乳がんにおけるバイオマーカーとしてのIVIMイメージング法の確立

• Project/Area Number: 13J02430
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 放射線科学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 飯間 麻美 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: IVIM / ADC / 拡散MRI / 乳癌 / 診断

Research Abstract

臨床例においてIVIM (IntraVoxel Incoherent Motion)イメージングにつき信頼できるデータを得るための撮像方法の検討をコンピューターを用いたシュミレーション、及び複数のファントムを使用して行った。解析の際に問題となっていた画像のノイズをファントム実験により詳細に評価しノイズ定数を設定、臨床データにも適応し、ノイズを除去することにより解析技術をさらに高め、また最適なb値を検討することにより、IVIM成分を正確に抽出出来る様になった。IVIM及び拡散のさらなる検討として、ラット脳腫瘍モデルを用いて各パラメーターと病理標本の詳細な検討により、腫瘍内の血管数とIVIMパラメーターにおける有意な正の相関関係を実証し、IVIMが腫瘍内部の血流を反映している事を組織学的評価により証明し、拡散MRIの非ガウス分布による解析も行った。この結果においては国際学会において発表し、国際論文に受諾された。ヒトの乳腺腫瘍においても同様の解析を行い、IVIMや従来のADC (Apparent Diffusion Coefficient)に留まらない複数のパラメーターを算出、評価できるようになり、各パラメーター画像の作成、及び各パラメーター画像を合わせた診断マップの作成に成功した。また造影剤から得られる還流の情報とIVIMパラメータにおける有意な正の相関関係を実証した。また診断マップによるカテゴリー評価と従来の乳癌診断に用いられる診断法との比較を行い、患者負担の大きい外科的手法や薬剤の投与によらない、将来的には術前薬物療法等の治療効果予測にも役立つバイオマーカーとなりうる、IVIM・非ガウス分布拡散MRIによる非侵襲的な乳癌診断の有用性を示した。これらの成果においては国際磁気共鳴学会、ヨーロッパ放射線学会で発表し、現在論文投稿中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

コンピューターを用いたシュミレーション、及び複数のファントムを使用する事により至適b値などの撮像方法を検討し、マルチコンポーネント解析を行った。腫瘍内外におけるIVIMのパラメーター変動の評価、比較、及び造影剤を使用した灌流との詳細な比較により、腫瘍における灌流評価をおこなった。

