Development of clinical MRI software for quantitative analysis of intra-tumor apoptosis and its clinical trial

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08098
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 黒田 昌宏 岡山大学, 保健学研究科, 教授 (50225306)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: MRI / ソフトウェア / 拡散強調画像 / アポトーシス / 臨床試験

Outline of Annual Research Achievements

これまで、MRIを用いて腫瘍内アポトーシス発現を定量的に評価する新しい分子画像解析の方法を、新開発したバイオファントムによる三次元細胞培養と細胞を任意の状態に変化させる分子生物技術を併用して、臨床用MR装置を用いて開発してきた。
今回の研究の目的は、これまでの基礎研究の成果を、3段階で臨床試験に移行する。第一段階では、病院の画像サーバーから処理前画像を取り込み、画像解析処理して目的画像を自動生成し、画像サーバーに処理画像を登録できる性能をもつ、臨床試験用のMRI画像処理ソフトウェア(アポトーシス高感度定量解析モジュール)を作製する。第二段階では、このソフトウェアの性能をバイオファントムを用いて基礎実験にて性能評価する。最終の第３段階では、少数例のボランティアと患者に対して、開発したソフトウェアを用いて、臨床における新規アポトーシス検出画像の有用性を評価する臨床試験を行う。
2020(令和2)年度 (第二段階) には、開発した撮像法を確認するための新しいファントムを開発し、その有用性に関する論文1編を出版した。また、臨床試験の申請を行い、それに基づき、病院の1.5Tと3Tの臨床MR装置用の画像サーバーから処理前の臨床画像を取り込み、新たに開発したアポトーシス定量のための画像解析処理により目的画像(簡易DKI画像)を自動生成し、画像サーバーに処理画像を登録できる性能をもつ、臨床試験用のMRI画像処理ソフトウェア(アポトーシス高感度定量解析モジュールII)を開発し、その成果の論文を作成中である。その画像の有用性の確認のための新規の臨床試験を開始した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は、すでに開発したMRI拡散強調画像をベースとしたASM画像撮像法の他に、新たな臨床試験用のMRI画像処理ソフトウェア(アポトーシス高感度定量解析モジュールII)を開発して、この新規画像を評価するための臨床試験を開始した。また、これらの性能評価のための新しいファントムを開発した。これらの進展から、おおむね順調に進展していると判断する。新開発したファントムに関して、論文1編を出版した。

Strategy for Future Research Activity

ソフトウェアの性能をさらに改善するため、開発したソフトウェアが作成した画像に対する画像処理用フィルタを新規開発と評価をすすめる。また、今回新規開発したDKI法によるMK画像との有用性を証明する臨床研究を推進する予定である。また、報告済みのASM画像作成方法を再度検証し、その改造の有用性に関する基礎研究も進める。また、開発したASM画像の有用性確認ための臨床試験の開始をめざし、今年度に開始したDKIによるMK画像作成したソフトウェアの性能評価と合わせ、臨床的有用性と比較する。

Causes of Carryover

購入予定であったソフトウェアが、バージョンアップを予定しており、バージョンアップ後に購入する予定に変更したため、および、外国への出張が感染症により困難となったため。使用計画としては、バージョンアップ後のソフトウェア及び新規開発したMR画像解析ソフトウェアによりえられた画像の解析に必要な物品費等に充当する。

Research Products

• [Journal Article] Development of a novel phantom using polyethylene glycol for the visualization of restricted diffusion in diffusion kurtosis imaging and apparent diffusion coefficient subtraction method (2020)
  • Author(s): Abdullah Khasawneh, Masahiro Kuroda, Yuuki Yoshimura, Irfan Sugianto, Babatunde O. Bamgbose, Kentaro Hamada, Majd Barham, Nouha Tekiki, Kohei Konishi, Kohei Sugimoto, Hinata Ishizaka, Akira Kurozumi, Toshi Matsushita, Seiichiro Ohno, Susumu Kanazawa and Junichi Asaumi
  • Journal Title: Biomedical Reports Volume: 13 Pages: 1－7
  • DOI: 10.3892/br.2020.1359
  • Peer Reviewed