心筋T1マッピングのハーモナイゼーション法開発を目指したMRIシミュレーションの構築

• Project/Area Number: 24K19010
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: 遠藤 祐太 杏林大学, 保健学部, 助教 (80845016)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 心臓MRI / 心筋T1マッピング / ハーモナイゼーション / MRIシミュレーション

Outline of Research at the Start

MRI心筋T1マッピングによる定量値の標準化（ハーモナイゼーション）を目指す。そのための新たな手法として、自施設での心筋のMRI撮像信号を、MRIシミュレータにより生成した理想的な信号に対して標準化させることを提案し、本研究ではそのMRIシミュレーションの構築を目的とする。これにより、多施設での様々なバイアスを含むデータを用いる従来の手法に比べ、様々な要因に対してシステマティックかつ真値に対して標準化を可能とするデータを、自施設で生成することが可能となる。本研究で構築された標準化手法により、施設や装置を超えた客観性の高い心筋性状評価による正確な診断やエビデンスの構築に寄与することが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、MRIシミュレータを用いた心筋T1マッピングによる定量値の標準化を目指し、そのMRIシミュレーションの構築を目的とする。本研究は、1)心筋T1マッピングのMRIシミュレーション環境の構築ならびに妥当性の評価、2)臨床応用を想定した標準化の実行可能性の検討で構成され、2024年度はそれぞれについて並行して検討を進めた。
1)のMRIシミュレーション環境の構築に関しては、心筋T1マッピング法に使用されるBalanced Steady-State Free Precession法、Fast Low-Angle Shot法を用いた両パルスシーケンスプログラムを作成した。データ収集方式の違いが、得られる心筋T1値の装置間、施設間差異に大きく影響していることが報告されている。本研究で実現するそれらの標準化には、両パルスシーケンスの実装が必要であり、本研究で使用するMRIシミュレータにて実現した報告はない。作成したパルスシーケンスプログラムを用いてシミュレーションした信号列ならびにT1マップを、解析環境を数値計算ソフトであるMATLABを用いて作成し、一連のシミュレーション環境の構築を実現した。
2)の標準化の実行可能性の検討に関しては、1)で構築したMRIシミュレーションにより取得した信号列ならびにT1値との標準化の対象となる、MRI装置から取得されるMRI信号列ならびにT1値の取得を実施した。心筋T1マップの定量精度に影響する様々な要因のうち、前述したデータ収集方式の違いに加え、撮像スキームおよび心拍変動に着目し、臨床用MRI装置を用いたファントム実験によりそれらの要因による計測信号列ならびに計測T1値の変動について検討した。心拍変動による計測T1値の変動については、ファントム実験によるシステマチックな検討の報告は少なく、新たな知見として結果を報告する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究で目指す、MRIシミュレーションによる心筋T1マッピングの標準化の実現可能性を示すためには、MRIシミュレーション環境の構築と同時に、心筋T1マッピングで問題となる心筋T1値が様々な要因で変動することを、臨床用MRI装置による撮像ならびに構築したMRIシミュレーションにおいて検討し、それらが一致することを示すことが必要である。2024年度では、検討に必要な環境と一部のデータ取得を終えることができた。

Strategy for Future Research Activity

2025年度は、1)で構築したMRIシミュレーションで取得される信号列ならびにT1値と、2)で取得した臨床用MRI装置から取得された信号列ならびにT1値との一致性の検討を行い、構築したMRIシミュレーション環境の妥当性を評価する。その際、2)の標準化の実行可能性を評価するために、2024年度に実施した検討項目に加え、静磁場強度や緩和時間等の心筋組織パラメータの違いなどへ拡張させた検討を臨床用MRI装置を用いて実施し、それらの要因による定量精度の変動を評価するとともに、構築したMRIシミュレーションにて同様の結果を取得可能か検証する。