JP7177429B2 - Early diagnosis of dementia by brain MRI examination - Google Patents

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Description

本発明は、認知症並びにその前駆状態である軽度認知障害(MCI:Mild Cognitive Impairment)及び自覚的認知障害(SCI:Subjective Cognitive Impairment)の早期診断に関する。 The present invention relates to early diagnosis of dementia and its precursors, mild cognitive impairment (MCI) and subjective cognitive impairment (SCI).

現在、核磁気共鳴画像法(MRI)装置の性能向上により、高分解能でのニューロンのイメージングが可能になっている。拡散テンソル画像(DTI: diffusion tensor imaging)は、生体内における水分子の拡散の方向性を強調化した画像である。水分子は神経線維のない状態では等方性拡散を示すが、神経線維がある場合は神経線維に沿った異方性拡散を示す。DTIにおいては、水分子の拡散異方性を捉えることにより、神経の走行を可視化することができ、神経の損傷や損傷した神経の改善を評価することができる。 Improvements in the performance of magnetic resonance imaging (MRI) equipment have made it possible to image neurons at high resolution. Diffusion tensor imaging (DTI) is an image that emphasizes the directionality of diffusion of water molecules in vivo. Water molecules exhibit isotropic diffusion in the absence of nerve fibers, but anisotropic diffusion along nerve fibers in the presence of nerve fibers. In DTI, by capturing the diffusion anisotropy of water molecules, it is possible to visualize the running of nerves and evaluate nerve damage and the improvement of damaged nerves.

DTIでは、拡散異方性をFA値(フラクショナル アニソトロピー(異方性率(異方性度):fractional anisotropy)値)という指標で表すことができる。 In DTI, diffusion anisotropy can be represented by an index called FA value (fractional anisotropy) value.

FA値が神経組織の微細組織構造の変化を他の拡散テンソル指標のAD(axial diffusivity:軸方向拡散能)やMD(mean diffusivity:平均拡散能)と共に正確に反映することは良く知られているが、認知症の診断、特に最近問題になっている軽度認知障害(MCI)又は自覚的認知障害(SCI)の鑑別診断能力についてはMDやADに劣るとされている(非特許文献1)。ただし、これらの論文はFA値の最大の特徴である一方向性の神経線維内での水分子の拡散程度を反映する能力を無視し、多方向性能力を持つ上記諸指数が有利となる固定関心領域(ROI)の中でのみ測定を行なっているのが誤った結論の原因であると思われる。 It is well known that the FA value accurately reflects changes in the microstructural structure of nerve tissue together with other diffusion tensor indices AD (axial diffusivity) and MD (mean diffusivity). However, the ability to diagnose dementia, particularly mild cognitive impairment (MCI) or subjective cognitive impairment (SCI), which has recently become a problem, is said to be inferior to MD and AD (Non-Patent Document 1). However, these papers neglected the ability to reflect the degree of diffusion of water molecules in unidirectional nerve fibers, which is the most important feature of the FA value, and fixed the above indices with multidirectional ability to be advantageous. The erroneous conclusions appear to be due to measurements being made only within the region of interest (ROI).

Nir et al, Neuroimage.Clinical 3, 180-195,2013Nir et al, Neuroimage. Clinical 3, 180-195, 2013

従来の認知症又は認知症前駆状態の診断法の主流にある問答式は、極めて主観的となる可能性がある手法である。該方法は、精度と安定性に問題があった。さらに、面談によるテストを完全に施行するには、患者の協力を必要とし、また試験には長時間が必要であった。認知症患者にこのようなテストを課すことは容易ではなく、治療に関する必要な情報がえらないまま漫然と治療が続けられることがあった。 The question-and-answer format that predominates in conventional dementia or predementia diagnosis is a potentially highly subjective approach. The method had problems with accuracy and stability. In addition, the full implementation of face-to-face testing required patient cooperation and required long testing times. It is not easy to impose such a test on dementia patients, and sometimes the treatment is continued aimlessly without obtaining the necessary information about the treatment.

