安静時fMRIを用いた膝関節全置換術後の遷延性術後痛発症を予測する手法の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K10982
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松田 陽一 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (00397754)
• 研究分担者: 植松 弘進 大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (70467554) ; 大迫 正一 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), その他部局等, 麻酔科診療主任 (60582426) ; 寒 重之 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (20531867) ; 柴田 政彦 奈良学園大学, 保健医療学部, 教授 (50216016) ; 冨田 哲也 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (30283766) ; 二井 数馬 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (30588380) [辞退] ; 渡邉 嘉之 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (20362733) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 変形性膝関節症 / 痛み / 膝関節全置換術 / 遷延性術後痛 / fMRI / 脳機能画像 / 脳内ネットワーク / 予測手法

研究実績の概要

安静時functional magnetic resonance imaging（fMRI）と機械学習を用いて、変形性膝関節症（膝OA）に伴う痛みに関する中枢神経系の変化を明らかにし、膝関節全置換術（total knee arthroplasty: TKA）後遷延性術後痛の発症リスクを予測する手法を開発するため、以下の研究を行った。
【被験者（膝OA患者、健康成人）に対する安静時fMRI、痛み関連質問表の実施】大阪大学医学部附属病院でTKAが予定された変形性膝関節症患者を対象に、手術前、手術4週間後に安静時fMRIを撮像し、安静時fMRIと同じタイミングで、患者の痛み、心理評価及び活動障害評価を、各質問表を用いて実施した。また、手術6ヶ月後にも安静時fMRIの撮像を行った。最終的に膝OA患者25名、健康成人23名からデータ取得を実施できた。
【膝OA患者における脳内ネットワーク異常の検討】患者群と健康成人群から得た術前の安静時fMRIデータから、脳部位間の機能的結合強度を抽出し、膝OA患者に特有の脳内ネットワーク異常について解析した。その結果、痛みの強さ、痛みの罹患期間、活動度の低下と相関して脳内機能的結合が強く変化している複数の脳部位が明らかとなった（論文投稿中）。
【膝OAに伴う痛みに関連する脳内ネットワークの検討】痛み、心理評価及び活動障害評価に関する質問紙を術前と手術6ヶ月後で比較し、各評価指標に有意な改善が見られた。術前に膝OA患者に特異的な機能的結合変化が見られた脳部位について、手術6ヶ月後の安静時fMRIデータとの変化について解析を行ったが、有意な差が検出されなかった。
【TKA後遷延性術後痛に関する脳内ネットワークの検討と遷延性術後痛予測手法の開発】現在、安静時fMRIデータの解析と予測アルゴリズムの作成を継続中であり、今後結果を公表していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Cortical Midline Structures: "Self" and "Pain" (2019)
  • 著者名/発表者名: Kan S, Miyauchi S
  • 雑誌名: Brain Nerve 巻: 70(3) ページ: 247-252
  • DOI: 10.11477/mf.1416200989
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【疼痛研究の最前線と臨床への応用】脳機能画像を用いた痛み研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 寒重之
  • 雑誌名: 臨床化学 巻: 48(3) ページ: 219-224
• [学会発表] 変形性膝関節症に伴う膝痛に対する超音波ガイド下伏在神経パルス高周波療法の有効性 無作為化比較試験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 植松弘進、大迫正一、藤野裕二、松田陽一
  • 学会等名: 日本ペインクリニック学会大53回大会
• [学会発表] A Randomized Comparative Study of the Utility of Laser-guided Ultrasound Probe in Ultrasound-guided Peripheral Nerve Block for the Novices. (2019)
  • 著者名/発表者名: Y Matsuda, MO Faruq, H Uematsu, A Takahashi, S Yamamoto, S Hakata, Y Fujino
  • 学会等名: The 38th Annual European Society of Regional Anaesthesia and Pain Therapy Congress
  • 国際学会