多発性硬化症、視神経脊髄炎における次世代拡散MRIの応用

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K10327
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 吉田 茉莉子 順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (30755525)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 多発性硬化症 / 視神経脊髄炎 / NODDI / TBSS / コネクトーム / g-ratio / ミエリンマップ

研究実績の概要

多発性硬化症(MS)に加えて視神経脊髄炎(NMO)においては、通常のMRIでは異常所見を認めないnormal-appearing brain tissue(NABT)や深部白質の視床の障害がMS患者の運動障害や高次機能障害に影響する可能性が高いと考えられている。
新しい拡散の解析法であるneurite orientation dispersion and density imaging(NODDI)ならびにSynthetic MRIを用いて多発性硬化症患者の白質障害を健常者と全脳統計解析(TBSS)において比較することで検討した。結果として、NODDIを用いたTBSSにより、MS患者においてはnormal appearing brain tissue において潜在性病変が存在する可能性が示唆された。
さらに今回、多発性硬化症患者と健常者をSynthetic MRIを用いて GM-based spatial statisticsにて比較した。結果として、ミエリン量についてT1, T2, PDよりも広範に皮質において有意差が認められ、ミエリンマップは感度の高い診断バイオマーカーと考えられる。また、early stageからlate stageにかけてもミエリン量の減少が認められた。
さらに近年、ヒューマンコネクトームやMR　g-ratio法など新たな拡散MRI解析手法により、より詳細に神経系の構造・機能を評価することが可能となってきている。g-ratio は髄鞘形成の尺度であり、白質経路の効率および最大伝導速度を反映する重要な指標である。近年拡散MRIを用いた生体脳のMR g-ratioの推定も可能となってきており、脱髄疾患をはじめとする多くの神経疾患応用への期待が高まっいる。今回MS患者において、g-ratioを用いたコネクトーム解析で運動野、体性感覚野、視覚、辺縁系におけるconnectivityの脆弱性が示され、関連する節点強度が増加していることを検出した。さらにこれらがMSの臨床的重症度と相関することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] MR g-ratio-weighted connectome analysis in patients with multiple sclerosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamagata Koji、Zalesky Andrew、Yokoyama Kazumasa、Andica Christina、Hagiwara Akifumi、Shimoji Keigo、Kumamaru Kanako K.、Takemura Mariko Y.、Hoshino Yasunobu、Kamiya Kouhei、Hori Masaaki、Pantelis Christos、Hattori Nobutaka、Aoki Shigeki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50025-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Brain tissue and myelin volumetric analysis in multiple sclerosis at 3T MRI with various in-plane resolutions using synthetic MRI. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saccenti L, Andica C, Hagiwara A, Yokoyama K, Takemura MY, Fujita S, Maekawa T, Kamagata K, Le Berre A, Hori M, Hattori N, Aoki S.
  • 雑誌名: Neuroradiology. 巻: 11 ページ: 1219-1227
  • DOI: 10.1007/s00234-019-02241-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional high-resolution simultaneous quantitative mapping of the whole brain with 3D-QALAS: An accuracy and repeatability study (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Shohei、Hagiwara Akifumi、Hori Masaaki、Warntjes Marcel、Kamagata Koji、Fukunaga Issei、Andica Christina、Maekawa Tomoko、Irie Ryusuke、Takemura Mariko Yoshida、Kumamaru Kanako Kunishima、Wada Akihiko、Suzuki Michimasa、Ozaki Yutaka、Abe Osamu、Aoki Shigeki
  • 雑誌名: Magnetic Resonance Imaging 巻: 63 ページ: 235～243
  • DOI: 10.1016/j.mri.2019.08.031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gray Matter Alterations in Early and Late Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis Evaluated with Synthetic Quantitative Magnetic Resonance Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Andica Christina、Hagiwara Akifumi、Kamagata Koji、Yokoyama Kazumasa、Shimoji Keigo、Saito Asami、Takenaka Yuki、Nakazawa Misaki、Hori Masaaki、Cohen-Adad Julien、Takemura Mariko Yoshida、Hattori Nobutaka、Aoki Shigeki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-44615-3
  • 査読あり / オープンアクセス