非ガウス分布拡散MRIを用いた正常圧水頭症の病態解析と治療反応性予測

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K09937
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 神谷 昴平 順天堂大学, 医学部, 非常勤助手 (30749825)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 茂樹 順天堂大学, 医学部, 教授 (80222470) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 正常圧水頭症 / 拡散MRI / DKI / NODDI / 認知症 / 歩行障害 / パーキンソニズム

Outline of Annual Research Achievements

当初計画の通り、正常圧水頭症群と健常群のMRI撮像、臨床データの収集を進めた。現時点までのデータから、正常圧水頭症群での、認知機能評価指標と、diffusional kurtosis imging (DKI) による脳微細構造の指標との間の相関を示し、学会、論文にて発表した。認知機能障害の重症度と関連のある拡散MRI指標を明らかにできたことで、今後の縦断的研究において治療反応性を定量的に評価する足掛かりを築けた。また同様なデータから、neurite orientation dispersion and density imaging (NODDI) による解析も可能であり、こちらは、健常群と正常圧水頭症群での比較について、学会発表を行い、現在論文投稿中である。以上、非ガウス分布拡散MRIを使用した各微細構造イメージングについて、健常者との横断的比較と、一部臨床的重症度との対比を行った。
また、これら拡散MRIの定量的指標の背景にある組織学的変化について考察するため、蛇行するシリンダーモデルを用いた水分子拡散のシミュレーションを行い、蛇行の程度やシリンダー配置の密度と、拡散MRI指標の間の関係を調べ、学会にて発表した。我々は、正常圧水頭症の錐体路で知られているFA上昇に関して、神経線維が圧排されて引き伸ばされているためという仮説を立て報告している。これが治療によってどのように変化するかが今後の関心の一つであり、その考察の一助とするために検討したものである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

画像データ、臨床データの集積は概ね当初予定の通り進捗している。上記研究実績に記載の通り、一部のデータについては、解析を終え、学会、論文の形で発表済み。撮像の高速化については、multi-band EPIの撮像条件を検討し、multi-band factor 2程度（2倍速）が画質と時間の面で現実的との結論に至った。ただし、現時点まででは、データ内での一貫性を保持するため、multi-band EPIなしでデータを集積している。解析面では、NODDIの解析には従来、一症例あたり十数時間を要していたが、高速化アルゴリズムの採用により、30分程度で計算することも可能になった。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、正常圧水頭症でのMRIおよび臨床データを蓄積する。撮像法の面で最適化のため若干の変更を加える。具体的には全脳画像解析に適するよう、image voxelを立方体型とする（iso-voxel）ことと、high b-valueのMPG軸数を増加し信号雑音比を向上する余地がないか検討する。上記multi-band EPIによる高速化も行い、撮像時間には大きな変更は生じない予定。計画の通り、LPシャント手術による治療前、治療後でのデータを蓄積し、縦断的な比較によって、病態および臨床症状と関係する微細構造変化を明らかにし、最終的には、治療反応性の事前予測を可能にすることを目指す。

Causes of Carryover

海外出張に係る航空機料金、為替の状況により、計画当初の計算と差が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

データ保存に使用する記録媒体の不足が予想されるため、その購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Diffusional Kurtosis Imaging in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus: Correlation with Severity of Cognitive Impairment. (2016)
  • Author(s): Kamiya K, Kamagata K, Miyajima M, Nakajima M, Hori M, Tsuruta K, Mori H, Kunimatsu A, Arai H, Aoki S, Ohtomo K.
  • Journal Title: Magn Reson Med Sci. Volume: ahead of print Pages: ahead of print
• [Presentation] Impact of axon undulation on the estimation of dMRI metrics: Monte-Carlo simulation study on conventional diffusion tensor ellipsoids and NODDI. (2016)
  • Author(s): Kouhei Kamiya, Ryusuke Irie, Koji Kamagata, Masaaki Hori, Yuichi Suzuki, Harushi Mori, Akira Kunimatsu, Shigeki Aoki, Kuni Ohtomo.
  • Organizer: ECR 2016: 2-6 March 2016, Wien, Austria.
  • Place of Presentation: ウイーン、オーストリア
  • Year and Date: 2016-03-02 – 2016-03-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging could show the microstractual changes of Cortico-Spinal Tract in patients with Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus (2015)
  • Author(s): Kohei Tsuruta, Ryusuke Irie, Masaaki Hori, Issei Fukunaga, Yoshitaka Masutani3, Kouhei Kamiya, Akira Nishikori, Mariko Yoshida, Michimasa Suzuki, Masakazu Miyajima, Madoka Nakajima, Koji Kamagata, Hajime Arai, Atsushi Nakanishi, Shigeki Aoki, Atsushi Senoo.
  • Organizer: ISMRM 2015: 30 May – 5 June, Toronto, Canada.
  • Place of Presentation: トロント、カナダ
  • Year and Date: 2015-05-30 – 2015-06-05
  • Int'l Joint Research