神経変性疾患希少疾患データベース作成と画像診断支援アルゴリズムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 21K15623
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分51030:病態神経科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 日野田 卓也 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (30885132)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 神経変性疾患 / MRI / パーキンソニズム / 深層学習 / パーキンソン病 / 神経メラミン画像 / パーキンソン症候群 / 認知症

研究開始時の研究の概要

パーキンソン症候群を来す神経変性疾患を中心に症状や画像を、データベースに昇華することが第一段階の目的である。そのうえで、MRIを用いた新規性の高い定量画像より得られるデータを統合的に再検討し、新たな診断ツールの検索のために解析を行う。更に、本研究により統合されたデータベースを、神経変性疾患に関わる医療者・研究者に広くアクセス可能な形で提供を行う。

研究成果の概要

希少疾患である神経変性疾患において、再現性の高く、普遍的な診断支援ツールの導入が期待されている。本研究では、神経変性疾患に関連した黒質や線条体の3次元的な容積、定量的磁化率マッピングなどの定量値、神経メラニン画像の信号値評価や容積評価、などを用いたシステムにより、これらに特化した患者ごとのレポート作成を行った。これらを利用した診断アルゴリズムについて、パーキンソン病において高い受信者操作特性の曲線下面積を有する鑑別能を得られた。また、単施設内において、疾患ごとにカルテ情報、検査データ、画像情報、を横断的に閲覧できる環境を整備した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、神経変性疾患に関連した黒質や線条体の3次元的な容積、定量的磁化率マッピングなどの定量値、神経メラニン画像の信号値評価や容積評価、などを個別にレポート出力することにより定量値の一覧性を向上させ、診断アルゴリズム作成につなげることが可能となった。今後の展開としては、この個別レポート出力を多施設で利用可能な環境を整備することにより、診断アルゴリズムの精度向上、多疾患への適用につなげることが可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Hemosiderin Detection inside the Mammillary Bodies Using Quantitative Susceptibility Mapping on Patients with Wernicke-Korsakoff Syndrome (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Yuri、Fushimi Yasutaka、Hinoda Takuya、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Otani Sayo、Tagawa Hiroshi、Wang Yang、Ikeda Satoshi、Kawashima Hirotsugu、Uemura Maiko T、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 23 号: 1 ページ: 14-17
  • DOI: 10.2463/mrms.ici.2022-0109
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vessel wall MRI in moyamoya disease: arterial wall enhancement varies depending on age, arteries, and disease progression (2023)
  • 著者名/発表者名: Tagawa Hiroshi、Fushimi Yasutaka、Funaki Takeshi、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Grinstead John、Ahn Sinyeob、Hidaka Yu、Yoshida Kazumichi、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Radiology 巻: 34 号: 4 ページ: 2183-2194
  • DOI: 10.1007/s00330-023-10251-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Denoising approach with deep learning-based reconstruction for neuromelanin-sensitive MRI: image quality and diagnostic performance (2023)
  • 著者名/発表者名: Oshima Sonoko、Fushimi Yasutaka、Miyake Kanae Kawai、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Otani Sayo、Numamoto Hitomi、Fujimoto Koji、Shima Atsushi、Nambu Masahito、Sawamoto Nobukatsu、Takahashi Ryosuke、Ueno Kentaro、Saga Tsuneo、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 41 号: 11 ページ: 1216-1225
  • DOI: 10.1007/s11604-023-01452-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of isocitrate dehydrogenase mutation in 2021 world health organization classification grade 3 and 4 glioma adult-type diffuse gliomas with 18F-fluoromisonidazole PET (2023)
  • 著者名/発表者名: Wang Yang、Fushimi Yasutaka、Arakawa Yoshiki、Shimizu Yoichi、Sano Kohei、Sakata Akihiko、Nakajima Satoshi、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Oshima Sonoko、Otani Sayo、Ishimori Takayoshi、Tanji Masahiro、Mineharu Yohei、Yoshida Kazumichi、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 41 号: 11 ページ: 1255-1264
  • DOI: 10.1007/s11604-023-01450-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Telomerase reverse transcriptase promoter mutation and histologic grade in IDH wild-type histological lower-grade gliomas: The value of perfusion-weighted image, diffusion-weighted image, and 18F-FDG-PET (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Satoshi、Sakata Akihiko、Fushimi Yasutaka、Okuchi Sachi、Arakawa Yoshiki、Makino Yasuhide、Mineharu Yohei、Nakajima Satoshi、Hinoda Takuya、Yoshida Kazumichi、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Journal of Radiology 巻: 159 ページ: 110658-110658
