2020 Fiscal Year Research-status Report
Clinical application of extracellular pH mapping as new quantitative biomarker
| Project/Area Number |
20K16759
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokushima |
|---|
Principal Investigator |
松元 友暉 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (70838151)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 細胞外pH / pH / MRI / 脳腫瘍 / 造影剤 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的では，細胞外pHが各種造影剤の固有緩和能に対してどのように関与するのか機序を明確にすることで，人体における細胞外pHマッピングの基礎的検討を完成し，細胞外pHマッピングの臨床応用への展開を目指す．細胞外pHマッピングを算出するために，In-vitro実験にてpHに依存する造影剤緩和能の関数（以下，pH-緩和能関数）を取得する必要がある．そのため，今年度は，各種MRI造影剤の緩和能が酸性度（pH）によってどのように変化するかを検証するためにIn-vitro実験を繰り返してきた．この検証の結果，pHに対して感度の高い造影剤と低い造影剤があることを確認しており，現段階では，ガドブドロールが臨床使用に適していると考えている．そのため，ガドブドロールにおける，緩和能-pH関係式を数学的に取得している．その上で，患者撮像で取得した緩和能マッピングに上記関係式を適応することで，細胞外マッピングを計算している．また，この細胞外pHを脳腫瘍患者に適応することで，脳腫瘍の悪性度に応じてpHが低下することを実証した．しかし，細胞外pHマッピングを適応した患者数があまり多くないこともあり，今後細胞外pHの適応数を増やしながら妥当性について検証する必要がある．また，計算精度や定量性の向上のため，人口知能を用いたフレームワークも開発に着手しているところである．
以上を検討しながら，細胞外pHの臨床展開にむけて，準備を整えている．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現段階では，pHに依存する造影剤緩和能に関して検討を行っており，造影剤の分子構造によって，pH依存性が異なることを非線形関数にて確認できている．また，患者撮像で取得した緩和能マッピングに上記関数を適応することで，細胞外マッピングの可視化することができた．さらに，細胞外pHが脳腫瘍悪性度に応じて低下することも確認できている．上記により，現段階では，概ね予定通りに進展したと考える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在，細胞外pHマッピングは脳中枢神経腫瘍・転移性脳腫瘍に限定しているが，十分な確証が得られれば，他部位の腫瘍について細胞外pHマッピングが適応できるか検証を行う．本研究手法は検査部位を限定しないため，造影剤検査の際，様々な部位への適応が期待される．例えば，乳房MRI検査において良悪性の鑑別診断や病変範囲の同定に造影剤がしばしば使用されるため細胞外pHマッピングが有用であると考える．そして，得られた研究成果を社会に向けて広く発信するために，国内学会および国際会議を中心とした成果発表，英文誌への論文投稿での成果報告を行うつもりである．
|
| Causes of Carryover |
当初購入を予定していた，ワークステーションPCやグラフィックカードが必要なくなったため．また，学会参加費・渡航費が新型コロナウイルスの影響により，不要になったため．
造影剤緩和能とpH依存性を詳細検証する際に，多くの造影剤が必要となる．このような状況から，薬剤購入費として使用する予定である．また，人工知能アルゴリズムを細胞外pHマッピングに組み合わせる場合，開発者を募りアルゴリズムを開発する必要がある．そのため，謝金も含めて人工知能アルゴリズムの開発代に充てる予定である．
|
Research Products
(5 results)
