究が実現できれば新しい骨格筋の代謝イメージング技術として期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では磁気共鳴イメージング（MRI）を使用して下肢骨格筋の代謝イメージングの開発を目的とする。骨格筋は遅筋線維と速筋線維という2つの筋線維タイプに大別されるがそれらを鑑別できるMRI技術はほとんどない。そこでMRIによる血流評価に加え、MRIで温度が測定可能であることに着目し、運動負荷をかけた場合の血流と温度を同時評価する代謝イメージングによって筋線維分布評価の可能性について検証した。
令和4年度の検証においてMRIによる温度イメージングは感度が低かったため、主に血流や水分変化量に依存するT2*map計測による実験を進めることとした。令和5年度ではボランティアのサンプル数を増やすこと、2種類の運動負荷デザインを検証することを目的とし実験に取り組んだ。運動デザインは速筋線維が優位とされる下腿前脛骨筋をターゲットとした背屈運動、遅筋線維が優位とされるヒラメ筋をターゲットとした底屈運動の２つを考案し、MRI撮像中に２つの運動が可能な運動負荷補助具を作製した。この補助具の完成によって一定の荷重負荷をかけた背屈運動と底屈運動がMRI撮像中にも可能となった。被験者は背屈運動による実験が31名、底屈運動による実験が15名であった。この結果、背屈運動における前脛骨筋ではT2*値に大きな変化があるのに対し、底屈運動におけるヒラメ筋ではT2*値にほとんど変化がないことが判明した。また、各被験者の筋力やその筋断面積も計測を行ったが、T2*値の変化との相関は認められなかった。このことから、T2*値の変化に寄与する血流や代謝による水分量変化は筋力や筋断面積（大きさ）に関連はなく、むしろ筋線維タイプの違いに関連していることが示唆された。今後は運動負荷の荷重量や運動デザインを等尺性収縮や等張性収縮などに変化させることで運動とT２*値の関連をさらに検証していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の研究計画では①ボランティアデータ数を増やすこと②運動負荷デザインの追加であった。この二つの目的は達成できたため、進捗は順調である。現在はデータをまとめ、論文投稿への準備を進めている。また、アウトプットの場として国際学会での学会発表を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
底屈運動による運動負荷データがやや不足しているため、被験者数を増やしデータを蓄積する事を継続する。また、温度イメージングが困難であったため、その他のMRI撮像による定量値取得で骨格筋繊維の基盤解明の可能性を模索する。現在は拡散強調画像、定量的磁化率マッピングの可能性を模索しており、可能であればこれらの定量MRIデータとT2*値との比較を検討する。また、運動負荷の方法についても現在は4kgという1種類の負荷重量のみ検証しているため、その他の重量についても検証していく。さらに運動デザインを等尺性収縮や等張性収縮などに変化させることで運動の種類とT２*値の関連をさらに検証していく予定である。また、論文採択、国際学会での発表をおこない、研究成果のアウトプットを目指す。
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