本発明は、認知症及びその前駆状態である軽度認知障害(MCI)又は自覚的認知障害(SCI)等の症例も含めて、より早期に且つ科学的に的確に診断と治療を行うための方法の提供を目的とする。 The present invention is a method for early and scientifically accurate diagnosis and treatment, including cases of dementia and its precursors, such as mild cognitive impairment (MCI) and subjective cognitive impairment (SCI). for the purpose of providing

本発明者は、認知症や認知症の前駆状態を正確に検出するために、早期でも検出可能な確実な診断法、比較的に緩如に経過する症状経過を把握、評価し、さらにその後の変化の予見等を含めた総合的且つ科学的な方策の開発について鋭意検討を行った。 The present inventors, in order to accurately detect dementia and prodromal state of dementia, a reliable diagnostic method that can be detected even at an early stage, comprehend and evaluate the course of symptoms that progress relatively slowly, and then Intensive studies were conducted on the development of comprehensive and scientific measures, including the prediction of changes.

本発明者らは、被験体の脳側頭葉海馬領域における拡散テンソル画像から神経線維を追跡し、神経線維のトラクト面積を解析することにより、被験体において認知症又は認知症前駆状態を検出する方法において、被験体の脳側頭葉海馬における神経線維のトラクトを抽出した拡散テンソル画像を生成するときに、抽出した神経線維のトラクトが通過するように、一定間隔で5つの関門を設け、かつFA(フラクショナル アニソトロピー)値を0.2に設定し、得られた画像の神経線維のトラクト面積を測定することにより、該測定値を指標として、認知症又は認知症の前駆状態を客観的に検出できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 We detect dementia or prodementia in a subject by tracing nerve fibers from diffusion tensor images in the brain temporal hippocampal region of the subject and analyzing the tract area of the nerve fibers. In the method, five barriers are provided at regular intervals through which the extracted nerve fiber tracts pass when generating a diffusion tensor image extracting the nerve fiber tracts in the temporal lobe hippocampus of the subject, and By setting the FA (fractional anisotropy) value to 0.2 and measuring the tract area of nerve fibers in the obtained image, it is possible to objectively detect dementia or a prodromal state of dementia using the measured value as an index. This led to the completion of the present invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1] 被験体の脳側頭葉海馬領域における拡散テンソル画像から神経線維を追跡し、神経線維のトラクト面積を解析することにより、被験体において認知症又は認知症前駆状態を検出する方法であって、
(i) 被験体の脳側頭葉海馬における神経線維のトラクトを抽出した拡散テンソル画像を生成する工程、
(ii) (i)で抽出した神経線維のトラクトが通過するように、一定間隔で5つの関門を設ける工程、
(iii) FA(フラクショナル アニソトロピー)値を0.2に設定して、海馬領域の神経線維を抽出した画像を得る工程、
(iv) (iii)で得られた画像のピクセル数から神経線維のトラクトの面積を測定する工程、及び
(v) 神経線維のトラクト面積の測定値に基づいて、認知症又は認知症前駆状態を検出する工程、
を含む方法。
[2] 認知症前駆状態が、軽度認知障害(MCI:Mild Cognitive Impairment)又は自覚的認知障害(SCI:Subjective Cognitive Impairment)である、[1]の方法。
[3] 海馬領域が海馬及び海馬傍回領域である、[1]又は[2]の方法。
[4] 海馬領域の神経線維を抽出した画像が側面像(lateral view)及び軸方向像(axial view)である、[1]~[3]のいずれかの方法。
[5] さらに、FA(フラクショナル アニソトロピー)値を0.1に設定して、海馬領域の神経線維を抽出した画像を得て、該画像のピクセル数から神経線維のトラクトの面積を測定する工程を含み、FA0.2の神経線維のトラクト面積をFA0.1の神経線維のトラクト面積で割ったFA比を計算し、FA比に基づいて、認知症又は認知症前駆状態を検出する、[1]~[4]のいずれかの方法。
[6] (ii)において、拡散テンソル画像上に連続する5つの関心領域(ROI)を作成する、[1]~[5]のいずれかの方法。
[7] 神経線維のトラクト面積の測定値を正常人の神経線維のトラクト面積の測定値と比較し、正常人の測定値以下の場合に、認知症又は認知症前駆状態である可能性があると評価する、[1]~[6]のいずれかの方法。
[8] 被験体において、[1]の方法を定期的に行い、経時的に神経線維のトラクト面積の測定値を得て、該測定値の変化を調べ、測定値が低下した場合に認知症又は認知症前駆状態が悪化し、測定値が上昇した場合に認知症又は認知症前駆状態が改善したと評価する、[1]~[7]のいずれかの方法。
