JP6966828B2 - 運動機能の状態を評価するための方法、プログラム及び装置 - Google Patents
運動機能の状態を評価するための方法、プログラム及び装置 Download PDFInfo
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Description
(項目1) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得るステップと、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行うステップと
を含む、前記患者の運動機能の状態を評価する方法。
(項目2) 前記生理指標値が、拡散テンソル画像(DTI)法または拡散尖度画像(DKI)法によって得られる前記患者の脳の拡散強調画像から得られる、項目1に記載の方法。
(項目3) 前記生理指標値が、FA(fractional anisotropy)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目4) 前記関心領域が脳の中心前回に設定される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目5) 前記運動機能の状態が、再生治療後の運動機能の状態である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目6) 前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の外側表面領域を関心領域として得られる、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目7) 前記演算を行うステップが、前記生理指標値/前記対照生理指標値で表される値を算出する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目8) 前記演算を行うステップが、算出された前記患者の運動機能の状態を示す値を、予め用意された、患者の運動機能の状態を示す値と運動機能回復度とを変数とする回帰直線に代入することで、前記患者の運動機能の状態を評価する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目9) 前記演算を行うステップが、算出された前記患者の運動機能の状態を示す値を、予め用意された基準値と比較することで、前記患者が再生治療後に所望の運動機能回復度に達する見込みの高低を算出する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目10) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、前記方法は以下の工程:
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含む、プログラム。
(項目11) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、前記方法は以下の工程:
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含む、記録媒体。
(項目12) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価するシステムであって、
前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得る手段と、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う手段と
を含む、システム。
(項目13) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の拡散強調画像において、損傷半球側の外側表面領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の外側表面領域を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする、画像解析装置。
(項目14) 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳を撮像する核磁気共鳴撮像部と、
核磁気共鳴撮像部が取得したエコーデータから拡散強調画像を生成する画像生成部と、
拡散強調画像において、損傷半球側の外側表面領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の外側表面領域を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする、MRI装置。
(1) 脳局所損傷を有する患者の脳の拡散テンソル画像において、損傷半球側の中心前回を第1関心領域として、及び非損傷半球側の中心前回を第2関心領域として設定するステップと、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける異方性比率である損傷半球側FA及び非損傷半球側FAを算出するステップと、
損傷半球側FA/非損傷半球側FAで表されるrFAを算出するステップと、
算出されたrFAに基づいて、再生治療後の当該患者の運動機能回復を予測するための演算を行うステップと
を含む、当該患者の再生治療後の運動機能回復を予測する方法。
(2) 前記演算を行うステップが、算出されたrFAを、予め用意されたrFAと運動機能回復度とを変数とする回帰直線に代入することで、当該患者の再生治療後の運動機能回復度の予測値を算出するステップである、(1)に記載の方法。
(3) 前記演算を行うステップが、算出されたrFAを、予め用意された基準rFAと比較することで、当該患者が再生治療後に所望の運動機能回復度に達する見込みの高低を算出するステップである、(1)に記載の方法。
(4) コンピュータに、
脳局所損傷を有する患者の脳の拡散テンソル画像において、損傷半球側の中心前回を第1関心領域として、及び非損傷半球側の中心前回を第2関心領域として設定する処理と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける異方性比率である損傷半球側FA及び非損傷半球側FAを算出する処理と、
損傷半球側FA/非損傷半球側FAで表されるrFAを算出する処理と、
算出されたrFAに基づいて、再生治療後の当該患者の運動機能回復を予測するための演算を行う処理と
を実行させるための、当該患者の再生治療後の運動機能回復を予測するためのプログラム。
(5) 前記演算を行う処理が、算出されたrFAを、予め用意されたrFAと運動機能回復度とを変数とする回帰直線に代入することで、当該患者の再生治療後の運動機能回復度の予測値を算出する処理である、(4)に記載のプログラム。
(6) 前記演算を行う処理が、算出されたrFAを、予め用意された基準rFAと比較することで、当該患者が再生治療後に所望の運動機能回復度に達する見込みの高低を算出する処理である、(4)に記載のプログラム。
(7) (4)〜(6)のいずれか一項に記載のプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
