2019 Fiscal Year Research-status Report

脳虚血診断画像に定量精度劣化を与える要因を解明し補正する方法の開発

Research Project

Project/Area Number	18K07754
Research Institution	Kagawa University
Principal Investigator	久冨信之香川大学, 医学部, 准教授 (20552045)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	前田幸人香川大学, 医学部附属病院, 技術職員 (10763336) 山本由佳香川大学, 医学部, 准教授 (30335872) 西山佳宏香川大学, 医学部, 教授 (50263900) 畠山哲宗香川大学, 医学部, 助教 (90602805)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	脳血流 / ＰＥＴ / もやもや病 / 標識水
Outline of Annual Research Achievements	脳虚血にたいする診断法として有効とされている、PETによる脳血流、酸素摂取率および酸素代謝量定量画像などの機能画像において、もやもや病や動静脈奇形などの症例で定量精度の劣化が見られる問題にたいして、その要因の解明と補正する方法の開発を本課題の目的とした。要因解明について、とくにもやもや病において血管内で血液が停滞している部位があることが指摘された。そのためこの状況をモデル化して、これに合わせた動態や計算を行う方法に関して検討した。検討にあたっては、この状況にあると考えられる領域に関心領域をおいて、時系列データにおいて検討した。この検討により同領域では血液入力関数を2～5秒程度畳み込み積分で処理するモデルが提案された。このモデルに対して画像計算においては、あらかじめ畳み込み積分処理を行った複数の入力関数を基底関数として、最適化処理において最も自乗誤差の小さくなる入力関数をその部位における入力関数とするアルゴリズムを開発した。本方法に関する検討としてもやもや病(n=10)症例データに開発したアルゴリズムによるプログラムを適用し、定量精度がどの程度改善したかに関する検討を行った。更に、計算法や画像計算アルゴリズムの妥当性について、シミュレーションにより入力関数に畳み込み積分を加えた組織カーブを作成しながら計算精度に関して検討した。もやもや病において脳血液量の大きな部位に見られる画像上の高血流値を低減させることが可能であることが分かった。これにより生理的に妥当な計算であることを見た。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題の目的の1つとしている、画像精度に影響を与える要因について、血液到達時間の遅れに加えて、血液の停滞による入力関数形状のなまりがその1つであることが分かった。これを要因と仮定したことによる補正アルゴリズムにより定量値が、生理的に妥当なものと改善されるようであることが見られた。これらより２年目の進捗としては順調に進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	定量精度の劣化が見られる問題にたいする要因にかんしては現在までの検討では2通りを提案し、これらは病態を説明し関連があるように考えられる。引き続き症例数を増加させて妥当性に関する検討を継続する。血流値と同時に、酸素摂取率および酸素代謝量の妥当性に関しても他の症例なども合わせて検討する。シミュレーションにより、現状で定量精度劣化要因に関する影響について検討を行い、開発した補正法が妥当であるか、より効率のよい補正法可能性がないかについて検討を行い、最終的な画像の定量精度を向上させる。
Causes of Carryover	旅費においてはパック旅行等の活用により、経費が余った。次年度更なる進展のため活用したい。