IVIM MRIとtexture解析を応用した食道癌の低侵襲バイオマーカーの開発

• 研究課題/領域番号: 18K07666
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 早野 康一 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (40422232)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 拡散強調 MRI（DWI） / IVIM MRI / 食道癌 / バイオマーカー / 腫瘍血流 / 腫瘍拡散 / IVIM / MRI / texture解析 / DWI / Radiomics / Imaging biomarker

研究成果の概要

100例以上の食道癌DWI撮影とIVIM解析を行い、次のような結果を得ることが出来た。まず、食道癌の腫瘍灌流（PP値）は予後と相関し、PP値が低い症例は予後不良であること、食道癌の腫瘍灌流は化学放射線療法の治療効果と相関し、PP値が高い症例は化学放射線療法に奏功する傾向があること、また、食道癌の腫瘍内ADC値をヒストグラム解析し、定量化した数値が食道癌の化学放射線療法や化学療法の効果予測、手術後の予後予測に有用であることがわかった。これらの結果から、DWIやIVIM MRIは、最も効率的な治療を事前に予測出来る個別化医療の重要な指標となる可能性が見出された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

食道癌DWI画像によるIVIM解析やADC値のtexture解析が、食道癌の化学放射線療法の治療効果予測や、予後予測に有用であることを示すことが出来た。本法は被曝もなく造影剤も使用しないため、極めて低侵襲であり、本法が確立すれば、例えば化学療法と化学放射線療法でどちらが効果的か事前に予測することが可能となるため、患者さんにとってより効果的で無駄のない治療を提供出来るようになると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Preoperative prediction of difficult laparoscopic cholecystectomy based on diffusion‐weighted magnetic resonance imaging (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurata Yoshihiro、Hayano Koichi、Ichinose Masanori、Sasaki Takuma、Kainuma Shunsuke、Fukasawa Kimiaki、Shimao Hitoshi、Ohira Gaku、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Asian Journal of Endoscopic Surgery 巻: ー 号: 3 ページ: 520-528
  • DOI: 10.1111/ases.12911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of Structural Heterogeneity Using Fractal Analysis of Contrast-Enhanced CT Image to Predict Survival in Gastric Cancer Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Hiroki、Hayano Koichi、Ohira Gaku、Imanishi Shunsuke、Hanaoka Toshiharu、Hirata Atsushi、Kano Masayuki、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Digestive Diseases and Sciences 巻: ー ページ: 2069-2074
  • DOI: 10.1007/s10620-020-06479-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic compression anastomosis is effective in treating stenosis after esophageal cancer surgery: a case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Isozaki Tetsuro、Murakami Kentaro、Yamanouchi Eigoro、Uesato Masaya、Toyozumi Takeshi、Koide Yoshio、Tsukamoto Soichiro、Sakata Haruhito、Hayano Koichi、Kano Masayuki、Hayashi Hideki、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Surgical Case Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40792-020-00974-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histogram Analysis of Diffusion-Weighted MR Imaging as a Biomarker to Predict Survival of Surgically Treated Colorectal Cancer Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Yumiko、Hayano Koichi、Ohira Gaku、Imanishi Shunsuke、Hanaoka Toshiharu、Watanabe Hiroki、Hirata Atsushi、Kawasaki Yohei、Miyauchi Hideaki、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Digestive Diseases and Sciences 巻: 66 号: 4 ページ: 1227-1232
  • DOI: 10.1007/s10620-020-06318-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prognostic benefit of conversion surgery for HER2 positive stage IV gastric cancer; a case series study of eleven patients treated with trastuzumab-based chemotherapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayano Koichi、Watanabe Hiroki、Ryuzaki Takahiro、Sawada Naoto、Ohira Gaku、Kano Masayuki、Uesato Masaya、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Surgical Case Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40792-020-00984-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volumetric Histogram Analysis of Apparent Diffusion Coefficient as a Biomarker to Predict Survival of Esophageal Cancer Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirata Atsushi、Hayano Koichi、Ohira Gaku、Imanishi Shunsuke、Hanaoka Toshiharu、Toyozumi Takeshi、Murakami Kentaro、Aoyagi Tomoyoshi、Shuto Kiyohiko、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Annals of Surgical Oncology 巻: － 号: 8 ページ: 3083-3089
