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2016 年度 実施状況報告書

アルツハイマー病診断のための脳PET画像の部分容積効果補正法の開発・評価

研究課題

研究課題/領域番号 15K08687
研究機関東北大学

研究代表者

志田原 美保 (古本美保)  東北大学, 医学系研究科, 講師 (20443070)

研究分担者 茨木 正信  秋田県立脳血管研究センター(研究部門), 放射線医学研究部, 主任研究員 (40360359)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードアミロイドPET / タウPET / 部分容積効果補正 / 形態画像 / 画像処理
研究実績の概要

本研究の目的は、アルツハイマー病の診断を目的としたPET検査において、アルツハイマー病に特徴的な病理(アミロイドβ、タウ集積)を反映する脳画像を高精度化することである。このために形態・解剖情報(MRIや脳アトラス)を用いた部分容積効果補正を行うことで画像の定量性を向上させる画像処理手法の確立に取り組み、確立した方法によりアルツハイマー病の早期診断の精度向上に貢献することを目指す。
平成28年度は、実際の健常者、およびアルツハイマー病患者のタウPET臨床画像に対して補正精度の誤差評価を、様々な部分容積効果補正法としてGTM法、MG法、LABBE法、IY法、RBV法、SFSRR法の6つの手法で行った。また、形態・解剖情報としてFreeSurferを用いた詳細な脳構造を導入した。その結果、脳萎縮の進んだアルツハイマー病患者のMRI画像は、特に海馬領域での自動での解剖領域分割化が困難であることが分かった。

前年度の検討より、MG,GTM,RBV法は形態情報のずれが補正結果に大きく影響することが分かっており、海馬や側頭葉内側でMRI画像からの解剖領域の割り当てに誤差が生じると、これらの手法は大きな誤差伝搬を受けることがわかった。また、部分容積効果補正の結果、RBV, IY. GTM法などそのアルゴリズムに類似点が多いものは、ほぼ同等の結果を示したのに対して、MG法は、海馬で過補正の傾向があることが、前年度の数値シミュレーションだけでなく、今年度行った臨床画像における検証でも確認された。また、この過補正の傾向は、健常者かアルツハイマー病患者であるか、アミロイドやタウPETでの高集積がみられるか、などの様々な条件で異なるという新しい知見が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の計画どおりおおむね進展している。ただし、様々な部分容積効果補正法を検討するとしていたが、各々のアルゴリズムの動作確認を確実に行いながら使用するのに時間がかかったため、6種類の方法の導入にとどまった。前処理・本処理を組み合わせると、21通りの補正法の検討が可能であるため、引き続き、アルゴリズムの特性を把握し、最終目的である真の意味での最適化を目指し検証をする必要がある。

今後の研究の推進方策

最終年度は、これまでに数値シミュテーションで行ってきた、想定しうる誤差要因に対しての誤差解析において、どういったアルゴリズムがロバストであるかという分析結果、また実際の臨床PET画像において、コアなアルゴリズムが異なる様々な部分容積効果補正が、どのような補正値の傾向を示すかという分析結果を踏まえて、最適な、より臨床に貢献しうる新たな補正アルゴリズムを考案・検証する。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度末に、研究成果の論文投稿を行う予定であり、英文校正、投稿料を残していたが、薬剤のライセンスをもつ製薬会社からの許可がおりるのが遅くなったため、投稿は平成29年度になってしまった。

次年度使用額の使用計画

最終年度であるため、成果を論文としてまとめてゆくために繰り越した予算を充てる予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016 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、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University College London
  • [雑誌論文] Prediction of the clinical standardized uptake value ratio in amyloid PET imaging using a biomathematical modeling approach towards the efficient development of a radioligand2017

    • 著者名/発表者名
      Y Arakawa, YH Nai, M Shidahara, S Furumoto, C Seki, N Okamura, M Tashiro, Y Kudo, K Yanai, K Gonda, H Watabe
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Medicine

      巻: 印刷中 ページ: -

    • DOI

      10.2967/jnumed.116.183566

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アミロイドPETにおける画像処理技術について 部分容積効果補正など2016

    • 著者名/発表者名
      志田原美保
    • 学会等名
      第62回群馬県核医学研究会
    • 発表場所
      群馬大学(前橋)
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-12
    • 招待講演
  • [学会発表] アルツハイマー病診断を目的としたタウPET画像に対する部分容積効果補正法の基礎検討2016

    • 著者名/発表者名
      小山千莉、志田原美保, Benjamin A Thomas, 松原佳亮、茨木正信、渡部浩司、権田幸祐
    • 学会等名
      第36回日本核医学技術学会学術大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋)
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-05

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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