拡散画像によるヒト脳内グリンパティック系の非侵襲的評価とアルツハイマー病への応用

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K10397
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田岡 俊昭 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院准教授 (30305734)
• 研究分担者: 長縄 慎二 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50242863) ; 増谷 佳孝 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (20345193) ; 安野 史彦 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 病院, 医長 (60373388) ; 川井 恒 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (50378147) ; 岸本 年史 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (60201456) ; 吉川 公彦 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (10161506)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: Glymphatic system / MRI / 拡散画像

研究実績の概要

正常例、軽度認知機能低下症例、Alzheimer病症例を対象として拡散テンソル画像を撮像を続けている。各症例でMini mental state examination（MMSE）による重篤度の評価を行っているところである。撮像は3.0-T臨床用MRI 装置を用いて行っている。 拡散画像はEPI法を用いて撮像している。上記撮像により得られたデータから、拡散テンソル画像を、dTV.II.13k +ソフトウェア（広島市立大学大学院情報科学研究科）を用いて生成している。 このソフトウェアは、拡散異方性マップおよび拡散率マップを含む拡散テンソルの計算画像を作成し、さらに、x軸、y軸およびz軸方向の拡散率を計算することができる。放線冠部で投射線維領域、連合線維領域、皮質下領域においたROIでそれぞれx,y,z方向の拡散能を測定している。
現時点での結果として、投射線維領域、連合線維領域では、投射線維方向（z方向）、連合線維方向（y方向）の拡散能はMMSEスコアと逆相関して、ADが重篤であるほど拡散能が上昇するのに対して、血管周囲腔の走行方向(x方向)の拡散能は、MMSEスコアと相関して、ADが重篤であるほど拡散能が低下する傾向を示している。
血管周囲腔の走行方向に限局した拡散能がGlymphaticシステムの活性に相関すると仮定して、血管周囲腔の方向の拡散能を、血管周囲腔、および主な白質線維の走行方向と直交する方向の拡散能との比(ALPS index)で評価している。
ALPS indexはMMSEスコアと有意に逆相関し、また年齢と有意に相関した。ALPS indexがGlymphaticシステムの機能を反映した指標となり得る可能性が示唆された。

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

引き続き症例も蓄積しつつある。
MMSEスコアと投射線維や連合線維に沿った拡散率との間に有意な負の相関があることを示したが、これはADまたはMCIに起因する投射線維や連合線維における白質変性によって説明することができる。ALPS indexがGlymphaticシステムの機能を反映した指標となり得る可能性が示唆された。
これまでの研究結果を、令和元年5月に開催される国際磁気共鳴医学会で発表の予定である。

今後の研究の推進方策

引き続き症例の蓄積を行う。
臨床症状との関連を重点的に評価し、アルツハイマー病、その前段階とされる軽度認知障害（mild cognitive impairment :MCI）さらにその前段階といわれる主観的認知障害（subjective cognitive impairment :SCI)にもDTI-ALPSを応用して、アルツハイマー病の発症に関連したグリンパティック系の変化を探り、発症に至るまでの変化を明らかにしたい。