(8) 脳局所損傷を有する患者の脳の拡散テンソル画像において、損傷半球側の中心前回を第1関心領域として、及び非損傷半球側の中心前回を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける異方性比率である損傷半球側FA及び非損傷半球側FAを算出するFA算出部と、
損傷半球側FA/非損傷半球側FAで表されるrFAを算出するrFA算出部と、
算出されたrFAに基づいて、再生治療後の当該患者の運動機能回復を予測するための演算を行う回復予測演算部と
を備えることを特徴とする、画像解析装置。
(9) 脳局所損傷を有する患者の脳を撮像する核磁気共鳴撮像部と、
核磁気共鳴撮像部が取得したエコーデータから拡散テンソル画像を生成する画像生成部と、
拡散テンソル画像において、損傷半球側の中心前回を第1関心領域として、及び非損傷半球側の中心前回を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける異方性比率である損傷半球側FA及び非損傷半球側FAを算出するFA算出部と、
損傷半球側FA/非損傷半球側FAで表されるrFAを算出するrFA算出部と、
算出されたrFAに基づいて、再生治療後の当該患者の運動機能回復を予測するための演算を行う回復予測演算部と
を備えることを特徴とする、MRI装置。
以下に本開示の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本開示のよりよい理解のために提供されるものであり、本開示の範囲は以下の記載に限定されるべきでない。したがって、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本開示の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本開示の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができる。
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含む、プログラムが提供される。
本開示の他の局面において、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、前記方法は以下の工程:
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含む、記録媒体が提供される。
前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得る手段と、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う手段と
を含む、システムが提供される。
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする、画像解析装置が提供される。
核磁気共鳴撮像部が取得したエコーデータから拡散強調画像を生成する画像生成部と、
拡散強調画像において、損傷半球側の外側表面領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の外側表面領域を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする、MRI装置が提供される。
北海道大学病院治験審査委員会の承認を受け、以下の研究を実施した。
(1)対象患者
脳梗塞急性期(発症早期)の患者であって、同意取得時における年齢が20歳以上、80歳未満である;同意取得時において脳梗塞発症後14日以内である;内頚動脈灌流域に生じた脳梗塞である;脳梗塞発症前のmRSが0又は1である;脳梗塞による中等〜重度の神経症状(NIHSS(NationalInstitutes of Health Stroke Scale):≧6)を有する(ただしNIHSSの「5.上肢の運動」と「6.下肢の運動」項目において総計6点以上であること)という5つの基準を満たし、所定の除外基準に抵触せず、かつ本研究に同意が得られた患者6名を対象とした。患者6名中5名は、出血性梗塞、すなわち脳出血を伴った脳梗塞の患者であった。
症例登録後、速やかに患者の骨髄を採取し、北海道大学病院臨床研究開発センター細胞プロセッシング室において細胞培養および骨髄幹細胞の調製を施行した。調製した骨髄幹細胞(2000万個又は5000万個/患者)を、骨髄採取の3〜5週後に患者の脳内に直接投与した。
患者の運動機能は、Bathel Index(BI)、Fugl-Meyer Assessment (FMA)を用いて評価した。これらの指標は日本脳卒中学会の出している脳卒中治療ガイドライン2015の脳卒中リハビリテーション評価の項で用いる様に勧められているものである。運動機能評価は、症例登録時(脳梗塞後14日目)、細胞投与7日前(脳梗塞後平均50日)、細胞投与後1ヶ月、細胞投与後3ヶ月、細胞投与後6ヶ月、細胞投与後12ヶ月の時点で行った。急性期治療がほぼ終了した亜急性期(脳梗塞発症から10日〜50日、以下亜急性期)のBI及びFMAの評点を、細胞投与後12ヶ月(本申請の時点で12ヶ月に至っていない患者(女E及び女F)は6ヶ月、以下慢性期)のBI及びFMAの評点から減算したΔBI及びΔFMAを運動機能回復度とした。
それぞれの患者について、亜急性期及び慢性期に相当する時期に、脳のDTI画像を撮影した。撮影はMRI装置(3T Achieva TX(Philips Medical Systems))をデフォルトの設定(b=0, 1000 s mm-2, TR/TE = 5032/ 85 msec, NEX = 1, voxel size =3 x 3 x3 mm3, no. of slices = 43, 32 diffusion gradient directions)で用いて行った。
MRI装置に付属の画像解析ソフトウェア(MRFiber Trak, Extended MR Work Space version 2.6.3.4)を用いて、minimal FAを0.15から0.18に、maximumangle changeを25°に変更した以外はデフォルトの設定を用いてDTI画像を解析した。
患者背景及びDTI撮影時期を含めた運動機能評価結果を表1に示す。また、算出されたFA及びrFAを表2~4に、rFAと運動機能回復度ΔBIとをプロットした散布図を図6〜8に、rFAと運動機能回復度ΔFMAとをプロットした散布図を図9〜11に示す。表中の「−」は、閾値を超えるFAが算出されなかったことを示す。
脳梗塞患者における細胞投与治療効果を、高精度かつ測定者の経験等に依存せずに予測可能な拡散画像の指数を得るために拡散尖度画像(DKI)法を用いた。本実施例では、拡散尖度画像(DKI)法による主な指数のマップを作成し、標準脳に変換した後、両側中心前回と内包後脚の各々の値を測定した。
本実施例においては、BIおよびFMA以外の指標(modified Rankin Scale (mRS)、National Institute of Health StrokeScale (NIHSS), functional independence measure (FIM))を用いて運動機能との相関を評価した。運動機能評価は、症例登録時(脳梗塞後14日目)、細胞投与7日前(脳梗塞後平均50日)、細胞投与後1年の時点で行った。結果を表6に示す。
