アルツハイマー病に対する機械学習を用いた非侵襲的MRI バイオマーカーの創設

• 研究課題/領域番号: 17K10414
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 山田 惠 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80315960)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: MRI / 拡散強調画像 / アルツハイマー病 / 教師付き機械学習 / deep learning / 拡散テンソル画像 / 機械学習 / 拡散MRI / 画像バイオマーカー / 医工連携

研究成果の概要

MRIの撮影や解析に関する研究は時短法[1]や多断面励起の研究を実施[2]。また特殊な画像処理に関する研究や[3-4]温度測定の検討を行った[5-7]。アルツハイマーの病態解析に関しては松果体や楔全部に体積低下が生じることを示した[8, 9]。臨床検査における成績が大脳皮質の体積低下と関連することを示した[10]。アルツハイマーの脳温測定も試行した[5]。血液バイオマーカーとの関連も調べた[11]。またアミロイドPETの研究にも参加[12]。機械学習に関する成果としてはこれまで行われてきた研究の方向性に関して調査し[13] 、機械学習の将来性と限界を検証した[14]。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本国民の急速な高齢化に伴い、認知症は万人の関心事項となった。中でもアルツハイマー病は最も頻度の高い認知症の一つである。その原因として有力視されているアミロイド沈着に対する薬剤の開発が進んでおり、早期発見の意義が高まっている。すなわち、アルツハイマーの可能性を早く確実に見つける事ができると先制治療が可能かもしれない。本研究は画像を用いた早期発見への礎であり、社会的に重要な意義が存在する。