Strategy for Future Research Activity

今後は乳癌における良悪性の鑑別に有用な診断マップの確立に向け、必要な各パラメーター画像の閾値の設定方法の検討、また従来画像の診断能と定量比較を行い、各パラメーターと病理像との比較を行う事により、臨床上の有用性をさらに詳細に検討する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of Glioma Microcirculation and Tissue Features Using Intravoxel Incoherent Motion Magnetic Resonance Imaging in a Rat Brain Model (2014)
  • Author(s): Iima, Mami ; Reynaud, Olivier ; Tsurugizawa, Tomokazu ; Ciobanu, Luisa ; Li, Jing-Rebecca ; Geffroy, Francoise ; Djemai, Boucif ; Uniehana, Masaki ; Le Bihan, Denis, et al.
  • Journal Title: Investigative Radiology Volume: (印刷中) Issue: 7 Pages: 485-490
  • DOI: 10.1097/rli.0000000000000040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Apparent diffusion coefficient as a potential surrogate marker for Ki-67 index in mucinous breast carcinoma. (2014)
  • Author(s): Onishi N, Kanao S, Kataoka M, Iima M, Sakaguchi R, Kawai M, Kataoka T, Mikami Y, Toi M, Togashi K., et al.
  • Journal Title: Journal of Magnetic Resonance Imaging. Volume: (印刷中) Issue: 3 Pages: 24615-24615
  • DOI: 10.1002/jmri.24615
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Computer-aided IVIM/Kurtosis Diffusion MRI for breast lesions : comparison with BI-RADS MRI categories. (2014)
  • Author(s): Iima M, Kataoka M, Nakanishi Y, Umehana M, Ito T, Yano K, Kanao S, Togashi K, Le Bihan D.
  • Organizer: European Congress of Radiology
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2014-03-06
• [Presentation] Computer-aided IVIM/Kurtosis Diffusion MRI for breast lesions : compari son with BI-RADS MRI categories. (2014)
  • Author(s): IIMA Mami
  • Organizer: European Congress of Radiology2014
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
• [Presentation] Computer-assisted diagnosis of breast lesions based on IVIM and non Gaussian diffusion MRI (2014)
  • Author(s): Iima M, Kataoka M, Umehana M, Nakanishi Y, Ito T, Yano K, Kanao S, Feiweier T, Togashi K, Le Bihan D.
  • Organizer: The 22th Annual Scientific Meeting and Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine.
  • Place of Presentation: Milan, Italy
• [Presentation] Non-Gaussian diffusion MRI assessment of microstructure in rat brain 9L glioma model (2013)
  • Author(s): Iima M, Reynaud. O, Tsurugizawa. T, Ciobanu. L, Li J. -R, Geffroy. F, Djemai. B, Umehana M, Le Bihan D.
  • Organizer: ISMRM Workshop : Diffusion as a Probe of Neural Tissue Microstructure.
  • Place of Presentation: Podstrana, Croatia
  • Year and Date: 2013-10-14
• [Presentation] Potential of perfusion and diffusion IVIM MRI in a rat brain 9L glioma model. (2013)
  • Author(s): Iima M, Reynaud. O, Tsurugizawa. T, Ciobanu. L, Li J. -R, Geffroy. F, Djemai. B, Umehana M, Le Bihan D.
  • Organizer: The 21th Annual Scientific Meeting and Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine.
  • Place of Presentation: Salt Lake City, U.S.A.
  • Year and Date: 2013-04-20
• [Presentation] Potential of perfusion imaging with IVIM MRI in breast cancer. (2013)
  • Author(s): Iima M, Kataoka M, Le Bihan D, Umehana M, Imakita T, Nakagawa M, Kanao S, Yano K, Feiweier T, and Togashi K
  • Organizer: The 21th Annual Scientific Meeting and Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine.
  • Place of Presentation: Salt Lake City, U.S.A.
  • Year and Date: 2013-04-20
• [Presentation] The feasibility of detecting axillary lymph node metastases with diffusion-weighted MR imaging. (2013)
  • Author(s): Iima M, Kataoka M, Kanao S, Okumura R, Togashi K.
  • Organizer: The 72rd annual meeting of the Japan Radiological Society
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2013-04-11
• [Presentation] Tumor vascularization imaging without contrast agents ; the potential of IVIM. (2013)
  • Author(s): Iima M, Reynaud. O, Tsurugizawa. T, Ciobanu. L, Li J. -R, Geffroy. F, Djemai. B, Le Bihan D.
  • Organizer: European Congress of Radiology
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] Non-Gaussian diffusion MRI assessment of microstructure in rat brain 9L glioma model (2013)
  • Author(s): IIMA Mami
  • Organizer: ISMRM Workshop2013 : Diffusion as a Probe of Neural Tissue Microstructure
  • Place of Presentation: Podstrana, Croatia
• [Presentation] Potential of IVIM MRI in a rat brain glioma model (2013)
  • Author(s): 飯間 麻美
  • Organizer: 第41回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま (徳島市)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、画像処理方法、およびプログラム (2018)
  • Inventor(s): ドゥニ ルビアン、飯間麻美、矢野浩二朗
  • Industrial Property Rights Holder: 京都大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Acquisition Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置, 磁気共鳴イメージング装置, 画像処理方法, およびプログラム (2016)
  • Inventor(s): ドゥニ ルビアン, 飯間 麻美, 矢野 浩二郎
  • Industrial Property Rights Holder: 京都大学
  • Filing Date: 2016-08-30
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置、磁気共鳴イメージング装置、画像処理方法、およびプログラム (2014)
  • Inventor(s): ドゥニ ルビアン、飯間麻美、矢野浩二朗
  • Industrial Property Rights Holder: 京都大学
  • Filing Date: 2014-03-04