PET/MRを用いたヒト運動時の四肢骨格筋および脳の代謝融合イメージング研究

• 研究課題/領域番号: 17K20083
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田代 学 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (00333477)
• 研究分担者: 藤本 敏彦 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 准教授 (00229048) ; 久保 均 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (00325292) ; 伊藤 浩 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (20360357) ; 渡部 浩司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: PET/MR / 骨格筋活動 / 下腿 / 運動 / ブドウ糖代謝 / カルノシン / 書字 / 前腕 / 手部 / 骨格筋 / 脳 / 代謝

研究成果の概要

本研究では、PET/MR装置を運動負荷研究に適用し、骨格筋や脳において、PETによる機能情報とMRIによる解剖・形態情報および機能情報の融合を目指した。
健常被験者を対象として、主に書字課題負荷による右前腕・手部の筋活動をFDG-PET/MR装置で測定する作業を通じて、前腕および手部の細い骨格筋の活動を画像化し活動量を半定量できることが確認できた。加えて、下肢骨格筋や脳を測定対象として、代謝物濃度とブドウ糖代謝の変化の相関関係を調べた。
PET/MR装置が運動学やリハビリテーション医学の研究に十分に応用可能であることが確認でき、今後解決すべき問題点も明らかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

運動学研究において、脳や筋肉を対象にした研究は多面的に行われてきた。PETを用いて脳機能や筋肉の活動を画像化する研究が行われ、MRSを用いて運動時の脳や筋肉の内部で多様な代謝物の濃度がどのように変化するかを調べる研究も行われてきた。しかし、不思議なことに、PETとMRSを組み合わせた研究はほとんど行われてこなかった。この研究は、それぞれ独自の進歩を遂げてきたPETとMRSを同じ被験者を対象にして同時測定した新しい研究である。
また、「文字を書く」という日常的かつヒトに特有な動作についての個々の筋活動のイメージングに成功した点も意義深い。おそらく世界で初めての成果ではないかと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] 台湾/国立成功大学/保健科学研究所(その他の国・地域)
• [国際共同研究] 国立台湾成功大学(その他の国・地域)
• [国際共同研究] 国立成功大学(台湾)
• [雑誌論文] Muscle activities during shoulder internal rotation differ in arm position: a preliminary quantitative analysis using positron emission tomography. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuzawa G, Sano H, Yamamoto N, Kurokawa D, Watanuki S, Tashiro M, Itoi E.
  • 雑誌名: Skeletal Radiol. 巻: 49 号: 11 ページ: 1839-1847
  • DOI: 10.1007/s00256-020-03490-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Error propagation analysis of seven partial volume correction algorithms for [18F]THK-5351 brain PET imaging. (2020)
  • 著者名/発表者名: Oyama S, Hosoi A, Ibaraki M, McGinnity CJ, Matsubara K, Watanuki S, Watabe H, Tashiro M, Shidahara M.
  • 雑誌名: EJNMMI Phys. 巻: 7 号: 1 ページ: 57-57
  • DOI: 10.1186/s40658-020-00324-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alzheimer's deterioration in intellectual and neurobiological staging supports the retrogenesis model: a double dissociation between verbal/non-verbal judgments and the left/right parieto-temporal glucose metabolism. A retrospective data analysis from the Tajiri Project. (2020)
  • 著者名/発表者名: Meguro M, Meguro K, Takahashi K, Yamaguchi S, Tashiro M.
  • 雑誌名: Psychogeriatrics. 巻: 20 号: 2 ページ: 149-155
  • DOI: 10.1111/psyg.12478
  • 査読あり
• [雑誌論文] A systematic performance evaluation of head motion correction techniques for 3 commercial PET scanners using a reproducible experimental acquisition protocol (2019)
  • 著者名/発表者名: Takato Inomata,Shoichi Watanuki,Hayato Odagiri,Takeyuki Nambu,Nicolas A. Karakatsanis,Hiroshi Ito,Hiroshi Watabe,Manabu Tashiro,Miho Shidahara
  • 雑誌名: Annals of Nuclear Medicine 巻: - 号: 7 ページ: 459-470
  • DOI: 10.1007/s12149-019-01353-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Longitudinal changes in 18F-THK5351 PET in corticobasal syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Ezura M, Kikuchi A, Ishiki A, Okamura N, Hasegawa T, Harada R, Watanuki S, Funaki Y, Hiraoka K, Baba T, Sugeno N, Oshima R, Yoshida S, Kobayashi J, Kobayashi M, Tano O, Nakashima I, Mugikura S, Iwata R, Taki Y, Furukawa K, Arai H, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Kudo Y, Takeda A, Aoki M
  • 雑誌名: Eur J Neurol 巻: 26 号: 9 ページ: 1205-1211
  • DOI: 10.1111/ene.13966
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear medicine practice in Japan: a report of the eighth nationwide survey in 2017. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Y, Kinuya S, Kato T, Kayano D, Sato S, Tashiro M, Tatsumi M, Hashimoto T, Baba S, Hirata K, Yoshimura M, Yoneyama H.