研究成果

• [雑誌論文] Association between cerebrovasoreactivity and stroke in cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (2023)
  • 著者名/発表者名: Mukai Mao、Hamano Ai、Mizuta Ikuko、Yokota Isao、Watanabe-Hosomi Akiko、Matsuura Hiraku、Koizumi Takashi、Matsuura Jun、Ohara Tomoyuki、Matsushima Shigenori、Teramukai Satoshi、Yamada Kei、Mizuno Toshiki
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 13 ページ: 1087220-1087220
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.1087220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Does cerebrospinal fluid pulsation affect diffusion‐weighted imaging thermometry? A study in healthy volunteers (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai Koji、Kentaro Akazawa、Tazoe Jun、Ikeno Hiroyasu、Nakagawa Toshiaki、Yamada Kei
  • 雑誌名: NMR in Biomedicine 巻: - 号: 8
  • DOI: 10.1002/nbm.4738
  • 査読あり
• [雑誌論文] DWI-based MR thermometry: could it discriminate Alzheimer’s disease from mild cognitive impairment and healthy subjects? (2022)
  • 著者名/発表者名: Asfuro?lu Berrak Barutcu、Topkan Tu?berk Anda?、Kaydu Nesrin Erdo?an、Sakai Koji、?ner Ali Yusuf、Karaman Yahya、Yamada Kei、Tali E. Turgut
  • 雑誌名: Neuroradiology 巻: 64 号: 10 ページ: 1979-1987
  • DOI: 10.1007/s00234-022-02969-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association Between Cerebral Microbleeds and Circulating Levels of Mid-Regional Pro-Adrenomedullin (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama Nagato、Koyama Teruhide、Ozaki Etsuko、Saito Satoshi...
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer's Disease 巻: 88 号: 2 ページ: 731-741
  • DOI: 10.3233/jad-220195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical impact of amyloid PET using 18F-florbetapir in patients with cognitive impairment and suspected Alzheimer's disease: a multicenter study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuda H, Okita K, Motoi Y, Mizuno T, Ikeda M, Sanjo N, Murakami K, Kambe T, Takayama T, Yamada K, Suehiro T, Matsunaga K, Yokota T, Tateishi U, Shigemoto Y, Kimura Y, Chiba E, Kawashima T, Tomo Y, Tachimori H, Kimura Y, Sato N
  • 雑誌名: Ann Nucl Med 巻: 36 号: 12 ページ: 1039-1049
  • DOI: 10.1007/s12149-022-01792-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial intelligence trained with integration of multiparametric MR‐US imaging data and fusion biopsy trajectory‐proven pathology data for 3D prediction of prostate cancer: A proof‐of‐concept study (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Masatomo、Fukuda Norio、Nagano Hitomi、Yamada Kaori、Yamada Kei、Konishi Eiichi、Sato Yoshinobu、Ukimura Osamu
  • 雑誌名: The Prostate 巻: 82 号: 7 ページ: 793-803
  • DOI: 10.1002/pros.24321
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assessment of biventricular hemodynamics and energy dynamics using lumen-tracking 4D flow MRI without contrast medium (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakaji Kosuke、Itatani Keiichi、Tamaki Nagara、Morichi Hiroko、Nakanishi Naohiko、Takigami Masao、Yamagishi Masaaki、Yaku Hitoshi、Yamada Kei
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: 78 号: 1 ページ: 79-87
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2021.01.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low‐grade IVH in preterm infants causes cerebellar damage, motor, and cognitive impairment (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakaue Satoshi、Hasegawa Tatsuji、Sakai Koji、Zen Yui、Tozawa Takenori、Chiyonobu Tomohiro、Yamada Kei、Morimoto Masafumi、Hosoi Hajime
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 63 号: 11 ページ: 1327-1333
  • DOI: 10.1111/ped.14691
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison between dynamic whole-body FDG-PET and early-delayed imaging for the assessment of motion in focal uptake in colorectal area (2021)
  • 著者名/発表者名: Kotani Tomoya、Nishimura Motoki、Tamaki Nagara、Matsushima Shigenori、Akiyama Shimpei、Kanayama Taisei、Bamba Chisa、Tanada Yasutomo、Nii Takeshi、Yamada Kei
  • 雑誌名: Annals of Nuclear Medicine 巻: 35 号: 12 ページ: 1305-1311
  • DOI: 10.1007/s12149-021-01671-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiologic-pathologic association of tumor‐like lesions with inflammation in cerebral white matter: Comparison of two cases with distinct clinical outcomes (2021)
  • 著者名/発表者名: Shishido‐Hara Yukiko、Akazawa Kentaro、Takeuchi Hayato、Hirato Junko、Konishi Eiichi、Yamada Kei、Itoh Kyoko、Hashimoto Naoya
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 41 号: 6 ページ: 468-475
  • DOI: 10.1111/neup.12766
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pineal volume reduction in patients with mild cognitive impairment who converted to Alzheimer's disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Teruyuki、Oya Nozomu、Yokota Hajime、Akazawa Kentaro、Yamada Kei、Narumoto Jin、for the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
  • 雑誌名: Psychiatry and Clinical Neurosciences 巻: 74 号: 11 ページ: 587-593
  • DOI: 10.1111/pcn.13103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alteration of brain temperature and systemic inflammation in Parkinson's disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen HL, Yamada K, Sakai K, Lu CH, Chen MH, Lin WC.
