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

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08098
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 黒田 昌宏 岡山大学, 保健学域, 教授 (50225306)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2025-03-31
• 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１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２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。
2023(令和5)年度には、第３段階の成果として、頭頚部領域腫瘍患者を対象に臨床試験の申請に基づき、病院の臨床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(高速DKI撮像画像)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2種類目のモジュールによる画像解析の有用性の確認のため、臨床試験の初期評価をおこなった論文2編を出版した。また、その臨床試験において明らかとなった画像の問題点を解決する画像フィルターを新規に開発し、その腫瘍診断能力の向上の有効性を示した臨床試験の論文1編を出版した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は、新たな臨床試験用のMRI画像処理ソフトウェア(高速DKI撮像法)を開発し、この新規画像を評価するための臨床試験の初期評価の論文2編を出版した。また初期評価において明らかとなった問題点を解決する画像フィルタの有用性に関する論文1編を出版した。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。

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から得られる複数の画像パラメーターをAIを用いて同時解析する新たな画像解析手法の開発と評価をすすめる。また、今回新規開発した高速DKI撮像法によるMK画像の有用性を証明する臨床研究をさらに推進する予定である。さらに、報告済みの高速DKI撮像法と制限拡散用ファントムを用いて、撮像の最適化に関する基礎研究も同時にさらに進める。

Causes of Carryover

当初計画していた臨床試験が現在も継続しており、その結果を論文報告する経費が必要となったため、計画を変更した。

Research Products

• [Journal Article] Enhancing Diagnostic Precision: Evaluation of Preprocessing Filters in Simple Diffusion Kurtosis Imaging for Head and Neck Tumors (2024)
  • Author(s): Nakamitsu Yuki、Kuroda Masahiro、Shimizu Yudai、Kuroda Kazuhiro、Yoshimura Yuuki、Yoshida Suzuka、Nakamura Yoshihide、Fukumura Yuka、Kamizaki Ryo、Al-Hammad Wlla E.、Oita Masataka、Tanabe Yoshinori、Sugimoto Kohei、Sugianto Irfan、Barham Majd、Tekiki Nouha、Asaumi Junichi
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 13 Pages: 1783～1783
  • DOI: 10.3390/jcm13061783
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Usefulness of Simple Diffusion Kurtosis Imaging for Head and Neck Tumors: An Early Clinical Study. (2023)
  • Author(s): Yudai Shimizu, Masahiro Kuroda, Yuki Nakamitsu, Wlla E Al-Hammad, Suzuka Yoshida, Yuka Fukumura, Yoshihide Nakamura, Kazuhiro Kuroda, Ryo Kamizaki, Satoshi Imajoh, Yoshinori Tanabe, Kohei Sugimoto, Masataka Oita, Irfan Sugianto, Babatunde O Bamgbose, Yoshinobu Yanagi, Junichi Asaumi
  • Journal Title: Acta Med Okayama Volume: 77(3) Pages: 273-280
  • DOI: 10.18926/AMO/65492
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characteristic Mean Kurtosis Values in Simple Diffusion Kurtosis Imaging of Dentigerous Cysts (2023)
  • Author(s): Fukumura Yuka、Kuroda Masahiro、Yoshida Suzuka、Nakamura Yoshihide、Nakamitsu Yuki、Al-Hammad Wlla E.、Kuroda Kazuhiro、Kamizaki Ryo、Shimizu Yudai、Tanabe Yoshinori、Sugimoto Kohei、Oita Masataka、Sugianto Irfan、Barham Majd、Tekiki Nouha、Kamaruddin Nurul N.、Yanagi Yoshinobu、Asaumi Junichi
  • Journal Title: Diagnostics Volume: 13 Pages: 3619～3619
  • DOI: 10.3390/diagnostics13243619
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research