| 研究課題/領域番号 |
21K17548
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
伊東 大輝 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 客員研究員 (60881472)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | MRエラストグラフィ / 腱板断裂 / 肩 / 筋肉 / MRI / 硬度 / 再現性 / 自動測定 |
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| 研究実績の概要 |
MRエラストグラフィ（MRE）とは振動が組織に伝わる様子をMRIを用いて画像化し、弾性率 (硬さ) を反映させた弾性率画像を得る画像診断技術である。腱板筋群（棘上筋・棘下筋・小円筋・肩甲下筋）においては、棘上筋や肩甲下筋など触診での直接的な評価が困難な筋肉が存在するため、MREが「腱板筋群の硬度評価」に最適な方法論と考えている。
MREにおいて正確な弾性率評価を行うためには、伝播波の反射や干渉の影響が小さい領域を選択して測定する必要がある。現在、その領域選択は評価者に委ねられており、評価者間の再現性低下が問題となっている。特に、腱板筋群などの筋肉を対象とするMREでは、筋線維の異方性も考慮する必要があるため、評価者による主観的な評価では不正確な測定となる恐れがある。そこで、弾性率の測定領域を自動的に抽出する新しいアルゴリズムを開発し（Magn.Reson.Imaging 2022;85:133-140）、それに関与する弾性率領域推定技術の特許申請（特願2021-113419）を行った。この技術を腱板筋群のMREに応用することで、弾性率測定に関する正確性および再現性を大幅に向上できる可能性がある。
腱板筋群のMREを達成するためには、腱板筋群に効果的な振動を加える必要がある。その手段として、肩甲骨を直接加振する方法を考案し、それを実践した。具体的には、肩甲骨の形状に合わせた振動パッドを3Dプリンタにより自作し、適切な方法で固定することで、肩甲骨への加振を実現させた。現在、腱板筋群の中でも、棘上筋・棘下筋・小円筋には反射や回折の少ない明瞭な波が伝播する様子を可視化できている。肩甲下筋においては、反射や回折が確認されるため、振動パッドの形状や撮像条件などの検証を行うことで、より正確に弾性率を算出できる腱板筋群MREの開発を進めていく。
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| 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
MREは大きく分けて「撮像」と「画像解析」の2つのステップがある。腱板筋群MREは国際的に見てもこれまでに実施されていない新技術であるため、「撮像」と「画像解析」の両方の技術開発が必要である。本年度は、「撮像」のステップを中心に研究を進める予定であったが、被検者の確保にCOVID-19の影響があったため、「画像解析」のステップを中心に実施した。その結果、弾性率測定を自動化する画像解析技術を開発し（Magn.Reson.Imaging 2022;85:133-140）、それに付随する弾性率領域推定技術の特許申請（特願2021-113419）を行った。また、「撮像」のステップにおいても研究を進めており、棘上筋・棘下筋・小円筋に対しては十分な精度でMREを実行できる見込みがたっている。したがって、当初の研究計画での研究順序が少なからず入れ替わったものの、全体的な進歩状況は「おおむね順調に進展している」といえる。申請者がMREの撮像から画像解析まで、全て独立して研究を進められる知識・技術を有していたため、COVID-19のような不測の事態においても対応が可能であったと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
腱板筋群MREの精度を高めるための振動パッドの開発および撮像条件の検証を昨年度から引き続き行う。棘上筋・棘下筋・小円筋に関しては、昨年度に伝播波の画像化に成功しているが、さらなる精度の向上を目的とし、撮像条件の改良を中心に進めていく。肩甲下筋に関しては、伝播波の画像化が不十分であるため、振動パッドの形状開発や配置位置等の加振方法の改良を中心に行う。上記内容の改良・検証が終わり次第、適切な条件をもってvolunteer studyを実施する。今後に続く調査の正確性を高めるためにも、まずは「20歳代・一般的な体型・男性」に対象者を限定し、平均的な腱板筋群の硬さを調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の影響で発表を予定していた国際会議に参加することができなかった。これにより、旅費の発生がなくなった。またCOVID-19による被検者確保が困難となったため、その影響が小さい画像解析研究を中心に進めていた。よって、加振器具の調整に関わる出費が予定より少なくなった。今後のCOVID-19がどのような影響を及ぼすかどうか不明であるが、研究成果発表のための国際会議費用と加振器具調整用、今後のvlunteer studyに必要な費用を次年度に持ち越す。
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