[9] 脳の他の部位から迷入した神経線維を除外するために回避関門を設定する工程を含む、[1]~[8]のいずれかの方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for detecting dementia or a prodementia state in a subject by tracing nerve fibers from a diffusion tensor image in the brain temporal lobe hippocampal region of the subject and analyzing the tract area of the nerve fibers. hand,
(i) generating diffusion tensor images extracting tracts of nerve fibers in the temporal hippocampus of the subject;
(ii) providing five barriers at regular intervals for passage of the nerve fiber tracts extracted in (i);
(iii) setting the FA (fractional anisotropy) value to 0.2 to obtain an image of extracted nerve fibers in the hippocampal region;
(iv) measuring the area of the nerve fiber tract from the number of pixels of the image obtained in (iii);
(v) detecting dementia or predementia based on measurements of nerve fiber tract area;
method including.
[2] The method of [1], wherein the prodementia state is Mild Cognitive Impairment (MCI) or Subjective Cognitive Impairment (SCI).
[3] The method of [1] or [2], wherein the hippocampal region is the hippocampus and the parahippocampal gyrus region.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the extracted images of nerve fibers in the hippocampal region are lateral view and axial view.
[5] Furthermore, a step of setting the FA (fractional anisotropy) value to 0.1 to obtain an image in which nerve fibers in the hippocampal region are extracted and measuring the area of the nerve fiber tract from the number of pixels in the image, Calculate the FA ratio obtained by dividing the tract area of the nerve fiber of FA0.2 by the tract area of the nerve fiber of FA0.1, and detect dementia or prodementia based on the FA ratio [1]-[ 4] either method.
[6] The method of any of [1] to [5], wherein in (ii), five consecutive regions of interest (ROI) are created on the diffusion tensor image.
[7] Compare the measured value of the nerve fiber tract area with the measured value of the nerve fiber tract area of a normal person. Any method of [1] to [6].
[8] In the subject, the method of [1] is periodically performed, the measured value of the tract area of the nerve fiber is obtained over time, the change in the measured value is examined, and if the measured value decreases, dementia is diagnosed. Or the method according to any one of [1] to [7], wherein the dementia or the prodementia state is evaluated to be improved when the dementia prodrome state worsens and the measured value increases.
[9] The method of any one of [1] to [8], comprising the step of setting an escape barrier to exclude nerve fibers that have erranted from other parts of the brain.

本発明の方法は、認知症患者や認知症前駆状態の患者における、神経線維の大きさを指標にして、認知症及び認知症前駆状態を検出することができ、さらに、悪化や改善も評価することができる。従来は、認知症や認知症前駆状態の検出は問答式の主観的な方法に頼らざるを得なかったが、本発明の方法により、科学的、他覚的かつ非観察的に安全な方法で検出することができる。 The method of the present invention can detect dementia and predementia in dementia patients and patients with predementia using the size of nerve fibers as an index, and also evaluate deterioration and improvement. be able to. Conventionally, detection of dementia and prodementia state had to rely on subjective question-and-answer method, but the method of the present invention is a scientifically, objectively and non-observationally safe method. can be detected.