  • 雑誌名: Ann Nucl Med. 巻: 33 号: 10 ページ: 725-732
  • DOI: 10.1007/s12149-019-01382-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain histamine H1 receptor occupancy after oral administration of desloratadine and loratadine (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Tadaho、Hiraoka Kotaro、Harada Ryuichi、Matsuzawa Takuro、Ishikawa Yoichi、Funaki Yoshihito、Yoshikawa Takeo、Tashiro Manabu、Yanai Kazuhiko、Okamura Nobuyuki
  • 雑誌名: Pharmacology Research & Perspectives 巻: 7 号: 4
  • DOI: 10.1002/prp2.499
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Error evaluation of the D-shuttle dosimeter technique in positron emission tomography study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Islam MS, Watanuki S, Tashiro M, Watabe H.
  • 雑誌名: Radiol Phys Technol. 巻: 12 号: 4 ページ: 363-373
  • DOI: 10.1007/s12194-019-00530-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Renal statistical map for positron emission tomography with [O-15] water. (2019)
  • 著者名/発表者名: Rahman M, Watabe H, Shidahara M, Watanuki S, Tashiro M, Mori T, Ito S, Ohsaki Y.
  • 雑誌名: Am J Nucl Med Mol Imaging. 巻: 9 ページ: 193-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the quantitative accuracy of low-dose amyloid and tau PET imaging. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nai YH, Watanuki S, Tashiro M, Okamura N, Watabe H.
  • 雑誌名: Radiol Phys Technol. 巻: 11 号: 4 ページ: 451-459
  • DOI: 10.1007/s12194-018-0485-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Internal radiation dose estimation using multiple D-shuttle dosimeters for positron emission tomography (PET): A validation study using NEMA body phantom. (2018)
  • 著者名/発表者名: Islam MS, Watanuki S, Tashiro M, Watabe H.
  • 雑誌名: Med Phys. 巻: 45 号: 10 ページ: 4693-4703
  • DOI: 10.1002/mp.13124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between sympathoadrenal and pituitary-adrenal response during colorectal distention in the presence of corticotropin-releasing hormone in patients with irritable bowel syndrome and healthy controls. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Kanazawa M, Kano M, Tashiro M, Fukudo S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13 号: 7 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0199698
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuroimaging-pathological correlations of [(18)F]THK5351 PET in progressive supranuclear palsy (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiki A, Furukawa K, et al.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 6 号: 1 ページ: 53-53
  • DOI: 10.1186/s40478-018-0556-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Newly-Developed Positron Emission Mammography (PEM) Device for the Detection of Small Breast Cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanai A, Itoh M, Hirakawa H, Yanai K, Tashiro M, Harada R, Yoshikawa A, Yamamoto S, Ohuchi N, Ishida T.
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 245 号: 1 ページ: 13-19
  • DOI: 10.1620/tjem.245.13
  • NAID: 130006731329
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of levocetirizine and diphenhydramine on regional glucose metabolic changes and hemodynamic responses in the human prefrontal cortex during cognitive tasks. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi A, Nasir FBM, Inami A, Mohsen A, Watanuki S, Miyake M, Takeda K, Koike D, Ito T, Sasakawa J, Matsuda R, Hiraoka K, Maurer M, Yanai1 K, Watabe H, Tashiro M.
  • 雑誌名: Human Psychopharmacology. 巻: 33 号: 2
  • DOI: 10.1002/hup.2655
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Correlations of (18)F-THK5351 PET with Postmortem Burden of Tau and Astrogliosis in Alzheimer Disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada R, Furukawa K, et al.