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain imaging of sequential acquisition using a flexible PET scanner and 3-T MRI: quantitative and qualitative assessment (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Satoshi、Fushimi Yasutaka、Hinoda Takuya、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Arakawa Yoshiki、Ishimori Takayoshi、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Annals of Nuclear Medicine 巻: 37 号: 4 ページ: 209-218
  • DOI: 10.1007/s12149-022-01817-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accuracy, repeatability, and reproducibility of T1 and T2 relaxation times measurement by 3D magnetic resonance fingerprinting with different dictionary resolutions (2022)
  • 著者名/発表者名: Wicaksono Krishna Pandu、Fushimi Yasutaka、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Oshima Sonoko、Otani Sayo、Tagawa Hiroshi、Urushibata Yuta、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Radiology 巻: 33 号: 4 ページ: 2895-2904
  • DOI: 10.1007/s00330-022-09244-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of deep gray matter for early brain development using quantitative susceptibility mapping (2022)
  • 著者名/発表者名: Otani Sayo、Fushimi Yasutaka、Iwanaga Kogoro、Tomotaki Seiichi、Shimotsuma Taiki、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Wicaksono Krishna Pandu、Takita Junko、Kawai Masahiko、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Radiology 巻: - 号: 6 ページ: 4488-4499
  • DOI: 10.1007/s00330-022-09267-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of TGSE-BLADE DWI, RESOLVE DWI, and SS-EPI DWI in healthy volunteers and patients after cerebral aneurysm clipping (2022)
  • 著者名/発表者名: Okuchi Sachi、Fushimi Yasutaka、Yoshida Kazumichi、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Hinoda Takuya、Otani Sayo、Sagawa Hajime、Zhou Kun、Yamao Yukihiro、Okawa Masakazu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 17689-17689
  • DOI: 10.1038/s41598-022-22760-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Super-resolution application of generative adversarial network on brain time-of-flight MR angiography: image quality and diagnostic utility evaluation (2022)
  • 著者名/発表者名: Wicaksono Krishna Pandu、Fujimoto Koji、Fushimi Yasutaka、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Nakajima Satoshi、Yamao Yukihiro、Yoshida Kazumichi、Miyake Kanae Kawai、Numamoto Hitomi、Saga Tsuneo、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Radiology 巻: 33 号: 2 ページ: 936-946
  • DOI: 10.1007/s00330-022-09103-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vessel wall MR imaging in neuroradiology (2022)
  • 著者名/発表者名: Fushimi Yasutaka、Yoshida Kazumichi、Okawa Masakazu、Maki Takakuni、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Okuchi Sachi、Hinoda Takuya、Kanagaki Mitsunori、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: La radiologia medica 巻: 127 号: 9 ページ: 1032-1045
  • DOI: 10.1007/s11547-022-01528-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of moyamoya disease in CT angiography using ultra-high-resolution computed tomography: Application of deep learning reconstruction (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Yasuhiro、Fushimi Yasutaka、Funaki Takeshi、Sakata Akihiko、Hinoda Takuya、Nakajima Satoshi、Sakamoto Ryo、Yoshida Kazumichi、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Journal of Radiology 巻: 151 ページ: 110294-110294
