安静時functional MRIによる頚髄症の新規予後予測法の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09029
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 武中 章太 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (40795861)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 海渡 貴司 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (70623982) ; 寒 重之 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (20531867) ; 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 理事・副学長 (60191558) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 安静時functional MRI / 圧迫性頚髄症 / 脳機能的変化 / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

圧迫性頚髄症の症状や術後改善率を頚椎MRIのみで説明するのは困難なのが現状である．近年，脳領域間の機能的結合を調べる安静時 functional MRI（rsfMRI）が注目されており，頚髄症においても慢性的な脊髄障害により脳機能変化を生じている可能性がある，rs-fMRIは既存のMRI装置を用いて撮影でき，様々な神経疾患に対するバイオマーカーの探索において有力な手法になると考えられている．
頚髄症患者40名および健常対象者40名に対してrs-fMRI撮影を行った．被験者には撮像中閉眼覚醒状態を保つよう指示した．さらに，多施設研究のプロトコールにあわせて撮像中開眼覚醒状態を保つよう指示した撮像を46名に試行した．患者群は頚椎椎弓形成術後6か月で再撮影した．rs-fMRIの評価として，機能的結合評価(seed-based correlation analysis)および自発脳活動評価(Amplitude of low-frequency fluctuations ; ALFF)，局所灰白質容積評価(voxel basedmorphometry; VBM)，局所神経線維評価(Diffusion Tensor Image Fractorial Anisotropy ;DTI FA)を行う．また臨床スコア(JOA-CMEQ，日本語Neck Disability Scale，頚髄症治療判定基準，10秒テスト，Visual Analogue Scale，EQ-5D，SF-8，)を取得した．
28名の患者群に対してはパイロット的に健常者比較，術前後比較，臨床スコアとの相関を調べ，論文として受理された．

Current Status of Research Progress

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

Reason

rs-fMRIを用いて頚髄症における術前および術前後での脳機能的変化を明らかにし，さらに術前後の臨床スコアと関連した解析を進めて，rs-fMRIを用いた予後予測法を開発し，精度検証を行うにあたり，多施設でのデータ取得に向けて各施設での準備を行い，また，これまでに得られた予備的な結果について2つの論文として受理された [1,2]．
[1] Takenaka S, Kan S, Seymour B, Makino T, Sakai Y, Kushioka J, Tanaka H, Watanabe Y, Shibata M, Yoshikawa H, Kaito T. Towards prognostic functional brain biomarkers for cervical myelopathy: A resting-state fMRI study. Sci Rep. 2019 Jul 18;9(1):10456.
[2] Takenaka S, Kan S, Seymour B, et al. Resting-state Amplitude of Low-frequency Fluctuation is a Potentially Useful Prognostic Functional Biomarker in Cervical Myelopathy [published online ahead of print, 2020 Jan 30]. Clin Orthop Relat Res.

Strategy for Future Research Activity

当院での追加データによる精度検証および多施設でのデータ取得を進めて，それについても精度検証を行う予定である．

Causes of Carryover

当初，購入予定であった解析ソフトウェア（MATLAB）とPCに関して，最新版を導入するために2020年4月に購入することにした．そのため，次年度使用額が生じた．

Research Products

• [Journal Article] Resting-state Amplitude of Low-frequency Fluctuation Is a Potentially Useful Prognostic Functional Biomarker in Cervical Myelopathy (2020)
  • Author(s): Takenaka S, Kan S, Seymour B, Makino T, Sakai Y, Kushioka J, Tanaka H, Watanabe Y, Shibata M, Yoshikawa H, Kaito T.
  • Journal Title: Clinical orthopaedics and related research Volume: online ahead of print Pages: online
  • DOI: 10.1097/CORR.0000000000001157
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Towards prognostic functional brain biomarkers for cervical myelopathy: A resting-state fMRI study. (2019)
  • Author(s): Takenaka S, Kan S, Seymour B, Makino T, Sakai Y, Kushioka J, Tanaka H, Watanabe Y, Shibata M, Yoshikawa H, Kaito T.
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 9(1) Pages: 10456
  • DOI: 10.1038/s41598-019-46859-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 脊椎疾患のニューロイメージングの近未来 安静時fMRIを用いた脳機能結合解析に基づく頸髄症の予後予測を目指して. (2019)
  • Author(s): 海渡 貴司, 武中 章太, 串岡 純一, 吉川 秀樹, 渡邉 嘉之, 田中 壽, 寒 重之, 柴田 政彦.
  • Journal Title: 日本整形外科学会雑誌 Volume: 93(7) Pages: 456-459
• [Presentation] 安静時functional MRIを用いた頸髄症患者の脳局所活動評価における可塑性、予後予測. (2019)
  • Author(s): 武中 章太, 海渡 貴司, 寒 重之, 牧野 孝洋, 坂井 勇介, 串岡 純一, 田中 壽, 渡邉 嘉之, 柴田 政彦, 吉川 秀樹.
  • Organizer: 第48回日本脊椎脊髄病学会学術集会
• [Presentation] 頸髄症患者の脳局所活動評価における可塑性、予後予測 安静時functional MRIを用いて. (2019)
  • Author(s): 武中 章太, 海渡 貴司, 寒 重之, 牧野 孝洋, 坂井 勇介, 串岡 純一, 田中 壽, 渡邉 嘉之, 柴田 政彦, 吉川 秀樹.
  • Organizer: 第92回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] Plasticity of the brain and prognostic prediction in evaluating spontaneous brain activity for cervical myelopathy: A resting-state fMRI study. (2019)
  • Author(s): Takenaka S, Kaito T, Makino T, Sakai Y, Kushioka J, Tanaka H, Watanabe Y, Kan S, Shibata M.
  • Organizer: EUROSPINE
  • Int'l Joint Research