本発明の西島式5関門法における関門の設置の方法を写真で示す図である。FIG. 3 is a photograph showing a method of installing gates in the Nishijima five-gate method of the present invention. 本発明の西島式5関門法により、非認知症例の海馬の神経線維トラクトを解析した結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of analysis of hippocampal nerve fiber tracts in non-cognitive cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. 本発明の西島式5関門法により、非認知症例の海馬傍回の神経線維トラクトを解析した結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of analysis of parahippocampal gyrus nerve fiber tracts in non-cognitive cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. 本発明の西島式5関門法により、認知症例の海馬の神経線維トラクトを解析した結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of analysis of hippocampal nerve fiber tracts in dementia cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. 本発明の西島式5関門法により、認知症例の海馬傍回の神経線維トラクトを解析した結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of analysis of parahippocampal gyrus nerve fiber tracts in dementia cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. 水素治療前の低トラクト量の時期の関門数と神経線維トラクト量との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the number of barriers and the amount of nerve fiber tract during a period of low tract amount before hydrogen treatment. 治療開始後ADASが改善してきた時期の関門数と収集できたトラクト量の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the barrier number and the amount of tracts that could be collected at the time when ADAS improved after the start of treatment. 水素治療経過と関門数の関連を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the progress of hydrogen treatment and the barrier number; 治療中の認知症患者において、FA値=0.1、0.15及び0.2における左海馬のlateral view(側面像)及びaxial view(軸方向像)の経時的なトラクト量を示す各線分のADAS変化への寄与度を示す結果である。Contribution to ADAS change of each line showing tract amount over time in lateral view and axial view of left hippocampus at FA value = 0.1, 0.15 and 0.2 in dementia patients under treatment It is a result showing degree. 水素治療終了後、ADASが悪化を始めた時のFA値が異なる各線分の、その変化に対する寄与度を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the degree of contribution of each line segment with different FA values to the change when ADAS starts to deteriorate after the end of hydrogen therapy. H2ガス投与を行った11人の認知症患者におけるADAS-cogスコアの分析結果を示す図(a-e)である。図6a-eは、患者a~eのADAS-cogスコアの経時的変化を示す。直線及び点線はそれぞれH2及びLi2CO3治療の期間を示す。患者bのH2治療は一旦止めその後再開したため、最初のH2治療の終了時における効果を考慮した。FIG. 11 (ae) shows the analysis results of ADAS-cog scores in 11 dementia patients who were administered H 2 gas. Figures 6a-e show changes in ADAS-cog scores over time for patients a-e. Straight and dotted lines indicate the duration of H2 and Li2CO3 treatment, respectively. Patient b's H2 treatment was stopped and then resumed, so the effect at the end of the first H2 treatment was considered. H2ガス投与を行った11人の認知症患者におけるADAS-cogスコアの分析結果を示す図(f~k)である。図6f-kは、患者f~kのADAS-cogスコアの経時的変化を示す。直線及び点線はそれぞれH2及びLi2CO3治療の期間を示す。FIG. 11 is a diagram (f to k) showing the analysis results of ADAS-cog scores in 11 dementia patients who were administered H 2 gas. Figures 6fk show changes in ADAS-cog scores over time for patients fk. Straight and dotted lines indicate the duration of H2 and Li2CO3 treatment, respectively. MRIにより視覚化した海馬及び海馬傍回を示す図であるMRI visualization of hippocampus and parahippocampal gyrus. ニューロンのトラクト(束)が海馬又は海馬傍回全体を通過するように、容積測定部位へ設定した5つの関門を示す図である。FIG. 5 shows five barriers set to volumetric sites so that neuronal tracts pass through the hippocampus or parahippocampal gyrus. 患者dにおける治療中の海馬および海馬傍回の体積の変化を示す図である。FIG. 10 shows changes in hippocampal and parahippocampal gyrus volumes during treatment in patient d. H2ガスの吸入効果に対する拡散テンソル画像の代表例を示す図である。FIG. 10 is a representative example of a diffusion tensor image for the inhalation effect of H2 gas. 海馬及び海馬傍回領域のDTIトラクトの半定量的分析の結果を示す図である。FIG. 4 shows the results of semi-quantitative analysis of DTI tracts in hippocampal and parahippocampal gyrus regions. AD患者11例の正規化した拡散テンソル画像トラクト量を示す図である。FIG. 11 shows normalized diffusion tensor image tract volumes of 11 AD patients.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明は、認知症並びにその前駆状態である軽度認知障害(MCI:Mild Cognitive Impairment)及び自覚的認知障害(SCI:Subjective Cognitive Impairment)を早期に検出する方法である。認知症を検出する方法は、被験体の認知症の罹患リスクを検出する方法及び被験体が認知症である可能性があるか否かを評価又は判定する方法を含む。本発明の方法により、認知症の進行度合いや予後を評価判定することできる。本発明においては、認知症の検出は、認知症の進行度合いや予後を評価判定することも含む。また、本発明の方法は、被験体が認知症である可能性があるか否かを評価又は判定するための補助的データを取得する方法も含む。 The present invention is a method for early detection of dementia and its precursors, mild cognitive impairment (MCI) and subjective cognitive impairment (SCI). Methods for detecting dementia include methods for detecting the risk of developing dementia in a subject and methods for evaluating or determining whether a subject may have dementia. By the method of the present invention, the degree of progression and prognosis of dementia can be evaluated and determined. In the present invention, the detection of dementia also includes evaluating the degree of progression and prognosis of dementia. Methods of the invention also include methods of obtaining ancillary data for assessing or determining whether a subject is likely to have dementia.

