呼吸困難感の脳内基盤解明：安静時機能的MRIによる解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07985
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 谷脇 考恭 久留米大学, 医学部, 教授 (80284496)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 神経機能画像学

Outline of Annual Research Achievements

若年健常人35名を対象に、気流閉塞体感器を用いない非負荷時と、体感器を使用する負荷時の安静時機能的MRIを撮像した。MRIの撮影条件はTR ２sec、TE 30msec、flip angle 80度、１scan 34スライス、スライス幅4mm、Matrix 64x64、１ session は400秒（200scan）とした。対象が少ないので、感度の良い方法であるCONNとSPM (Statistical Parametric Mapping)、MATLABを併用した解析を採用した。まずDicom形式のMRI画像を、MRICRONを用いて4D NIFTIファイルに変換した。次にSPMを用いて、最初の10スキャン除去（初期の不安定なMRI画像を除去するため）、位置ずれ補正、スライスタイミング補正、標準脳の形への変形、スムージングを行った。次にCONN内のComCarを用いて動き・生理学的ノイズを除去した。1例で頭部の動きが大きく、検定から除外した。その上でクラスター解析を併用したROI to ROI解析を行った。
気流閉塞体感器を用いる時と用いない時の直接比較では、①顕著ネットワーク（前部帯状回や前部島回）と2次視覚野、②前頭眼窩部と側頭回後部とのfunctional connectivityが増加した。呼吸苦の臨床スコア（ボルグ係数）の検討から、非負荷時でも呼吸困難を感じる例が11例あり、これらの例では前頭眼窩部と側頭回後部との間のみにfunctional connectivity亢進を認めた。一方残りの24例では呼吸関連野（運動野や顕著ネットワーク）と視覚野とのfunctional connectivityが増加していた。以上の結果より１）非負荷時でも呼吸困難を感じる11例では感情制御野、２）残りの24例では呼吸感覚・運動野の活動が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

気流閉塞体感器を使うためには、肺機能検査が必須である。しかし肺機能検査は新型コロナウイルス保因者からウイルス拡散をおこすため、呼吸器学会から禁止されている。そのため研究が一時停止したが、その後に再開できた。

Strategy for Future Research Activity

視覚野の意義が不明であり、この解析が必要である。統計学的に十分と言われる、各群25例を目標に対象数を増やし、connのクラスター解析を併用したROI to ROI解析を行う予定である。また、この結果を確認するため、別の解析法（ICA解析）を行う予定である。具体的にはFSL（FMRIB Software Library, Oxford, UK）を用いて、位置補正、平滑化、標準化（ソフトの標準能に形を合わせ、 加算平均できるようにする）の後に、 Group ICA (independent component analysis)、dual regression、FSL Netを行う。そして、connの結果と比較する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナ感染拡大のため肺機能検査が行えず、機能的MRIの施行が中断したため、被検者に対する検査代、謝金が余った。また、多くの学会がweb開催となり、旅費も余った。新型コロナ感染が終息すれば研究の速度を上げる見込みである。