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2019 年度 実施状況報告書

非特異的腰痛の画像診断を可能にする新しいMRエラストグラフィ技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K09579
研究機関首都大学東京

研究代表者

沼野 智一  首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (10399511)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードMRE / MR elastography / MRエラストグラフィ / Elastography / エラストグラフィ / 腰痛 / 非特異的腰痛 / 慢性腰痛
研究実績の概要

MR Elastography(MRE)とは組織内を伝わる伝播波をMR位相画像によって可視化(Wave Image:WI)し,WIの局所波長から定量的な硬さ画像(Elastogram)を求める一連の撮像と画像処理を指す. MREは触診が困難となる深層筋の硬さを評価するツールとして利用価値が高い. 腰痛は画像診断で原因が判明する特異的腰痛(約15%)と原因が判明しにくい非特異的腰痛(約85%)に分けられる. 非特異的腰痛の原因の1つに「大腰筋の持続性収縮」が示唆されてきたが,これまでに大腰筋(深層筋)の硬さを定量的に求める技術が存在しなかった. このような背景を元に申請者は世界に先駆けて大腰筋MRE技術を開発し,新しい腰痛診断及び治療のバイオマーカーへの応用を模索した.
MREにおいて,対象部位を適切に振動させる技術が極めて重要である. 特に大腰筋は深層筋であるため,体表面に設置した加振パットからの振動が伝わりにくい. そこで申請者は腰椎を積極的に加振させることで,腰椎からの振動を左右の大腰筋に伝えた. これを検証するために,振動パットを3個並列に接続(間隔は30mm)し,中央(C)の振動パットを仰向けの被験者の腰椎に沿って配置した. 振動は左(L),C,右(R)それぞれ別々に行ない,振動パット位置の違いによる効果を大腰筋の振動強度とElastogramで比較・検証した. MRE撮像はgradient-echo type multi-echo法を使用し,振動周波数は50 Hz,被検者は7名の既往歴のない成人男性とした.
大腰筋の振動強度は振動パットCで加振した場合が最も強くなった. パットCは最も腰椎を振動させていると考えられ,その振動が横突起に付着している大腰筋へ効率よく伝わったものと考えられる. 振動が伝わりにくい深部組織のMREには腰椎などの剛体振動が効果的である.

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

これまでの経験で,大腰筋を振動させるために腰椎の「剛体振動」が効果的であったが,それを実証する検証と発表が不十分であった. 今回,この経験的な知見を論文として公表することができた(Magn.Reson.Imaging 2019;63:85-92). この論文を根拠に腰椎を効果的に振動させる振動パットを設計し特許申請を行った(特願2019-050724).
申請者が進める本研究はMRI製造メーカから独立した技術であり,申請者のペースで研究を進めることができる. このことが「おおむね順調に進展している」理由だと思われる.
仮に申請者施設が管理するMRI装置の長期間故障があったとしても,申請者が開発しているMRエラストグラフィ・システムはどんなMRI装置にも後付が可能なシステムであるため,物理的に他のMRIシステムでも実施が可能である. なお,申請者施設が管理するMRI装置は教育備品(診療放射線技師養成所指定規則に準ずる)であるため,故障時には優先的に修理・復旧される備品であり,長期間の故障による障害は発生しにくい.

今後の研究の推進方策

脂肪信号分離方法のDixon法とMRエラストグラフィを融合した新しい手法の検証をボランティア対象に進める. ファントム実験でこの新しい手法は理論通りに機能することがわかっているので,対象をヒトにしても実証は可能であると考える.

次年度使用額が生じた理由

次年度4月にオーストラリアで予定されていた国際会議(ISMRM2020;参加費・旅費等は事前支払いを予定していた)がコロナ・パンデミックにより延期となり,この参加費・旅費が次年度に持ち越される形となった.

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Directional Filter, Local Frequency Estimate and Algebraic Inversion of Differential Equation of Psoas Major Magnetic Resonance Elastography2020

    • 著者名/発表者名
      S Maharjan, T Numano, T Habe, D Ito, T Ueki, K Igarashi, T Maeno
    • 雑誌名

      Open Journal of Medical Imaging

      巻: 10 ページ: 1-16

    • DOI

      10.4236/ojmi.2020.101001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new technique for motion encoding gradient-less MR elastography of the psoas major muscle: A gradient-echo type multi-echo sequence2019

    • 著者名/発表者名
      Numano Tomokazu、Habe Tetsushi、Ito Daiki、Onishi Takaaki、Takamoto Koichi、Mizuhara Kazuyuki、Nishijo Hisao、Igarashi Keisuke、Ueki Takamichi
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance Imaging

      巻: 63 ページ: 85~92

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.mri.2019.08.006

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous acquisition of magnetic resonance elastography of the supraspinatus and the trapezius muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Daiki、Numano Tomokazu、Takamoto Koichi、Ueki Takamichi、Habe Tetsushi、Igarashi Keisuke、Mizuhara Kazuyuki、Nishijo Hisao
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance Imaging

      巻: 57 ページ: 95~102

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.mri.2018.11.011

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Vibration Waveform on MR Elastography2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Michitaka、Numano Tomokazu、Habe Tetsushi、Ito Daiki、Maeno Toshiki、Ueki Takamichi、Igarashi Keisuke、Mizuhara Kazuyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Radiological Technology