  • DOI: 10.1245/s10434-020-08270-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASO Author Reflections: MRI-Derived Biomarker to Select Optimal Treatment for Esophageal Cancer Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayano Koichi、Hirata Atsushi、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Annals of Surgical Oncology 巻: － 号: 8 ページ: 3090-3091
  • DOI: 10.1245/s10434-020-08298-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnostic and clinical usefulness of thin-slice CT/DWI in the diagnosis of esophageal cancer lymph node metastasis (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Hanaoka, Tuguaki Kouno, Kiyohiko Shuto, Gaku Ohira, Kouichi Hayano, Hisashi Gunji, Takayuki Touma, Tomoyoshi Aoyagi, Kazuo Narushima, Shunsuke Imanishi, Toru Tochigi, Takeshi Fujishiro, and Hisahiro Matsubara
  • 雑誌名: Chiba medical journal 巻: 95E 号: 2 ページ: 33-40
  • DOI: 10.20776/S03035476-95E-2-P33
  • NAID: 120006619320
  • URL: https://opac.ll.chiba-u.jp/da/curator/106039/
  • 年月日: 2019-04-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preoperative chemoradiotherapy using S-1 combined with celecoxib for advanced lower rectal cancer: Phase I/II study (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohira Gaku、Miyauchi Hideaki、Hayano Koichi、Imanishi Shunsuke、Tochigi Toru、Maruyama Tetsuro、Hanaoka Toshiharu、Okada Koichiro、Kobayashi Hiroki、Uno Takashi、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Journal of the Anus, Rectum and Colon 巻: 3 号: 1 ページ: 43-48
  • DOI: 10.23922/jarc.2018-026
  • NAID: 130007584863
  • ISSN: 2432-3853
  • 年月日: 2019-01-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging biomarkers for the treatment of esophageal cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayano Koichi、Ohira Gaku、Hirata Atsushi、Aoyagi Tomoyoshi、Imanishi Shunsuke、Tochigi Toru、Hanaoka Toshiharu、Shuto Kiyohiko、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: World Journal of Gastroenterology 巻: 25 号: 24 ページ: 3021-3029
  • DOI: 10.3748/wjg.v25.i24.3021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volumetric histogram analysis of apparent diffusion coefficient for predicting pathological complete response and survival in esophageal cancer patients treated with chemoradiotherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirata Atsushi、Hayano Koichi、Ohira Gaku、Imanishi Shunsuke、Hanaoka Toshiharu、Murakami Kentaro、Aoyagi Tomoyoshi、Shuto Kiyohiko、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: The American Journal of Surgery 巻: － 号: 6 ページ: 1024-1029
  • DOI: 10.1016/j.amjsurg.2019.07.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survival Benefit of Neoadjuvant Chemotherapy with S-1 Plus Docetaxel for Locally Advanced Gastric Cancer: A Propensity Score-Matched Analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kano Masayuki、Hayano Koichi、Hayashi Hideki、Hanari Naoyuki、Gunji Hisashi、Toyozumi Takeshi、Murakami Kentaro、Uesato Masaya、Ota Satoshi、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Annals of Surgical Oncology 巻: 26 号: 6 ページ: 1805-1813