  • 雑誌名: J Nucl Med 巻: 59 号: 4 ページ: 671-674
  • DOI: 10.2967/jnumed.117.197426
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A comparison of five partial volume correction methods for Tau and Amyloid PET imaging with [(18)F]THK5351 and [(11)C]PIB. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shidahara M, Thomas BA, Okamura N, Ibaraki M, Matsubara K, Oyama S, Ishikawa Y, Watanuki S, Iwata R, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Gonda K, Watabe H.
  • 雑誌名: Ann Nucl Med. 巻: 59 号: 7 ページ: 671-674
  • DOI: 10.1007/s12149-017-1185-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The clinical pharmacology of non-sedating antihistamines. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanai K, Yoshikawa T, Yanai A, Nakamura T, Iida T, Leurs R, Tashiro M.
  • 雑誌名: Pharmacol Ther. 巻: 178 ページ: 148-156
  • DOI: 10.1016/j.pharmthera.2017.04.004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Evaluation of Small And Deep Muscle Activities During Handwriting Using 18F-FDG Positron Emission Tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuura K, Ando S, Konno T, Lin Y, Takeda K, Kuo L, Nemoto A, Ito H, Kubo H, Tashiro M.
  • 学会等名: 25th annual congress of the European College of Sport Science (ECSS)
  • 国際学会
• [学会発表] 書字課題にともなう前腕および手部の骨格筋イメージング. (2019)
  • 著者名/発表者名: 田代 学、Yu-Chen Lin、久保 均、今野 大成、佐藤 文彦、中川 明美、根本 彩香、安藤 創一、Li-Chieh Kuo、伊藤 正敏、伊藤 浩.
  • 学会等名: 第59回日本核医学会学術総会
• [学会発表] 抗ヒスタミン薬が認知課題遂行中のエネルギー消費に与える影響：FDG-PET研究. (2019)
  • 著者名/発表者名: 田代 学、鈴木 頌也、Edmond CHEN、菊地 飛鳥 、稲見 暁惠、三宅 正泰、Fairuz Mohd NASIR、平岡 宏太良、四月朔日聖一、谷内 一彦、渡部 浩司.
  • 学会等名: 第59回日本核医学会学術総会
• [学会発表] 一過性の運動による認知パフォーマンスの向上に対する内因性ドーパミンの関与. (2019)
  • 著者名/発表者名: 安藤創一，藤本敏彦，四月朔日聖一，Fairuz Nasirナジールファイルーズ，平岡宏太良，武田和子，小林中，今野大成，リンユーチェンYuchen Lin，渡部浩司，田代学.
  • 学会等名: 第74回体力医学会
• [学会発表] Effects of antihistamines on regional glucose metabolic changes in human prefrontal cortex during cognitive tasks (2019)
  • 著者名/発表者名: Nobuya Suzuki, Asuka Kikuchi, Akie Inami, Fairuz Binti Mohammadi Nasir, Attayeb Mohsen, Shoichi Watanuki, Masayasu Miyake, Kazuko Takeda, Kotaro Hiraoka, Kazuhiko Yanai, Hiroshi Watabe, Manabu Tashiro.
  • 学会等名: NEURO2019（第42回日本神経科学大会）
• [学会発表] 抗ヒスタミン薬の鎮静作用と自動車運転における安全性：脳科学からの考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: 遠野市医師会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Association between endogenous dopamine release and cognitive improvement during exercise (2019)
  • 著者名/発表者名: Taisei Konno, Manabu Tashiro, Toshihiko Fujimoto, Seiichi Watanuki, Fairuz Binti Mohd Nasir, Kotaro Hiraoka, YuChen Lin, Hiroshi Watabe, Ataru Kobayashi, Soichi Ando
  • 学会等名: 24th European College of Sports Science
  • 国際学会
• [学会発表] Status of Nuclear Medicine in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M.
  • 学会等名: Advanced Medical Imaging Physics: Egypt-Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The recognition of small skeletal muscles: Pilot studies using PET/CT, PEM and PET/MR with 18F-FDG (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu-Chen Lin, Fumihiko Sato, Xudong Duan, Hitoshi Kubo, Taisei Konno, Katsuhiko Shibuya, Toshie Sugai, Ayaka Nemoto, Chieh-Hsiang Hsu, Soichi Ando, Hiroshi Itoh, Li-Chieh Kuo, Masatoshi Itoh, Manabu Tashiro
  • 学会等名: 日本核医学会北日本地方会