高磁場ＭＲＩを用いた無侵襲脳酸素摂取率計測法の開発と臨床応用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K10798
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 上野 育子 岩手医科大学, 医学部, 助教 (20468317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小笠原 邦昭 岩手医科大学, 医学部, 教授 (00305989) ; 佐々木 真理 岩手医科大学, 医学部, 教授 (80205864)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 脳酸素摂取率 / 高磁場MRI / 血行力学的脳虚血 / 磁化率イメージング

Outline of Annual Research Achievements

本研究では高磁場MRIを用いて、独自開発の高分解能磁化率イメージングと画像処理技術を併用し、MRIによる高精度で無侵襲な脳酸素摂取率（OEF）計測法の開発を目指すものである。平成２８年度の研究実施計画では、主に（１）7テスラMRIを用いた高解像度の定量的磁化率画像（QSM）の撮像法・解析法の確立、（２）高精度なOEF解析ソフトウェアの開発と最適化、の２点について取り組むこととしていた。最初に（１）については、研究初期段階で従来よりも高分解能な位相画像が取得可能となったため、頸部・頭蓋内主幹動脈狭窄あるいは閉塞の術前患者を対象とした7テスラMRI検査とアセタゾラミド負荷SPECT検査を開始している。研究期間内では30例程度を対象としており、研究期間最終年度には高解像度QSMから生成したOEF画像とSPECT血管反応性画像とを比較し、精度検証することを目指している。（２）については、QSM画像内の微細な静脈抽出にはガウシアンハイパスフィルターを、OEF計算に影響を与える領域（石灰化や出血後のヘモジデリン沈着、硬膜静脈洞などの太い血管）の除外にはガウシアンローパスフィルターを用いた処理を組み込んだ。既存の血行力学的脳虚血患者データを用いて本手法の精度を検証したところ、QSM-OEFとPET-OEFの患側/健側比が従来手法よりも高い相関を示したことから、高精度なOEF計測法であるといえる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通りにおおむね進んでおり、特に解析手法についてはその成果を英文論文にまとめて投稿した。

Strategy for Future Research Activity

高分解能のQSM画像を用いて、血行力学的脳虚血患者におけるQSM-OEF画像の精度検証を行う。また、7テスラMRIでの撮像条件を最適解とし、3テスラMRIで短時間に最大限の磁化率効果が得られる撮像パラメータについて検討する。

Causes of Carryover

学会等での発表を行わず、国際論文誌へ研究成果を投稿したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

本研究にて解析した画像を適切に表示し、放射線科医や脳外外科医による画像評価や画像統計解析が可能なソフトウェアを購入予定。

Research Products

• [Journal Article] Breath-holding during the Calibration Scan Improves the Reproducibility of Parallel Transmission at 7T for Human Brain (2017)
  • Author(s): Harada T, Kudo K, Uwano I, Yamashita F, Kameda H, Matsuda T, Sasaki M, Shirato H
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Sciences Volume: 16(1) Pages: 23-31
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2015-0137
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tmax Determined Using a Bayesian Estimation Deconvolution Algorithm Applied to Bolus Tracking Perfusion Imaging: A Digital Phantom Validation Study (2017)
  • Author(s): Uwano I, Sasaki M, Kudo K, Boutelier T, Kameda H, Mori F, Yamashita F
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Sciences Volume: 16(1) Pages: 32-37
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2015-0167
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparison of Different Post-Processing Algorithms for Dynamic Susceptibility Contrast Perfusion Imaging of Cerebral Gliomas (2017)
  • Author(s): Kudo K, Uwano I, Hirai T, Murakami R, Nakamura H, Fujima N, Yamashita F, Goodwin J, Higuchi S, Sasaki M
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Sciences Volume: 16(2) Pages: 129-136
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2016-0036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Oxygen extraction fraction measurement using quantitative susceptibility mapping: Comparison with positron emission tomography (2016)
  • Author(s): Kudo K, Liu T, Murakami T, Goodwin J, Uwano I, Yamashita F, Higuchi S, Wang Y, Ogasawara K, Ogawa A, Sasaki M
  • Journal Title: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism Volume: 38(8) Pages: 1424-1433
  • DOI: 10.1177/0271678X15606713
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research