      巻: 75 ページ: 239~246

    • DOI

      https://doi.org/10.6009/jjrt.2019_JSRT_75.3.239

    • 査読あり
  • [学会発表] Partial Vibration MR Elastography: Zero-MR phase image MRE2019

    • 著者名/発表者名
      Numano T, Ito D, Mizuhara K, Washio T, Habe T, Igarashi K, Ueki T, Maeno T, Misawa M, Nitta N
    • 学会等名
      International Society for Magnetic Resonance in Medicine ISMRM 27th Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] A robust pulse sequence for simultaneous diffusion MRI and MR elastography (diffusion-MRE)2019

    • 著者名/発表者名
      Ito D, Numano T, Mizuhara K, Washio T, Misawa M, Nitta N, Habe T
    • 学会等名
      International Society for Magnetic Resonance in Medicine ISMRM 27th Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] Bidirectional Filtering for Psoas Major Muscle Magnetic Resonance Elastography2019

    • 著者名/発表者名
      Maharjan S, Numano T, Habe T, Ito D, Ueki T, Igarashi K, Maeno T
    • 学会等名
      International Society for Magnetic Resonance in Medicine ISMRM 27th Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] 剛体振動を利用した大腰筋 MR Elastography 技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      沼野智一, 波部哲史, 伊東大輝, 前野利樹, 高本考一, 水原和行, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] 骨格筋 MR Elastography における Directional-filter の影響2019

    • 著者名/発表者名
      伊東大輝, 沼野智一, 波部哲史, 前野利樹, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] MR Elastography を用いた大腰筋弾性率と断面積の関係2019

    • 著者名/発表者名
      波部哲史, 沼野智一, 伊東大輝, 前野利樹, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] 大腿部 MR Elastography に撮像体位が与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      前野利樹, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] MR Elastography における加振パット内部体積と振動強度の関係2019

    • 著者名/発表者名
      山口璃己, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, 前野利樹, 水原和行
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] MR Elastography における振動位相分割数と振動感度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      坂田大喜, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, 前野利樹, 水原和行
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] 撮像時間を延長せずに振動位相分割数を増加させる方法2019

    • 著者名/発表者名
      竹田賢吾, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, 前野利樹, 水原和行
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] 大腰筋の定量的触診を可能にする新しいMRエラストグラフィ技術2019

    • 著者名/発表者名
      沼野智一, 波部哲史, 伊東大輝, 大西孝明, 高本考一, 水原和行, 西条寿夫, 五十嵐佳佑, 植木貴道, 前野利樹
    • 学会等名
      第29回日本保健科学学会学術集会
  • [学会発表] MR強度画像を利用する新しいMR Elastography技術2019

    • 著者名/発表者名
      沼野智一, 伊東大輝, 水原和行, 鷲尾利克, 波部哲史, 前野利樹
    • 学会等名
      第47回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] 複数の振動位相画像の同時取得: Multi-phase single-shot MR elastography (MPSS-MRE)2019

    • 著者名/発表者名
      伊東大輝, 沼野智一, 波部哲史, 前野利樹, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] MR elastographyによる大腰筋収縮に伴う弾性率変化の検出2019

    • 著者名/発表者名
      波部哲史, 沼野智一, 伊東大輝, 前野利樹, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] 伝播波の波長と撮像時間短縮がMR Elastographyに与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      前野利樹, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第47回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] 大腰筋Magnetic Resonance Elastography技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      沼野智一, 波部哲史, 伊東大輝, 前野利樹, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第27回日本腰痛学会
  • [学会発表] 大腰筋Magnetic Resonance Elastographyの再現性2019

    • 著者名/発表者名
      波部哲史, 沼野智一, 伊東大輝, 前野利樹, Surendra Maharjan, 水原和行, 高本考一, 西条寿夫
    • 学会等名
      第27回日本腰痛学会
  • [学会発表] MR位相画像を利用しない新しいMR Elastography2019

    • 著者名/発表者名
      沼野智一, 伊東大輝, 水原和行, 鷲尾利克, 五十嵐佳佑, 植木貴道, 波部哲史, 前野利樹
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [学会発表] 3Dプリンタを用いたMR Elastography精度評価用補助具の開発2019

    • 著者名/発表者名
      五十嵐佳佑, 沼野智一, 伊東大輝, 植木貴道, 波部哲史, 前野利樹, 高橋光幸
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [学会発表] 拡散及び弾性率情報の同時取得: Diffusion-MRE2019

    • 著者名/発表者名
      伊東大輝, 沼野智一, 水原和行, 鷲尾利克, 三澤雅樹, 新田尚隆
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [学会発表] 伝播波の波長とZero-fill Interpolation ProcessingがMR Elastographyにもたらす影響2019

    • 著者名/発表者名
      前野利樹, 沼野智一, 伊東大輝, 五十嵐佳佑, 植木貴道, 波部哲史, 水原和行
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [学会発表] 大腰筋MR elastography技術の再現性2019

    • 著者名/発表者名
      波部哲史, 沼野智一, 伊東大輝, 五十嵐佳佑, 植木貴道, 前野利樹, 水原和行, 高本孝一
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [学会発表] Multi slice MR Elastographyの梨状筋への応用2019

    • 著者名/発表者名
      植木貴道, 沼野智一, 伊東大輝, 波部哲史, 五十嵐佳佑, 前野利樹, 水原和行, 高本孝一
    • 学会等名
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [産業財産権] 撮影装置2019

    • 発明者名
      沼野智一, 波部哲史
    • 権利者名
      東京都立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-050724

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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