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4D Flow MRIで捉える心臓のポンプ特性:次世代の心疾患予防研究

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ2208
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分国内
審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

福家 真理那  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードMRI / 心臓血管連関 / 心臓後負荷 / 大動脈インピーダンス / 4D-flowMRI / Cardiac load / Energy loss
研究開始時の研究の概要

本研究は、心疾患の発症予防にて、高齢化が加速的に進行する本邦の医療・介護問題の深刻化を防ぎ、生命予後の改善、健康寿命延伸に寄与することを最終目標としている。
心疾患は、不可逆的な機能破綻や形態変化後に症状やイベントが出現することが多いため、予防するには、早期の異常を捉える診断技術が必要になる。近年、心臓の形態変化が生じる遥か前に出現する左室内の血流動態の変化を可視化及び定量化が可能になった。しかし、この技術は臨床分野での使用が多く、健康科学への応用は進んでいない。
したがって本研究は、最新の磁気共鳴画像解析技術を利用し、左室内血流動態への加齢と運動の影響を解明することで、最終目標の達成に挑む。

研究実績の概要

本研究は、MRIにおける最新の血流解析技術、特に4D-flow MRIを用いることで、運動が心臓および血管の機能的連関に及ぼす影響を明らかにし、心血管疾患の次世代予防医学への応用を見据えた新たな知見の創出を目的としている。
当該年度においては、研究計画に基づく主要データの取得が順調に進行し、特に心血管系の力学的動態を可視化する4D-flow画像を含むデータの約8割を取得することができた。また、副次的な課題として位置づけられていた加齢の影響に関するデータ取得についても、全体の約8割を完了しており、実験の進捗としては計画通り、またはそれ以上の成果を上げていると評価できる。さらに、挑戦的課題としていた運動中のデータ取得についても、良好な精度で並行して行うことができ、本研究の大きな強みとなっている。
実験は現在も継続中であるが、これまでに得られた成果の一部は、国内研究会、タイの大学との国際交流会、および国際学会(European College of Sports Science:ECSS)において発表を行い、外部からのフィードバックを得るとともに、研究内容の学術的妥当性や発展性について高い評価を受けている。
また、本研究の今後の発展を見据え、MRIとは異なるモダリティとして臨床現場で汎用されている心臓超音波(エコー)を用いた心臓生理の研究にも積極的に参画した。これにより、心臓生理に関する知識の深化および多様な画像解析技術の習得・向上を図ることができ、研究者としての視野の拡大にもつながっている。このように、当該年度はデータ取得の進捗および将来的な研究基盤の構築において非常に実りある期間であった。一方で、外部に公表された論文等の成果は現時点では限定的であるが、それはデータ解析と研究体制の強化に注力した結果であり、次年度には、得られた高品質なデータを基に、ハイインパクトな国際学術誌への投稿を目指し、着実に準備を進めている段階である。

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

現在、申請書に記載した研究計画に基づき、全体の約8割のデータ取得を完了し、データ解析を鋭意進めている段階であり、概ね順調に研究は進行していると考えられる。特に、挑戦的な課題として位置付けていた自転車運動中の左室形態変化や大動脈血流の画像撮像についても、当初の想定以上に良好なデータを取得することができており、本研究の大きな成果の一つとなり得ると考えている。本年度は、これまでに得られた中間成果を国内外の学会や研究会、勉強会等で発表し、多方面から貴重な意見や示唆を得ることができた。それらのフィードバックをもとに、次年度は心臓と血管の機能的連関に関する解析を一層深化させ、より意義深い知見を導き出すことを目指している。
なお、次年度は本研究課題の最終年度にあたるため、就職活動とも並行しつつ、これまでの成果を国際学術誌への投稿や学会発表などの形で積極的に発信し、有終の美を飾るべく全力を尽くしていく所存である。

今後の研究の推進方策

次年度は、本研究課題の最終年度にあたることから、研究活動と並行して就職活動も行わなければならず、多忙を極める時期となることが予想される。しかしながら、本年度までにデータ取得および解析は概ね順調に進行しており、これまでの進捗を踏まえると、次年度の夏頃までにはすべてのデータ取得を完了させ、その後、速やかに解析および論文執筆へと移行することで、計画通り研究を完遂できる見込みである。
なお、本研究では、安静時・運動中の心臓および血管機能に関する多角的な視点からの検討を目的としており、その性質上、非常に多岐にわたるデータを取得している。そのため、今後は取得済みの膨大なデータの中から研究目的との整合性を踏まえつつ、成果として公表すべき項目に優先順位を付け、着実に一つひとつを論文化・発表につなげていく必要がある。この点については、受け入れ先の研究者と綿密な議論を重ねながら、今後の研究計画や方針を柔軟に調整し、取得したデータを最大限に活用することで、本研究の意義を高めるとともに、研究代表者として責任を持って本課題を完遂させる所存である。

報告書

(2件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] IEEM(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Ascending aortic impedance in young endurance athletes: a time-resolved phase-contrast MRI study2024

    • 著者名/発表者名
      Fukuie Marina、Yamabe Takayuki、Kimura Ryota、Zhu David C.、Ohyama-Byun Keigo、Maeda Seiji、Sugawara Jun、Tarumi Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 136 号: 3 ページ: 555-566

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00184.2023

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Ascending Aortic Impedance in Young Endurance Athletes: A Time-Resolved Phase-Contrast MRI Study2024

    • 著者名/発表者名
      福家 真理那
    • 学会等名
      The American College of Sports Medicine(ACSM)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 心肺最大運動負荷試験後の心拡張機能2024

    • 著者名/発表者名
      福家 真理那
    • 学会等名
      運動生理学会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ascending Aortic Impedance In Young Endurance Athletes: A Time-resolved Phase-contrast MRI Study2024

    • 著者名/発表者名
      福家 真理那
    • 学会等名
      2024 American college of sports medicine (ACSM) Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PC-MRI 法による持久系アスリートの大動脈インピーダンスの評価2023

    • 著者名/発表者名
      福家 真理那
    • 学会等名
      第35回 呼吸研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Institute for Exercise and Environmental Medicine

    • URL

      https://www.texashealth.org/ieem

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2023-04-26   更新日: 2025-12-26  

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