2020 Fiscal Year Research-status Report
脱髄性疾患に対する統合的定量ミエリンイメージングの開発
| Project/Area Number |
20K07997
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokushima |
|---|
Principal Investigator |
金澤 裕樹 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (80714013)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ミエリン / MRI / MWF / MT / DKI / VBM |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，核磁気共鳴画像法（MRI）から算出できる緩和時間，磁化率，拡散係数，磁化移動の定量パラメータに着目した統合的ミエリンイメージング手法を開発し，脱髄疾患に対してミエリン含有量の定量解析を行うことである．令和2年度は，緩和時間および磁化移動（Magnetization Transfer：MT）解析を用いたMyelin Water Fraction（MWF）画像の構築およびDiffusion Kurtosis Imaging（DKI）解析による白質構造の同定の研究を中心に，研究代表者の所属施設にあるMRI装置を用いて実施した．
緩和時間およびMT解析を用いたMWF画像の構築の研究については，ファントム実験と同意が得られた健常ボランティア10名による検討を行った．agarとNaCl水溶液の2層構造のファントムを作成した検討では，スピンエコー法とグラディエントエコー法を用いたT2緩和時間計測法においてMWFの算出値が異なり，取得するパルスシーケンスによって適切なカットオフ値を設定する必要があることがわかった．その後，10名の健常ボランティアデータに適応することができた．また，MT解析に関しては，Quantitative Parameter Mapping（QPM）-MRIから取得されたT1値およびプロトン密度を利用した数理手法を開発し，MT交換率マップを作成することに成功した．
次にDKI解析による白質構造の同定の研究に関しては，健常ボランティアによる検討を行った．13名の各DKIパラメータの標準脳を作成し，Voxel Based Morphometry（VBM）およびTract-Based Spatial Statistics（TBSS）解析を行い，白質構造の統計量および空間的つながりを評価することができた．VBMおよびTBSSの手法を取り入れることにより，畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を用いた統合的定量ミエリンマップの構築の準備を進める事ができた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
T2緩和時間計測法においてMWFの算出手法の検討において，パルスシーケンスの選択，エコー時間の設定，そしてMWF値導出に係る数理手法に関して概ね検討し定量的に評価することができた．MT解析に関しては，数理手法の開発には成功したが，その導出パラメータ値の脳構造における解釈については検討不順分であった．DKIを用いた白質構造の同定に関しては，神経構造の空間的つながりを評価でき，統計学的な特徴量として導出できた．以上より，一定成果があるものの一部検討不十分なため，やや進捗が遅れている状況であると考える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は，MT解析に関して引き続きファントム実験や数値シミュレーションによる検討を行う予定である．ファントム実験に関しては，過去に報告があった定量的MT解析と比較する．そして数値シミュレーションは，導出に使用するパラメータやMR画像の信号が導出パラメータに影響を与えるかをモンテカルロ法を用いて検討する．さらに，CNNを用いた統合的定量ミエリンマップに関するデータベースの構築およびプログラム開発に着手する予定である．VBMで使用するアルゴリズムは，SPM12のDARTEL法を用い手検討を行い，CNN構築アルゴリズムには，AlexNet，LesNet，U-Netなどを比較し検討する．
|
| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症の影響により，当該年度に開催された国内及び国際会議が全てオンライン開催に変更になり旅費を使用しなかったため，次年度使用計画が生じた．今後も学会発表はオンライン開催が主体となることが予想されるため，翌年度分として請求した研究費と合わせて，オンライン開催に必要な物品購入として使用予定である．
|