  • DOI: 10.1245/s10434-019-07299-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatic blood flow by perfusion computed tomography as an imaging biomarker for patients with gastric cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuto Kiyohiko、Mori Mikito、Kosugi Chihiro、Narushima Kazuo、Nakabayashi Satoko、Fujisiro Takeshi、Sato Asami、Hayano Koichi、Shimizu Hiroaki、Koda Keiji
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 3 ページ: 3267-3276
  • DOI: 10.3892/ol.2019.9969
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractal analysis of contrast-enhanced CT images for preoperative prediction of malignant potential of gastrointestinal stromal tumor (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurata Yoshihiro、Hayano Koichi、Ohira Gaku、Narushima Kazuo、Aoyagi Tomoyoshi、Matsubara Hisahiro
  • 雑誌名: Abdominal Radiology 巻: 43 号: 10 ページ: 2659-2664
  • DOI: 10.1007/s00261-018-1526-z
  • 査読あり
• [学会発表] MRI拡散強調画像による食道癌術前化学（放射線）療法の効果予測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 早野康一
  • 学会等名: 第74回日本食道学会学術総会
• [学会発表] IVIM-MRI（intravoxel incoherent motion MRI）を用いた食道癌バイオマーカーの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 水町遼矢、早野康一
  • 学会等名: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 食道癌におけるイメージングバイオマーカーとしてのMRI拡散強調画像 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平田篤史、早野康一
  • 学会等名: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 当科での胃癌ニボルマブ療法の経験とimaging biomarkerの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 早野康一
  • 学会等名: 第75回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 食道癌におけるPETのリンパ節転移診断能と予後予測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平田篤史、早野康一
  • 学会等名: 第75回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] GIST切除例72例の解析によるDiffusion-weighted MRIを用いた術前予後予測の可能性の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 早野康一
  • 学会等名: 2020年度日本消化器関連学会(JDDW 2020)
• [学会発表] Stage III胃癌におけるCT derived imaging biomarkerの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 早野康一、渡邊裕樹、平田篤史、高橋有未子、加野将之、今西俊介、栃木透、花岡俊晴、澤田尚人、水内喬、水町遼矢、池田優子、大平学、松原久裕
  • 学会等名: 第119回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 食道癌におけるイメージングバイオマーカーとしての拡散強調画像 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田篤史、早野康一、大平学、今西俊介、栃木透、花岡俊晴、渡邊裕樹、澤田尚人、水内喬、水町遼矢、池田優子、村上健太郎、松原久裕
  • 学会等名: 第119回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] FDG-PETにフラクタル解析を用いた直腸癌術前化学放射線療法における組織学的効果判定予測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 水内喬、大平学、宮内英聡、早野康一、今西俊介、栃木透、花岡俊晴、渡邊裕樹、澤田尚人、平田篤史、水町遼矢、池田優子、松原久裕
  • 学会等名: 第119回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 食道癌におけるimaging biomarkerとしてのMRI拡散強調画像のヒストグラム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田篤史、早野康一、大平学、今西俊介、栃木透、花岡俊晴、高橋有未子、渡邊裕樹、澤田尚人、水内喬、水町遼矢、池田優子、村上健太郎、松原久裕
  • 学会等名: 第73回日本食道学会学術集会
• [学会発表] トラスツズマブ併用化学療法を施行したHER2陽性stage IV胃癌に対するadjuvant surgeryの成績 (2019)
  • 著者名/発表者名: 早野康一、渡邊裕樹、加野将之、上里昌也、村上健太郎、豊住武司、坂田治人、林秀樹、松原久裕
  • 学会等名: 第74回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 胃癌のCT画像におけるフラクタル解析によるイメージングバイオマーカー (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕樹、早野康一、大平学、今西俊介、栃木透、花岡俊晴、高橋有未子、澤田尚人、松原久裕