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-dose contrast-enhanced time-resolved angiography with stochastic trajectories with iterative reconstruction (IT-TWIST-MRA) in brain arteriovenous shunt (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakata Akihiko、Sakamoto Ryo、Fushimi Yasutaka、Nakajima Satoshi、Hinoda Takuya、Oshima Sonoko、Wetzl Jens、Schmidt Michaela、Okawa Masakazu、Yoshida Kazumichi、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: European Radiology 巻: - 号: 8 ページ: 5392-5401
  • DOI: 10.1007/s00330-022-08678-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical Application of MPRAGE Wave Controlled Aliasing in Parallel Imaging (Wave-CAIPI): A Comparative Study with MPRAGE GRAPPA (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakurama Azusa、Fushimi Yasutaka、Nakajima Satoshi、Sakata Akihiko、Hinoda Takuya、Oshima Sonoko、Otani Sayo、Wicaksono Krishna Pandu、Liu Wei、Maki Takakuni、Okada Tomohisa、Takahashi Ryosuke、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 21 号: 4 ページ: 633-647
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2021-0065
  • NAID: 130008097782
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quiet Diffusion-weighted MR Imaging of the Brain for Pediatric Patients with Moyamoya Disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Satoshi、Fushimi Yasutaka、Funaki Takeshi、Okubo Gosuke、Sakata Akihiko、Hinoda Takuya、Yokota Yusuke、Oshima Sonoko、Otani Sayo、Kikuchi Takayuki、Okada Tomohisa、Yoshida Kazumichi、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 21 号: 4 ページ: 583-591
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2020-0174
  • NAID: 130008069290
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Inter-scanner consistency of T1 map and proton spin density map derived from strategically acquired gradient echo (STAGE) imaging. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Sachi Okuchi, Akihiko Sakata, Takuya Hinoda, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Hiroshi Tagawa, Yang Wang, Satoshi Ikeda, Shuichi Ito, Miyuki Takiya, and Yuji Nakamoto.
  • 学会等名: The ISMRM & ISMRT 2023 Annual Meeting & Exhibition in Toronto
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of reverse encoding distortion correction DWI in patients with non-functioning pituitary macroadenoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Ito, Sachi Okuchi, Yasutaka Fushimi, Kanae Kawai Miyake, Koji Fujimoto, Hitomi Numamoto, Satoshi Nakajima, Akihiko Sakata,Takuya Hinoda, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Hiroshi Tagawa, Yang Wang, Satoshi Ikeda, Miyuki Takiya
  • 学会等名: The ISMRM & ISMRT 2023 Annual Meeting & Exhibition in Toronto
  • 国際学会
• [学会発表] Application of slice-accelerated one-minute TGSE-BLADE DWI in clinical practices. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sachi Okuchi, Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Akihiko Sakata, Takuya Hinoda, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Hiroshi Tagawa, Yang Wang, Satoshi Ikeda, Shuichi ito, Miyuki Takiya, Kun Zhou, and Yuji Nakamoto.
  • 学会等名: The ISMRM & ISMRT 2023 Annual Meeting & Exhibition in Toronto
  • 国際学会
• [学会発表] Denoising approach with deep learning-based reconstruction for neuromelanin-sensitive MRI. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sonoko Oshima, Yasutaka Fushimi, Kanae Kawai Miyake, Satoshi Nakajima, Akihiko Sakata, Sachi Okuchi, Takuya Hinoda, Sayo Otani, Hitomi Numamoto, Masahito Nambu, Koji Fujimoto, Tsuneo Saga, Yuji Nakamoto
  • 学会等名: The 108th Scientific Assembly and Annual Meeting of the Radiological Society of North America
  • 国際学会
• [学会発表] GANによる脳MRA画像の高分解能画像化 (2022)
  • 著者名/発表者名: Krishna Pandu Wicaksono、藤本晃司、伏見育崇、坂田昭彦、日野田卓也、三宅可奈江、沼元瞳、佐賀恒夫、中本裕士
  • 学会等名: 第81回日本医学放射線学会総会