認知症の早期診断と検査時間の大幅短縮を可能とするMRI検査法の開発
北海道大学(以下、北大)と(株)日立製作所(以下、日立)は、このたび、国立研究開発法人日本医療研究開発機溝(AMED)から「認知症の早期診断・早期治療のための医療機器開発プロジェクト」を受託した。2016年11月から2019年3月まで、北大と日立はQSM(鉄濃度定量の分布を解析する手法)(*1)とVBM(脳の萎縮の程度を客観的に評価する手法)(*2)を組み合わせたハイブリッド撮像・解析による、認知症の早期診断および検査時間の大幅な短縮が可能となる新たなMRI検査法の研究開発を共同で進める。
日本では、2025年に認知症の患者数は約700万人、認知症の前段階の軽度認知障害(MCI)(*3)の人数を含めると約1,300万人に上ると予想されている(*4)。中でも認知症の約半数を占めるアルツハイマー型認知症は、早期発見できれば、投薬などで症状の進行を抑えることができるため、早期診断方法の確立が期待されている。
北海道大学病院(以下、北大病院)では認知症を含め、さまざまな病気のMRI検査法の先端的な臨床研究を行っている。認知症の診療において行われるMRI検査は、SPECT(*5)などの核医学的検査と比較して放射線被ばくがないため、日常診療に多く用いられており、脳の形態変化から、アルツハイマー型認知症の診断を行う。特に、脳の特定部位の萎縮を客観的に評価するVBMは、軽度認知障害の診断やアルツハイマー型認知症への移行予測において、一定の有用性が報告されているものの、VBMだけでは認知症と確定することが難しいため、MRI検査のさらなる開発・発展が必要とされている。
一方、日立は2011年から、新しいMRI計測技術の一つである、鉄濃度定量の分布を解析するQSMの開発を行ってきた。アルツハイマー型認知症では大脳基底核や扁桃体などの特定領域に鉄が沈着し、磁化率変化が生じることが報告されていることから、QSMとVBMを組み合わせた解析を用いることで、軽度認知症段階での診断、アルツハイマー型認知症への移行予測などにおいて、高い精度の検査が可能になると見込んでいる。
しかし、現在のMRI検査においては、VBMに必要な高精細3次元T1強調像(*6)と、QSMに必要な磁化率強調画像の両方を取得するのに撮像時間が10分以上、解析時間に約20分かかる。また、患者の体動により撮像画質に劣化が生じるため、患者は10分以上、検査中に静止する必要がある。そのため、患者負担の低減および撮像画像の高精度化の実現には、検査時間の短縮が求められている。
本プロジェクトでは、QSMとVBMの同時撮像ができるハイブリッド撮像法を新たに開発し、撮像時間を現在の10分以上から5分前後に短縮するほか、QSMとVBMのハイブリッド解析法を開発して、解析時間を大幅に短縮することもめざす。これらの撮像法や解析法は、北大病院において臨床研究を行いながら開発を進め、さらに、その他のMRI検査法の結果を組み合わせて、撮像画像を総合的に解析することで、健常人と軽度認知障害患者の鑑別診断、健常人とアルツハイマー型認知症患者の鑑別診断などにおいて、さらなる解析精度向上も図っていく。これらを達成することで、患者の身体的負担を低減させながら、高精度に検査を行い、認知症の早期発見に貢献できると考えている。
北大と日立はこれまで、医学・工学分野における両者の優れた技術や知識を活用し、未来創薬・医療イノベーション拠点形成や陽子線がん治療システムなど多くの共同開発で成果を挙げてきた。今後も、本プロジェクトで開発される技術をもとに、日立は本プロジェクト終了後5年以内にハイブリッド撮像法を搭載したMRIシステムの製品化とともに、ハイブリッド解析法のソリューション提供をめざし、北大病院では、認知症の早期診断法の確立と検証を進め、認知症の進行抑制や発症予防に役立てていく。
*1 QSM(Quantitative Susceptibility Mapping):鉄濃度定量の分布を解析する手法で、パーキンソン病などの神経変性疾患の早期鑑別診断に活用されている。
*2 VBM(Voxel Based Morphometry):MRIの3次元画像から脳の萎縮の程度を客観的に評価する手法。
*3 MCI(Mild Cognitive Impairment):認知症の前段階の軽度認知障害。
*4 2015年厚生労働省統計。
*5 SPECT:(Single photon emission computed tomography):特定の組織に集積する放射性医薬品を体内に投与し、放射線の分布状況を画像化する診断法。
*6 T1強調像:水分以外を強調する画像。脂肪などは白く、水分は黒く表現される。身体的な構造が見やすい特徴を持つ。
●お問い合わせ
国立大学法人 北海道大学病院 放射線診断科 工藤與亮
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URL:http://rad.med.hokudai.ac.jp/
(株)日立製作所 ヘルスケアビジネスユニット 診断システム事業部[担当:尾藤]
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