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2014 年度 実施状況報告書

MR画像の自動判別法ならびに特定部位の筋・脂肪量からの運動能力推定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26560361
研究機関立命館大学

研究代表者

伊坂 忠夫  立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (30247811)

研究分担者 栗原 俊之  立命館大学, スポーツ健康科学部, 助教 (10454076)
陳 延偉  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
浜岡 隆文  立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70266518)
西川 郁子  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (90212117)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードスポーツ科学 / スポーツバイオメカニクス
研究実績の概要

研究1:MRI画像自動判別法の開発のため,被験者1名の頭蓋部,腹部,上肢,下肢部の横断画像をT1強調画像法,T2強調画像法,T2Map,拡散強調画像法,2-point Dixon法等の撮像法を駆使して詳細に取得した。従来のCHESS法や脂肪選択IR法と比較して大幅に脂肪抑制の精度が向上した2-point Dixon法を利用すると水・脂肪分離が正確,かつ,高空間分解能で取得できることが確認された。拡散強調画像法では,ADC値(水分の拡散係数)を求め,輝度値やT2値との関係を確認し,脂肪組織と筋組織の明確な違いが確認された。T2Map法では,被験者62名に対して大腿部の横断画像を取得し,大腿四頭筋内のT2値をボクセル数256×128で二次元平面上に画像化した。T1強調画像やT2強調画像では画像内の輝度値にムラが見られることもあるが,Proton-MR-Spectroscopy(1H-MRS)で別に取得した大腿四頭筋内の筋内脂肪量の値とT2値の間にゆるやかな相関があることが確認でき,このことから筋内に存在する脂肪組織がMR画像の輝度値に多少なりとも影響を与える可能性が示唆された。さらに頭蓋部において,T1横断画像の取得にあたり,ボクセル数(512×512,384×384,256×256)やスライス幅(1cm,5mm,2mm,1mm)を変えて撮像し,得られた画像間の画質の違いを確認した。スライス間距離(ギャップ)を変えた画像をデジタル画像処理することによりギャップ中間部の画像が再構築できるかを検討し,一定以上の精度が得られることが確認された。
研究2:大学学部生・大学院生から被験者を募り,また,地域在住の高齢者向けの運動教室の参加者から同意を得られた被験者を対象にして,若年層・中高齢者層のコホートデータを取得した。測定項目は,①血液検査,②体組成,③MRIおよびMRS,④動脈硬化指標,血圧,心電図検査,⑤筋力,⑥柔軟性,⑦最大酸素摂取量,⑧踵骨超音波速度,⑨栄養調査,⑩日常生活身体活動量,⑪ロコモティブシンドロームチェックであった。

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

研究1について,様々な画像法を駆使し,これまでの測定方法では画像内で輝度値がバラつくなどで判別しづらかった部分の筋組織と脂肪組織の区別が明確にできる可能性が示唆された。特に,筋内部に存在する脂肪成分の分類は,T2Mapや1H-MRSを併用することで,T1強調画像やT2強調画像のみで輝度値を基に分割するよりも精度よく区別できる可能性が示唆された。
研究2について,各測定項目を担当する研究協力者や実験補助者が取得したデータを共有するためのコホートデータのデータベースを作成中である。これまでに取得したデータをそのデータベースとしてまとめ,本研究により新たに取得されるデータを順次加えていく予定である。特に,MR画像の解析が遅れているが,研究1で開発される自動判別法を用いることで,この遅れが解消される予定である。

今後の研究の推進方策

すでに多くの磁気共鳴画像装置に実装されているDixon法は水と脂肪を高解像度で分離できるため,筋組織と脂肪組織の分類が可能であるが,1度の撮像枚数は多くかせげないため,ボリュームデータを取得するためには撮像時間が長くなる。そのため,縦断方向の数を減らすなどの工夫が必要である。
本年度は,Dixon法,T2Map,T1強調画像の組み合わせにより,四肢および体幹部の横断面上の筋肉・臓器・脂肪組織の自動判別を可能にする画像処理アルゴリズムを構築する予定である。アルゴリズムが構築されたら,サンプルデータを用いてMRI解析した結果をマニュアル解析と自動判別解析とで比較し,その精度を確認したのち,コホートデータに適用する予定である。
さらに,研究2のコホートデータの取得を同時進行的に行い,幅広い年代の大規模データの作成を進めていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

次年度以降の実験において、作業補助・被験者の人件費および、成果発表の場としての国際学会旅費等が必要となる見込みであり、今年度未使用分を繰り越し処理を行った。

次年度使用額の使用計画

作業補助・被験者の人件費、および、学会出張旅費、実験および資料作成に必要な一般事務消耗品にあてる予定である

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Influence of joint angular velocity on electrically evoked concentric force potentiation induced by stretch-shortening cycle in young adults2015

    • 著者名/発表者名
      Fukutani A., Kurihara T., Isaka T.
    • 雑誌名

      Springer Plus

      巻: 4 ページ: 82

    • DOI

      10.1186/s40064-015-0875-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of muscle length-related electromyography activity of the hip flexor muscles to determine individual muscle contributions to the hip flexion torque2014

    • 著者名/発表者名
      Jiroumaru T, Kurihara T, Isaka T
    • 雑誌名

      Springer Plus

      巻: 3 ページ: 624

    • DOI

      10.1186/2193-1801-3-624

    • 査読あり
  • [学会発表] 男子大学生ゴルフ選手における体幹筋体積の左右非対称性の検討2015

    • 著者名/発表者名
      泉本洋香,栗原俊之,菅唯志,和智道生,伊坂忠夫
    • 学会等名
      京都滋賀体育学会第144回大会
    • 発表場所
      立命館大学・京都
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] EMG pattern of lower extremity muscle for iSAAC a new resistance training machine2014

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yokoi, Toyoyuki Honjo, Naruhiro Shiozawa, Toshiyuki Kurihara, Takatoshi Higuchi, Tadao Isaka
    • 学会等名
      icSPORTS 2014
    • 発表場所
      Rome,Italy
    • 年月日
      2014-10-25
  • [学会発表] 足指筋力と立位姿勢調整機能の関係2014

    • 著者名/発表者名
      栗原俊之、舟木一世、鳥取伸彬、大塚光雄、伊坂忠夫、山内潤一郎
    • 学会等名
      第69回日本体力医学会大会
    • 発表場所
      長崎大学・長崎
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] EMG-angle relationship of hip flexor muscles during maximum isometric hip flexion2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kurihara, T. Jiroumaru, T. Isaka
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Boston,Massachusetts,USA
    • 年月日
      2014-07-09
  • [学会発表] The possibilities of recording the iliopsoas muscle activity by surface EMG2014

    • 著者名/発表者名
      T. Jiroumaru, T. Kurihara, T. Isaka
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Boston,Massachusetts,USA
    • 年月日
      2014-07-09
  • [図書] 進化する運動科学の研究最前線2014

    • 著者名/発表者名
      本城豊之,塩澤成弘,横井星一,栗原俊之,伊坂忠夫
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      (株)エヌ・ティ・エス

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公開日: 2016-05-27  

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