  • 学会等名: 第74回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] IVIM-MRI(intravoxel incoherent motion MRI)を用いた食道癌CRT治療効果予測の試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 水町遼矢、早野康一、池田優子、水内喬、平田篤史、花岡俊晴、磯崎哲朗、豊住武司、今西俊介、村上健太郎、大平学、松原久裕
  • 学会等名: 第81回日本臨床外科学会総会
• [学会発表] Diffusion-weighted MRI of surgically treated gastrointestinal stromal tumor; associations with survival and cell proliferation activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hayano, Gaku Ohira, Ryoya Mizumachi, Atsushi Hirata, Toru Tochig, Hisahiro Matsubara
  • 学会等名: Radiological Society of North America Annual Meeting 2019 (RSNA2019)
  • 国際学会
• [学会発表] DWIを用いた食道癌術前化学放射線療法の病理組織学的奏功度と予後予測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田 篤史, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 藤城 健, 栃木 透, 高橋 有未子, 村上 健太郎, 松原 久裕
  • 学会等名: 第72回日本食道学会学術集会
• [学会発表] CTによる胃癌術前化学療法における予後予測バイオマーカーの探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 早野 康一, 渡邊 裕樹, 加野 将之, 村上 健太郎, 藤城 健, 豊住 武司, 林 秀樹, 松原 久裕
  • 学会等名: 第118回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] ADC値のvolumetricヒストグラム解析による食道癌術前化学放射線療法の病理組織学的完全奏功と予後の予測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田 篤史, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 藤城 健, 栃木 透, 高橋 有未子, 渡邊 裕樹, 澤田 尚人, 村上 健太郎, 松原 久裕
  • 学会等名: 第118回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 胃癌リンパ節転移診断におけるCTフラクタル解析の有用性の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 裕樹, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 栃木 透, 藤城 健, 高橋 有未子, 澤田 尚人, 平田 篤, 水内 喬, 林 秀樹, 松原 久裕
  • 学会等名: 第118回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 新規画像モダリティの開発から見えてきた乳癌像 術前化学療法を行った進行乳癌におけるフラクタル解析を用いた予後予測の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智義, 玉貫 圭甲, 藏田 能裕, 早野 康一, 吉原 ちさと, 笹原 奈津美, 水内 里美, 岩田 可奈恵, 石井 悟, 松原 久裕, 松崎 弘志, 藤田 謙
  • 学会等名: 第26回日本乳癌学会総会
• [学会発表] 胃癌のCT画像におけるテクスチャー解析によるイメージングバイオマーカーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 裕樹, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 栃木 透, 藤城 健, 高橋 有未子, 澤田 尚人, 松原 久裕
  • 学会等名: 第73回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 術前補助化学療法を施行した食道癌におけるADCを用いたVolumetricヒストグラム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田 篤史, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 藤城 健, 栃木 透, 高橋 有未子, 村上 健太郎, 松原 久裕
  • 学会等名: 第73回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 拡散強調画像(DWI)を用いたリンパ節転移陰性大腸癌ハイリスク症例の予測の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 早野 康一, 高橋 有未子, 大平 学, 今西 俊介, 藤城 健, 栃木 透, 丸山 哲郎, 渡邊 裕樹, 宮内 英聡, 松原 久裕
  • 学会等名: 第73回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 3.0tesla高解像度MRIを用いた直腸癌化学放射線療法後の直腸周囲組織変性の評価の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤田 尚人, 今西 俊介, 大平 学, 早野 康一, 栃木 透, 藤城 健, 高橋 有未子, 渡邊 裕樹, 宮内 英聡, 松原 久裕
  • 学会等名: 第73回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 術前化学放射線療法を施行した食道癌におけるADCを用いたVolumetricヒストグラム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田 篤史, 早野 康一, 大平 学, 今西 俊介, 栃木 透, 花岡 俊晴, 渡邊 裕樹, 澤田 尚人, 水内 喬, 村上 健太郎, 松原 久裕
  • 学会等名: 第27回日本コンピュータ外科学大会
• [学会発表] 拡散強調画像(DWI)を用いたリンパ節転移陰性大腸癌ハイリスク症例の予測の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 早野 康一, Sahani Dushyant V., 平田 篤史, 松原 久裕
  • 学会等名: 第27回日本コンピュータ外科学大会
• [学会発表] MR imaging derived biomarker for prediction of survival in surgically treated colorectal cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hayano, Yumiko Takahashi, Gaku Ohira, Toru Tochigi, Hisahiro Matsubara
  • 学会等名: American college of surgeons clinical congress 2018
  • 国際学会