次年度使用額が生じた理由

物品費が当初の見込みよりも少なくてすんだため、今年度の旅費として使用したい。

研究成果

• [雑誌論文] Can low b value diffusion weighted imaging evaluate the character of cerebrospinal fluid dynamics? (2019)
  • 著者名/発表者名: Taoka, T; Naganawa, S; Kawai, H; Nakane, T; Murata, K
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF RADIOLOGY 巻: 37 ページ: 135-144
  • DOI: 10.1007/s11604-018-0790-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inter-individual Comparison of Gadobutrol and Gadoteridol Tissue Time-intensity Profiles for Dynamic Susceptibility Contrast Perfusion MR Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada, M; Taoka, T; Kawaguchi, A; Yasuda, K; Niinomi, Y; Ohashi, Y; Okuda, T; Naganawa, S
  • 雑誌名: MAGNETIC RESONANCE IN MEDICAL SCIENCES 巻: 18 ページ: 75-81
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2017-0172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved 3D-real Inversion Recovery: A Robust Imaging Technique for Endolymphatic Hydrops after Intravenous Administration of Gadolinium (2019)
  • 著者名/発表者名: Naganawa, S; Kawai, H; Taoka, T; Sone, M
  • 雑誌名: MAGNETIC RESONANCE IN MEDICAL SCIENCES 巻: 18 ページ: 105-108
  • DOI: 10.2463/mrms.bc.2017-0158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased signal intensity of low-concentration gadolinium contrast agent by longer repetition time in heavily T(2)-weighted-3D-FLAIR. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato Y, Bokura K, Taoka T, Naganawa S.
  • 雑誌名: Jpn J Radiol. 巻: 38 ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s11604-019-00828-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age Dependence of Gadolinium Leakage from the Cortical Veins into the Cerebrospinal Fluid Assessed with Whole Brain 3D-real Inversion Recovery MR Imaging. (2019)
  • 著者名/発表者名: Naganawa S, Nakane T, Kawai H, Taoka T.
  • 雑誌名: Magn Reson Med Sci. 巻: 18 ページ: in press
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2018-0053.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gadolinium-based Contrast Media, Cerebrospinal Fluid and the Glymphatic System: Possible Mechanisms for the Deposition of Gadolinium in the Brain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Taoka T, Naganawa S.
  • 雑誌名: Magn Reson Med Sci. 巻: 17 ページ: 111-119
  • DOI: 10.2463/mrms.rev.2017-0116.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of the Glymphatic System on the Kinetic and Distribution of Gadodiamide in the Rat Brain Observations by Dynamic MRI and Effect of Circadian Rhythm on Tissue Gadolinium Concentrations (2018)
  • 著者名/発表者名: Taoka, T; Jost, G; Frenzel, T; Naganawa, S; Pietsch, H
  • 雑誌名: INVESTIGATIVE RADIOLOGY 巻: 53 ページ: 529-534
  • DOI: 10.1097/RLI.0000000000000473
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] PREDICTION OF INTRACRANIAL ARTERIAL STENOSIS PROGRESSION IN PATIENTS WITH MOYAMOYA VASCULOPATHY: CONTRAST-ENHANCED HIGH-RESOLUTION MAGNETIC RESONANCE VESSELWALL IMAGING (2018)
  • 著者名/発表者名: Muraoka, S; Araki, Y; Taoka, T; Kawai, H; Okamoto, S; Uda, K; Ota, S; Naganawa, S; Wakabayashi, T
  • 雑誌名: INTERNATIONAL JOURNAL OF STROKE 巻: 13 ページ: 32-32
  • DOI: 10.1183/13993003.congress-2018.PA707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Corpus callosal involvement is correlated with cognitive impairment in multiple system atrophy (2018)
  • 著者名/発表者名: Hara, K; Watanabe, H; Bagarinao, E; Kawabata, K; Yoneyama, N; Ohdake, R; Imai, K; Masuda, M; Yokoi, T; Ogura, A; Tsuboi, T; Ito, M; Atsuta, N; Niwa, H; Taoka, T; Maesawa, S; Naganawa, S; Katsuno, M; Sobue, G
  • 雑誌名: JOURNAL OF NEUROLOGY 巻: 265 ページ: 2079-2087
  • DOI: 10.1007/s00415-018-8923-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] A guide to identification and selection of axial planes in magnetic resonance imaging of the brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Otake, S; Taoka, T; Maeda, M; Yuh, WTC
  • 雑誌名: NEURORADIOLOGY JOURNAL 巻: 31 ページ: 336-344
  • DOI: 10.1177/1971400918769911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of Intracranial Arterial Stenosis Progression in Patients with Moyamoya Vasculopathy: Contrast-Enhanced High-Resolution Magnetic Resonance Vessel Wall Imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Muraoka, S; Araki, Y; Taoka, T; Kawai, H; Okamoto, S; Uda, K; Ota, S; Naganawa, S; Wakabayashi, T
  • 雑誌名: WORLD NEUROSURGERY 巻: 116 ページ: E1114-E1121
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2018.05.181
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging Differences between Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders and Multiple Sclerosis: A Multi-Institutional Study in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatekawa, H; Sakamoto, S; Hori, M; Kaichi, Y; Kunimatsu, A; Akazawa, K; Miyasaka, T; Oba, H; Okubo, T; Hasuo, K; Yamada, K; Taoka, T; Doishita, S; Shimono, T; Miki, Y
  • 雑誌名: AMERICAN JOURNAL OF NEURORADIOLOGY 巻: 39 ページ: 1239-1247
  • DOI: 10.3174/ajnr.A5663
  • 査読あり
• [学会発表] Gd presence in the brain: impact of daytime and anaesthesia (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka, G. Jost, Shinji Naganawa, H. Pietsch
  • 学会等名: European Congress of Radiology
  • 国際学会
• [学会発表] Diffusion Images to Explore Alzheimer's Disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: The 12th Asian-Oceanian Congress of Neuroradiolog
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Overview on Glymphatic System (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: The 12th Asian-Oceanian Congress of Neuroradiolog
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Controversies on Glymphatic Systems. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: AOSNHNR session in ASNR 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impact of the glymphatic system on the kinetric and distribution of gadodiamide in the rat brain: Observation by dynamic MRI and effect of circadian rhythm on tissue gadolinium concentrations. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka, Gregor Jost, Shinji Naganawa, Hubertus Pietsch
  • 学会等名: International Society for Magnetic Resonance in Medicine 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Diffusion Images for Assessing Glymphatic System (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: International Society for Magnetic Resonance in Medicine 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Glymphatic system: neuroimaging perspective. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: The 74th Korean Congress of Radiology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] White matter microstructural changes in the cases of tuberous sclerosis Evaluation by NODDI compared with conventional diffusion tensor method. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Taoka
  • 学会等名: 104th Scientific Assembly and Annual Meeting of Radiological Society of North America
  • 国際学会
• [学会発表] MRによる脳内の「動き」の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田岡俊昭
  • 学会等名: 第41回日本脳神経CI学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢神経組織でのガドリニウム造影剤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田岡俊昭
  • 学会等名: 第54回日本医学放射線学会秋季臨床大会
  • 招待講演
• [学会発表] Introduction for MR fingerprinting (2018)
  • 著者名/発表者名: 田岡俊昭
  • 学会等名: 日本磁気共鳴医学会
  • 招待講演