【速報】第45回日本磁気共鳴医学会大会

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学会参加報告書

 

報告者氏名

 

萩原里奈

発表論文タイトル 暗算課題中の脳機能ネットワークの分類と比較
発表論文英タイトル Classification and comparison of functional brain networks during a mental arithmetic task
著者 萩原里奈, 日和悟, 廣安知之
主催 日本磁気共鳴医学会
講演会名 第45回日本磁気共鳴医学会大会
会場 栃木県総合文化センター
開催日程 2017/09/14-2017/09/16

 

 

  1. 講演会の詳細

2017/09/14から2017/09/16にかけて,栃木総合文化センターにて開催されました第45回日本磁気共鳴医学会大会に参加いたしました.この大会は,日本磁気共鳴医学会によって主催された学会で,医療従事者や企業の技術者などのMRIに携わる方が参加して,MRIやMRSにおける多チャンネル化や圧縮センシングなどのハード,ソフト面の最先端の研究成果の情報交換,議論の場となることを目的に開催されています.本研究室からは他に日和先生,M1の石田翔也さんが参加しました.

 

  1. 研究発表
    • 発表概要

私は14日の午後のセッション「fMRI」に参加いたしました.発表の形式はポスター発表で,3分の講演時間と3分の質疑応答時間となっておりました.

今回の発表は,「暗算課題中の脳機能ネットワークの分類と比較」と題して発表いたしました.以下に抄録を記載致します.

【要旨】Participants were classified into two groups based on the functional network during a mental arithmetic task which was constructed with fMRI data. It was revealed that regions with high degree and clustering coefficient in each group were associated with language and visual processing, respectively.

ワーキングメモリ(WM)は日常的な場面で用いられる記憶システムであり,機能的コネクティビティ研究が行われている.しかし,被験者群の脳状態の解明は不十分である.本研究では日常的に用いられ,WM機能が必要となる暗算課題を用いて,被験者群の脳状態を把握した.被験者32名に対して,整数1桁の加算(easyタスク)と3桁の四則演算(difficultタスク)からなる暗算課題時の脳活動をfMRIで計測した.difficultタスクの各被験者の機能的コネクティビティを示す相関行列を用いて被験者を分類した.また,グラフ理論指標のDegree(Deg),Clustering Coefficient(CC)を算出し,difficultタスクの正答率とそれらの指標の相関を検討した.被験者はGroup A(n = 13)とGroup B(n = 19)に分類された.Group Aでは,上側頭回,小脳のDeg,中後頭回,紡錘状回,楔前部,小脳のCCがeasyタスクよりdifficultタスクで有意に高く(p < .05),内的音声の保持と言語処理の領域を中心にネットワークが形成されることが示唆された.Group Bでは楔部,上後頭回,上頭頂小葉,小脳,小脳虫部のDeg,小脳と小脳虫部のCCがdifficultタスクで有意に高く(p < .05),Group Bは注意制御と視覚処理の領域を中心にネットワークが形成されることが示唆された.一方,Group Aにおいては,課題の成績順とグラフ理論指標値の順とは相関がある域が示されなかった.一方,Group Bでは,課題の成績順は下頭頂小葉のDeg値の順との正の相関,海馬傍回のCC値の順とのは負の相関があった(p < .01).成績において注意の制御が重要であり,過去の記憶に関わる領域との結合が弱まることが考えられる.本実験結果より,機能的結合度を用いて被験者分類が可能であり,被験者群の脳状態の違いが示された.

 

  • 質疑応答

今回の講演発表では,以下のような質疑を受けました.

 

・質問内容1

質問者の氏名を控え損ねてしまいました.こちらの質問は,左利きの人は脳状態が異ならないのか,左利きの人はどのグループに属しているか,というものでした.この質問に対する私の回答は,実験する際のボタン押しは右手に統一しており,脳状態が異なる場合は異なるクラスタに分類されると考えていましたが,今回の結果はクラスタに複数名いるクラスタに分類される結果となりましたと回答致しました.