認知症とは、病気により脳の神経細胞が壊れるために起こる症状や状態をいい、認知症が進行すると理解力及び判断力が低下し、社会生活や日常生活に支障が出てくるようになる。認知症には、アルツハイマー型認知症(アルツハイマー病:Alzheimer disease,
AD)、レピー小体型認知症、血管系認知症などが含まれる。
Dementia refers to the symptoms and conditions that occur due to the destruction of nerve cells in the brain due to disease. As dementia progresses, understanding and judgment decline, and social and daily life becomes difficult. . Dementia includes Alzheimer's disease (Alzheimer's disease,
AD), Repie body dementia, vascular dementia, etc.

本発明の方法は、MRI装置により脳の神経線維をイメージングし、拡散テンソル画像(DTI: diffusion tensor imaging)を取得し、拡散テンソル画像から神経線維を追跡(トラッキング)して行う。 The method of the present invention is carried out by imaging brain nerve fibers with an MRI apparatus, acquiring diffusion tensor imaging (DTI), and tracking nerve fibers from the diffusion tensor image.

本発明の方法においては、まず、認知症患者又は認知症を疑われている患者の脳の画像をMRI装置により撮影し、拡散テンソル画像(DTI: diffusion tensor imaging)を得る。その際、脳の中で認知機能に特化しているといわれる脳側頭葉海馬領域内にソフトウエアにより5個のソフトウエア関門(シードポイント)を設置し、海馬の全ての神経線維のトラクト(束)がこの5個の関門を通る様に画像作成を行なう。5個の関門は脳MRI DTIのソフトウエアをつかって脳側頭葉海馬先端から5~15mm、例えば9mmの位置から一定の間隔、例えば3~7mm、好ましくは5mmの間隔ごとに5個の固定した関門(シードポイント)を海馬及び海馬傍回に別々に設置すればよい。この関門部のみを通る神経線維を捕捉選択するように撮像する。画像は側面像(lateral view、左右方向)と軸方向像(axial view、頭頂部から頚椎の方向)の2方向で撮影、作像すればよい。この際、脳の海馬以外の他の部分に発した神経トラクトはこの関門により除外され、さらに脳幹部などの脳の他の部位に発する神経線維が稀に関門外から迷入する場合には同時に設置できる回避関門によりこれを除外する(図1b)。 In the method of the present invention, first, a brain image of a patient with dementia or a patient suspected of having dementia is imaged with an MRI apparatus to obtain diffusion tensor imaging (DTI). At that time, five software barriers (seed points) were set up by software in the brain temporal lobe hippocampal region, which is said to be specialized for cognitive function in the brain, and all the nerve fiber tracts of the hippocampus ( An image is created so that the bundle of rays passes through these five barriers. 5 barriers are fixed at regular intervals, such as 3 to 7 mm, preferably 5 mm, from a position 5 to 15 mm, such as 9 mm, from the tip of the hippocampus of the brain temporal lobe using brain MRI DTI software. Separate barriers (seed points) may be placed in the hippocampus and parahippocampal gyrus. Imaging is performed to selectively capture nerve fibers that pass through this barrier only. Images can be taken and