  • 雑誌名: Neurol Sci. 巻: Jan 10 号: 5 ページ: 1267-1276
  • DOI: 10.1007/s10072-019-04217-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Whole-tumor histogram analysis of DWI and QSI for differentiating between meningioma and schwannoma: a pilot study (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Nagano, Koji Saka, Jun Tazoe, Masashi Yasuike, Kentaro Akazawa, Kei Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 37 号: 10 ページ: 694-700
  • DOI: 10.1007/s11604-019-00862-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated Generation of Radiologic Descriptions on Brain Volume Changes From T1-Weighted MR Images: Initial Assessment of Feasibility (2019)
  • 著者名/発表者名: Akazawa Kentaro、Sakamoto Ryo、Nakajima Satoshi、Wu Dan、Li Yue、Oishi Kenichi、Faria Andreia V.、Yamada Kei、Togashi Kaori、Lyketsos Constantine G.、Miller Michael I.、Mori Susumu
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 10
  • DOI: 10.3389/fneur.2019.00007
  • 査読あり
• [雑誌論文] The day when computers read between lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada Kei、Mori Susumu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 37 号: 5 ページ: 351-353
  • DOI: 10.1007/s11604-019-00833-3
  • NAID: 50014127801
  • 査読あり
• [雑誌論文] The detection of white matter alterations in obsessive–compulsive disorder revealed by TRActs Constrained by UnderLying Anatomy (TRACULA) (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Anri、Nakamae Takashi、Sakai Yuki、Nishida Seiji、Abe Yoshinari、Yamada Kei、Yokota Isao、Narumoto Jin
  • 雑誌名: Neuropsychiatric Disease and Treatment 巻: 14 ページ: 1635-1643
  • DOI: 10.2147/ndt.s164058
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduced Pineal Volume in Alzheimer Disease: A Retrospective Cross-sectional MR Imaging Study (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Teruyuki、Imai Ayu、Fujimoto Hiroshi、Kato Yuka、Shibata Keisuke、Nakamura Kaeko、Yokota Hajime、Yamada Kei、Narumoto Jin
  • 雑誌名: Radiology 巻: 286 号: 1 ページ: 239-248
  • DOI: 10.1148/radiol.2017170188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in the neural correlates of frontal lobe tests (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Teruyuki、Kato Yuka、Imai Ayu、Fujimoto Hiroshi、Shibata Keisuke、Nakamura Kaeko、Yamada Kei、Narumoto Jin
  • 雑誌名: Psychogeriatrics 巻: 18 号: 1 ページ: 42-48
  • DOI: 10.1111/psyg.12285
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neural Correlates of Sleep Disturbance in Alzheimer’s Disease: Role of the Precuneus in Sleep Disturbance (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Teruyuki、Imai Ayu、Fujimoto Hiroshi、Kato Yuka、Shibata Keisuke、Nakamura Kaeko、Yokota Hajime、Yamada Kei、Narumoto Jin
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer's Disease 巻: Epub ahead of print 号: 3 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3233/jad-171169
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine learning studies on major brain diseases: 5-year trends of 2014?2018 (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai Koji、Yamada Kei
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 37 号: 1 ページ: 34-72
  • DOI: 10.1007/s11604-018-0794-4
  • NAID: 210000172888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical feasibility of simultaneous multi-slice imaging with blipped-CAIPI for diffusion-weighted imaging and diffusion-tensor imaging of the brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokota Hajime、Sakai Koji、Tazoe Jun、Goto Mariko、Imai Hiroshi、Teramukai Satoshi、Yamada Kei
  • 雑誌名: Acta Radiologica 巻: 58 号: 12 ページ: 1500-1510
  • DOI: 10.1177/0284185117692171
  • 査読あり
• [学会発表] Shape of radiology in the era of AI (2019)
  • 著者名/発表者名: Kei Yamada
  • 学会等名: RCRT-RST 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Value based imaging: Future of radiology in the era of AI (2019)
  • 著者名/発表者名: 山田 惠
  • 学会等名: 第78回日本医学放射線学会総会
• [学会発表] The future of Radiology; Asian perspectives (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada K
  • 学会等名: XXI Symposium Neuroradiologicum
  • 招待講演
• [学会発表] "米国放射線科の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田 惠
  • 学会等名: 第76回日本医学放射線学会
  • 招待講演
• [学会発表] n affordable phantom for ADC/FA; a device for multi-site studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakai K, Nakagawa T, Nakai R, Ikeno H, Yamaguchi S, Takadama H, Yamada K
  • 学会等名: The 25th International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous muilti-slice (SMS) echo planar imaging (EPI); which combination of parameters is clinically most efficient? (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakai K, Imai H, Ikeno H, Tazoe J, Yasuike M, Nagano H, Bhat H, Yamada K
  • 学会等名: The 25th International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Can q-space imaging differentiate meningioma from cranial nerve schwannoma? (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagano H, Sakai K, Tazoe J, Yasuike M, Yokota H, Akazawa K, Hashimoto N, Yamada K
  • 学会等名: The 25th International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 国際学会