 

・質問内容2

量研機構所属の立花泰彦先生からの質問です.こちらの質問は処理画像を確認し,ざらざらした,撮れていない画像は含まれていないか,というものでした.この質問に対する回答は,処理後の画像は確認できていませんが,体動が大きい画像に関しては除去しましたと回答致しました.

 

  • 感想

3分間という短い時間で,自分自身の研究を解析も含めて説明するのは難しいことを実感しました.全てを理解してもらうのではなく,イメージを伝える大切さを学ぶことができました.また,他の参加者の発表を聴く中で,解析の内容を理解せずに使うのではなく,解析方法を理解してツールボックスなどを使うことの必要性を感じました.MRIの撮像方法に関する知識が不足していることを実感し,理解しながら使用していきたいと思いました.

 

  1. 聴講

今回の講演会では,下記の3件の発表を聴講しました.

 

発表タイトル       : MRIによる脳形態解析のアップデートと注意点

著者                  : 渡邉 啓太 (産業医科大学 放射線科)

セッション名       : 脳神経1

Abstruct            : 高分解能3次元T1強調画像は特別なアプリケーションを必要とせず、日常臨床において幅広く撮像されているが、画像解析技術の進歩により、この画像を用いて様々な脳構造の自動解析が可能となっている。1-2mm程度の細かなvoxel単位で脳容積の解析を行うVoxel based morphometry (VBM)に加えて、皮質厚や脳表面積、海馬や尾状核など深部灰白質構造の形状、海馬亜区域の容積など様々な解析が近年可能となった。また、特定領域の脳容積や皮質厚の相関関係を用いることで、fMRIや拡散テンソルのような脳内ネットワーク解析(Structural covariance network)も可能である。これらの手法は単に疾患における脳形態異常を特定するだけでなく、症状や血液バイオマーカーなどの臨床データと組み合わせた解析により、病態の解明にも繋がる。脳画像解析では画質や撮像条件などの要素が脳形態解析に及ぼす影響について知っておくことが大事である。例えば、高分解能3次元T1強調画像で頻繁にみられるモーションアーチファクトはVBMにおいて脳容積の過小評価をきたし、脳が萎縮していると誤認識される。このモーションアーチファクトは、本邦でアルツハイマー型認知症の補助診断として幅広く利用されているVSRAD(Voxel-Based Specific Regional Analysis System for Alzheimer’s Disease)の解析にも影響を与えるが、VSRADの使用において元画像の画質チェックが十分に行われていない現状がある。本発表では、脳形態解析の手法に関して紹介するとともに、撮像条件および撮像後の画質チェック(Quality control)の考え方について概説する。

この発表はT1強調画像を用いた脳構造における解析の解説でした.構造的なコネクティビティ解析はDTIを用いた解析を今まで考えていましたが,T1強調画像を用いてできるということが興味深い内容でした.また,発表の中で撮像条件は個人差と同程度の影響を及ぼすといいう内容があり,十分に考える必要があると思いました.

 

発表タイトル       : 生理学的ノイズがdefault mode networkに及ぼす影響- resting state fMRI研究 –

著者                  : 吉川 輝(昭和大学 医学部 生理学講座 生体調節機能学部門)

セッション名       : fMRI

Abstruct            : 【要旨】We investigated the influence of physiologic noise on default mode network. rs-fMRI was measured with recording respiration and cardiac rhythm in twelve healthy subjects. Our results suggest that the physiological noise correction significantly increased functional connectivity.

