Study on high accurate quantitative method to measure white matter using phase and diffusion information of MRI

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K10411
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 米田 哲也 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 准教授 (20305022)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 弘司 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 助教 (20237936) ; 北島 美香 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 教授 (60305018) ; 國安 明彦 崇城大学, 薬学部, 教授 (90241348)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: MRI / ミエリン / 位相画像 / 神経変性疾患

Outline of Annual Research Achievements

最終年度において、動物用MRIが使用可能になったものの、新しいマウスモデルの作成がマウス飼育施設の関係で行われることはなかったため最終年度でも新たなMRI撮像を行った検討を行うことができず、本来予定していた人を対象とした検討を行うに至らなかった。このため、解析方法の改良を検討して、どのような撮像法（画質の低下などを含む）でも解析が可能になる方法を開発することにした。特に注意したのが、一昨年度までの研究で問題となっていたmulti-echo撮像による位置ずれの影響である。少ないecho数（< 5）であれば、位置ずれは1ボクセル以下であるため定量値に影響を与えないことがわかっていたため、これまでは撮像法による工夫とともに、解析の際にecho数を3程度に抑えて解析を行い、区分的に定量値を得る方法をとっていた。本年度では、SPMを用いた位置補正と、DWI解析で用いられるようになったMRtrix3を用いた補正を用いて、解析前の位置ずれ補正を最短TEの画像を基準として、解析を進めた。fitにはMatlabを用いてLevenberg-Marquardtアルゴリズムを利用したfitを行い、位相画像から定量値を得た。染色画像上で特定された高ミエリン領域と低ミエリン領域に、ROIを設定して、定量画像上にROIを適用してから得た定量値の間に、有意差(p＜ 0.05)を認めた。また、この傾向は、補正後では5　echo程度から得られた定量値からでも認められたたため、補正の効果があることがわかり、論文化が可能かを検討しているところである。
以上を踏まえ、本研究は、multi-echoで撮像された少ないecho(< 6)程度で評価が可能であることが示唆され、従来の研究報告よりも効率的にミエリンの定量化が可能であることがわかり、当初の技術確立の目的を果たしたと考える。