以上のように、本開示の好ましい実施形態を用いて本開示を例示してきたが、本開示は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願及び他の文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。本願は、日本国特許庁に2019年9月30日に出願された特願2019−181051に対して優先権主張をするものであり、その内容はその全体があたかも本願の内容を構成するのと同様に参考として援用される。
10 核磁気共鳴撮像部
20 コンピュータ
21 インターフェース部
22 入力部
23 記憶部
231 エコーデータ記憶部
232 再構成画像記憶部
233 DTI画像記憶部
234 参照情報記憶部
24 演算部
241 画像生成部
241a 画像再構成部
241b DTI画像生成部
242 画像解析部
242a 関心領域設定部
242b FA算出部
242c rFA算出部
242d 回復予測演算部
25 出力部
26 制御部
Claims (14)
- 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得るステップと、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行うステップと
を含み、前記関心領域が脳の中心前回に設定される、前記患者の運動機能の状態を評価する方法。 - 前記生理指標値が、拡散テンソル画像(DTI)法または拡散尖度画像(DKI)法によって得られる前記患者の脳の拡散強調画像から得られる、請求項1に記載の方法。
- 前記生理指標値が、FA(fractional anisotropy)値を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記運動機能の状態が、再生治療後の運動機能の状態である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の中心前回を関心領域として得られる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記演算を行うステップが、前記生理指標値/前記対照生理指標値で表される値を算出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記演算を行うステップが、算出された前記患者の運動機能の状態を示す値を、予め用意された、患者の運動機能の状態を示す値と運動機能回復度とを変数とする回帰直線に代入することで、前記患者の運動機能の状態を評価する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記演算を行うステップが、算出された前記患者の運動機能の状態を示す値を、予め用意された基準値と比較することで、前記患者が再生治療後に所望の運動機能回復度に達する見込みの高低を算出する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、前記方法は以下の工程:
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含み、前記関心領域が脳の中心前回に設定される、プログラム。 - 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、前記方法は以下の工程:
前記コンピュータに、前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得させるステップと、
前記コンピュータに、前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行わせるステップと
を含み、前記関心領域が脳の中心前回に設定される、記録媒体。 - 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の運動機能の状態を評価するシステムであって、
前記患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得る手段と、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う手段と
を含み、前記関心領域が脳の中心前回に設定される、システム。 - 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の拡散強調画像において、損傷半球側の外側表面領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の外側表面領域を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備え、前記第1関心領域および前記第2関心領域が脳の中心前回に設定されることを特徴とする、画像解析装置。 - 脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳を撮像する核磁気共鳴撮像部と、
核磁気共鳴撮像部が取得したエコーデータから拡散強調画像を生成する画像生成部と、
拡散強調画像において、損傷半球側の外側表面領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の外側表面領域を第2関心領域として設定する関心領域設定部と、
第1関心領域及び第2関心領域のそれぞれにおける損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値を算出する生理指標値算出部と、
損傷半球側生理指標値と非損傷半球側生理指標値とを比較して、当該患者の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行う演算部と
を備え、前記第1関心領域および前記第2関心領域が脳の中心前回に設定されることを特徴とする、MRI装置。 - 患者の再生治療後の運動機能の状態を評価する方法であって、
脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の損傷半球側の外側表面領域を関心領域とした生理指標値を得るステップと、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記患者の再生治療後の運動機能の状態を示す値を算出するための演算を行うステップと
を含み、前記関心領域が脳の中心前回に設定され、
前記生理指標値が、FA(fractional anisotropy)値を含み、かつ拡散テンソル画像(DTI)法または拡散尖度画像(DKI)法によって得られる前記患者の脳の拡散強調画像から得られるものであり、
前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の中心前回を関心領域として得られるものであり、
前記演算を行うステップが、前記生理指標値/前記対照生理指標値で表される値を算出し、かつ算出された前記患者の再生治療後の運動機能の状態を示す値を、予め用意された、患者の再生治療後の運動機能の状態を示す値と運動機能回復度とを変数とする回帰直線に代入することで、前記患者の再生治療後の運動機能の状態を評価する、方法。
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