拡散尖度画像による認知予備脳の神経基盤の解明

Research Project

Project/Area Number	22K17792
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research Institution	National Center for Geriatrics and Gerontology
Principal Investigator	松本奈々恵国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所認知症先進医療開発センター, 特任研究員 (80896639)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	DKI / 検者内信頼性 / 検者間信頼性 / MMSE / 認知予備脳 / 拡散尖度画像 / 認知機能 / 高齢者 / 軽度認知障害
Outline of Research at the Start	本研究は、軽度認知障害を有する高齢者を対象として磁気共鳴画像の一つである拡散尖度画像（Diffusion Kurtosis Imaging: DKI）を用いて、認知予備脳の高さの違いによる脳の組織構造の差異を明らかにし、また、認知予備脳が認知機能へ及ぼす経時的な影響に脳の組織構造が介在しているかを明らかにすることである。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、拡散尖度画像（DKI）を用いて認知予備能の神経基盤の解明を行うことである。本研究では、当センターで実施している「認知症のリスクをもつ高齢者に対する進展予防を目指した多因子介入によるランダム化比較研究（J-MINT研究）」で取得した被験者のDKIを用いて研究を進める。そこで本年度は、J-MINT研究で取得した約360名の脳画像解析を開始することとした。本研究の画像解析を進める前に、まず画像解析方法に問題はないか検者内・検者間信頼性を級内相関係数を用いて検討した。その結果、検者内・検者間信頼性ともに級内相関係数は0.9以上であった。このことより、本研究における画像解析方法の信頼性は高く、問題はないことが明らかになった。また、被験者47名のDKIを画像解析し、得られた結果の妥当性を検討した。妥当性の検討方法は、各被験者のMini-Mental State Examination (MMSE)と関連する脳領域を大脳の灰白質の各脳領域から探索し、得られた結果を先行研究と比較することである。MMSEと関連する脳領域を探索した結果、いくつかの脳領域の構造が複雑なほど、MMSEの点数が高いことが明らかになった。そして、DKIを用いてMMSEと関連する脳領域を調べた先行研究と本解析の結果を比較した結果、関連する脳領域に大きな相違はみられず、本解析における画像解析結果の妥当性はあることが示された。これらによって、本研究における画像解析方法と画像解析結果に問題はないことが示されたため、本研究における被験者360名の画像解析を進めた。2022年度末までに約360名のうち半数以上のDKIの画像解析が終了した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度の計画は、被験者から取得したDKIの画像解析を実施することであった。現在のところ計画通りに画像解析は進んでおり、大きな問題はない。
Strategy for Future Research Activity	2023年度は、DKIの画像解析を進め、画像解析で得られた結果をもとに統計解析を行う予定である。まず実施する統計解析としては、本研究における課題二つのうちの一つである「認知予備能の高さの違いによる大脳の灰白質と白質の組織構造の差異を明らかにする」ための統計解析である。認知予備能を表す因子である教育年数などを用いて、各被験者の認知予備能の高さを算出し、それに関連する脳領域をDKIの画像解析によって算出したmean　kurtosis（MK）とfractional anisotropy（FA）を用いて全脳から探索する。計画では、この認知予備能に関連する灰白質における脳領域の探索に用いるDKIのパラメーターはMKのみを使用する予定であった。しかし、2022年度に実施した「得られた画像解析結果の妥当性を検討するための解析（以下、本解析とする）」において、MKだけでなく、mean diffusivity（MD）も関連する灰白質の脳領域の探索に利用できることが明らかになった。MKは脳の水分子の平均尖度を表し、MDは平均拡散を表す。MKは灰白質の組織構造を表す指標として用いられることが多いが、MDは灰白質よりも白質の組織構造を表す指標として用いられることが多い。しかし、本解析の結果ではMKにおいてMMSEと関連する脳領域とMDにおいてMMSEと関連する脳領域は等しかった。このことから、MKはMDと同様に灰白質における脳領域を探索するためのパラメーターとして使用できることが明らかになった。MDの解釈方法については先行研究でも議論されている点であり（Xiaoqi Chu2022）、本解析で明らかにすることができた。本年度は、全被験者の画像解析を終了させ、画像解析で得られたMK、MD、FAを用いて統計解析を進める予定である。