重症頭部外傷におけるAIを組合わせたMRIマルチパラメトリック自動診断法の構築

• 研究課題/領域番号: 22K07731
• 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: 日本医科大学
• 研究代表者: 渡邊 顕弘 日本医科大学, 医学部, 講師 (90650367)
• 研究分担者: 関根 鉄朗 日本医科大学, 医学部, 准教授 (00747826) ; 田上 隆 日本医科大学, 医学部, 准教授 (40626272)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 短縮aMRIのマルチパラメトリック自動診断法 / 磁化率強調画像 (SWI) / 拡散テンソル画像(DTI) / Arterial spin labeling / 高次脳機能障害 / 頭部外傷 / マルチパラメトリック診断法 / 短縮advanced MRI / 自動解析法

研究開始時の研究の概要

頭部外傷における問題点の一つとして後遺症である高次機能障害があります。その画像評価には複数の先端的なMRI（磁気共鳴画像）での評価方法がありますが、撮像に時間がかかり解析が複雑であることから実用的ではないのが現状です。そこで我々はマルチパラメトリック診断法という人工知能を用いたMRIの撮影と解析技術を組み合わせることで、撮像時間を短くし、画像の解析まで自動化する手法の開発を行います。そのうえで、マルチパラメトリック診断法が実臨床における頭部外傷後の高次脳機能障害の評価において有用となるかを研究します。

研究実績の概要

今年度に関しては、解析するためのデータ集積のプロトコル確立とデータの集積を中心に行った他、症例を振り返り個別に臨床経過とともに精査を行っていきました。
実施計画通り、磁化率強調画像 (SWI)による微小出血評価、拡散テンソル画像(DTI)による白質線維損傷評価、Arterial spin labeling (ASL)による脳血流評価を中心に行いました。軽傷から重症まで幅広く症例を集積したほか、外来で経過を追える症例に関しては高次脳機能の評価と共に経過を追っていきました。SWIやASLなどのシークエンスを組み込んでも約30分での撮像時間で行えることから被験者に対する負担も軽減出来ております。一方でSWIやASLの他に追加するべきシークエンスの検討を行っておりますが、購入額が大きく現時点において慎重に厳選を行っております。特に言語療法に関して退院後に引き続いて評価を追加することが可能となった症例が増えており、先述のとおり現在長期での評価を行っております。
本年度はMRI結果を用いた症例発表を行っており、今後は高次脳と合わせた個々の内容を掘り下げていくことで解析の方向性を探っております。脳実質の損傷部位に関しては必ずしも出血や挫傷を伴うわけではなく、最終的にWaller変性が起こり萎縮をきたすことから、直感的な画像そのものから与えられる情報だけでなく、volumeの評価を経時的に行っていくことでの後ろ向き評価を追加することでより機能評価との結びつきが得られる可能性があることからVSRADやVolume評価ソフトを使用し評価も行っております。現在の所、共通してmild　TBIに関してはアパシーが見られることが多く、これによる記憶障害項目や注意障害にも影響がみられることもあり、今後画像評価をどのように行っていくべきかを解析していく方法を模索していきます。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

個々の症例に関しては症例が少ないながらも追うことができてはいるものの、解析に時間がかかっており、その解釈も難渋している。

今後の研究の推進方策

アパシーと画像の関連を中心に解析を行っていく予定です。また、長期での外来follow　upを行っていく症例を増やしていくことも同時に継続していきます。
また、今までの症例報告で行ってきた症例が増えまとまってきた段階で解析を行い、より大きな学会での発表を行う他、論文化を行っていく予定です。