【目的】近年,fMRIで捉えているBOLD signalが,課題を実施しない安静状態においてもいくつかの領域で高まっていることが報告された。これらの領域は比較的共通したパターンを示すことからネットワークが形成されていると考えられデフォルトモードネットワーク(DMN)とよばれている。Resting state fMRIは,安静時においてDMNにて観察される0.1Hz未満の遅い自発的なBOLD signalに着目して,脳内の各領域間で相関係数を算出することで機能的な接続性を解析する手法として使用されるようになった。このBOLD signalには呼吸や心拍などの生理的な活動(生理ノイズ)が影響すると考慮されているが,その詳細は未だ不明な点が多い。そこで本研究は,呼吸や心拍の生理ノイズがDMNの機能的接続性に及ぼす影響を明らかにすることである。【方法】対象は健常成人12名(26.6±9.9歳,男性7名,女性5名)とし,撮像は,荏原病院放射線科(MAGNETOM Trio A Tim System, Siemens)にて行った。撮像中は被験者にフェイスマスクおよび母趾にセンサーを装着してもらい呼吸および脈拍をモニタリングした。得られた生理反応は,DRIFTER TOOLBOX (SPM8)を用いて補正した後,機能的接続性の解析はAutomated Anatomical Labeling (AAL)を用いて主にDMNを関心領域として設定し,自発的なBOLD signalを抽出した後,それぞれの相関係数を求めた。【結果】ほぼ全ての領域で,心拍ノイズを除去することで機能的接続性が有意に高まることが示された。一方,前頭葉や帯状回では,心拍および呼吸ノイズの両方を除去することで接続性が弱まることが示された。【考察】DMNにおけるBOLD signalには,生理ノイズが影響している可能性が示唆された。呼吸は情動によって変化し前頭葉や帯状回は情動に反応する脳領域である。今後はこの情動による呼吸変化の程度,情動の強さ,機能的接続性の増減との関連性を明らかにする必要があると思われる。

この発表はDMNにおける生理学的ノイズによる影響を検討した発表でした.本発表はDMNのみの検討でしたが,他の領域やタスクにおける影響も興味深いと思いました.また,生理学的ノイズが影響するという結果であったため,このノイズに対する処理を考える必要があると感じました.

 

発表タイトル       : 拡散MRIの新しいポテンシャル:コネクトーム応用を中心に

著者                  : 鎌形 康司 (順天堂大学 医学部 放射線科)

セッション名       : 脳神経2

Abstruct            : 拡散MRIは、組織内で拡散する水分子のミクロンスケールの変位を推定することにより、MRIの分解能を大きく超える神経組織の微細構造を評価することを可能とする。近年、ヒューマンコネクトームやneurite orientation dispersion and density imaging (NODDI)、MR g-ratio、Oscillating gradient spin echo (OGSE)法など新たな拡散MRI解析手法により、さらに詳細に神経系の構造・機能を評価することが可能となってきている。コネクトームは生物の神経系の各要素(ニューロン群、脳領野など)の間の詳細な接続状態を表した地図、つまり神経回路の地図のことを表しており、ヒューマンコネクトームの解明は米国、欧州、日本など各国でゲノムプロジェクトに続く新たな国家的なプロジェクトとして位置づけられている。拡散MRIは様々なアルゴリズムによるトラクトグラフィ生成によって脳領野間の構造的な接続状態をin vivoで評価することが可能であり、マクロスケールのヒューマンコネクトーム評価を行うことできる強力なツールである。一方g-ratio は[ (軸索の最大直径) / (軸索+ミエリンの最大直径) ] と定義され、髄鞘形成の尺度であり、白質経路の効率および最大伝導速度を反映する重要な指標である。g-ratioは元々病理学的な測定値であるが、近年拡散MRIを用いた生体脳のMR g-ratioの推定も可能となってきており、脱髄疾患をはじめとする多くの神経疾患応用への期待が高まっている。OGSE法は非常に短い拡散時間で拡散MRIデータの収集することができる。拡散時間の大幅な短縮によって亜細胞スケールで微細構造内の水分子拡散を評価することが可能となり、脳梗塞や腫瘍の性状評価、治療効果評価などへの応用が始まっている。本教育講演ではこれらの新たな拡散MRI技術の概要を解説し、拡散MRIの新たなポテンシャルに言及する。

この発表は拡散MRIを利用した解析の解説でした.構造的コネクティビティにおけるグラフ理論解析は知っている知識でした.また,拡散MRIにおける評価はFA値のみを知っていましたが,NODDIなどの評価値を初めて知り,構造解析について新たに学びたいと思いました.

 

参考文献

  • 第45回日本磁気共鳴医学会大会, http://procomu.jp/jsmrm2017/
カテゴリー: 国内学会, 学会   パーマリンク

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