咀嚼筋fMRIを応用した口腔機能とフレイルの多角的関連解析

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K09970
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山口 哲史 東北大学, 大学病院, 講師 (50400263)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 咀嚼筋 / MRI / フレイル

Outline of Annual Research Achievements

前年度に確立した方法を用いて、入手可能な疫学研究のデータと脳MRIに含まれる側頭筋を対象とした解析を実施した。
まず最初に、脳機能画像解析の分野において精度に定評のある「Advanced Normalization Tools（ANTs）」の「antsMultivariateTemplateConstruction2.sh」によって多数のMRI（50画像）からカスタムテンプレートを生成し、そのテンプレートの側頭筋を手動でトレースすることで、テンプレートの側頭筋形態に対応する側頭筋マスク画像を作成した。空間的標準化を応用した側頭筋の体積および脂肪化率の自動計測を実施した。次に、全被験者の脳MRIをカスタムテンプレートに対して空間的に標準化し、その際の画像変換パラメータの逆変換を側頭筋マスク画像に適用することで、各被験者の側頭筋形態に対応するマスク画像を作成した。
今年度の解析では、MRIのノイズやアーチファクトの影響を抑制するために、各被験者のMRIの信号強度を全体平均で除算して標準化するとともに、標準化信号強度の閾値処理によって側頭筋マスクから脂肪領域を削除する処理を追加した。脂肪領域を削除した側頭筋マスクを、信号強度を標準化した各被験者のMRIに適用することで、側頭筋容積と側頭筋内部の標準化信号強度の平均を算出した。
男女合わせて58名の被験者について上記の解析を行い、脳MRIから自動算出した側頭筋容積とフレイルの指標の1つである握力について相関分析を実施した。その結果、側頭筋容積は握力と有意に相関することが示唆され、脳MRIからの自動計測が可能な側頭筋容積が、フレイルのバイオマーカーとして使用できる可能性が示された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症の流行に伴い中断していた別の研究課題に必要なMRI撮像を優先して実施したため、本研究課題のために新たなMRIを撮像することができなかった。しかし、脳MRIを含む別の疫学研究のデータが利用可能となったため、そのデータを解析することでフレイルだけでなく認知症に関連する有用な結果を得ることができた。全体として、本研究課題の進捗はやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

脳MRIを含む別の疫学研究のデータを積極的に解析するとともに、骨格筋機能的MRIについては、新たな撮像を実施する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナウィルス感染症の流行に伴い中断していた別の研究課題に必要なMRI撮像を優先して実施したため、本研究課題のために新たなMRIを撮像することがほとんどできなかった。撮像に関わる費用や、その後の解析およびデータバックアップに関わる費用などが不要となり、次年度使用額が発生した。次年度からは、MRI撮像と解析を再開するため、次年度使用額はMRI撮像に関連する機材の購入や、その後の解析やデータバックアップに関わる器材の購入にあてる予定である。