created in two directions: a lateral view (horizontal direction) and an axial view (direction from the top of the head to the cervical spine). At this time, nerve tracts originating in other parts of the brain other than the hippocampus are excluded by this barrier, and if nerve fibers originating in other parts of the brain such as the brainstem rarely enter from outside the barrier, they are placed at the same time. A possible avoidance barrier excludes this (Fig. 1b).

5個の関門を使用するこの方法では従来の関門を1個や2個使用する場合と比べ捕捉できる神経線維の量が飛躍的に大きくなる(図2)。また、毎回同じ場所に設置することによりこれらの神経線維のトラクトの大きさの他、神経線維自体の性能に関する安定した情報が得られる。認知機能の低下に伴いこれらのトラクトの量も質も低下するので、これらの情報を活用して認知症の診断や治療効果の判定がより科学的に行えるようになる。 This method, which uses five barriers, dramatically increases the amount of nerve fibers that can be captured compared to the conventional method using one or two barriers (Fig. 2). In addition, by placing in the same place each time, stable information on the performance of the nerve fibers themselves as well as the sizes of the tracts of these nerve fibers can be obtained. Since the quantity and quality of these tracts decline as cognitive function declines, this information can be used to make more scientific diagnoses of dementia and judgments of therapeutic effects.

認知症が進行するとこれらの神経トラクトの数が減少し脳萎縮の状態になることは良く知られている。加えてその神経トラクトの中にある各種の神経の機能も減退する。水分子は神経線維のない状態では等方性拡散を示すが、神経線維がある場合は神経線維に沿った異方性拡散を示す。DTIでは、拡散異方性をFA値(フラクショナル アニソトロピー(fractional anisotropy)値)という指標で表すことができる。神経トラクトの大きさにより異方性拡散速度が変化し、FA値が決まる。本発明ではこの様な神経線維内の水分子の拡散速度によるFA値により神経線維を5種類に識別して、その各々の神経トラクトの大きさを測定できるようにする。検討により例えば、認知症の患者の海馬にはFA値が0.3以上の神経線維は通常の方法では認められないこと、認知症症状の悪化改善にはFA値0.2の神経線維トラクトの量の変化が並行して起こること、及びFA値0.1の線維量とFA値0.2の線維量の比が神経束の大きさの変化に敏感になること等が判明した。 It is well known that as dementia progresses, the number of these neural tracts decreases, leading to brain atrophy. In addition, the functions of various nerves within the nerve tract are diminished. Water molecules exhibit isotropic diffusion in the absence of nerve fibers, but anisotropic diffusion along nerve fibers in the presence of nerve fibers. In DTI, diffusion anisotropy can be represented by an index called FA value (fractional anisotropy value). The anisotropic diffusion rate changes depending on the size of the nerve tract, and the FA value is determined. In the present invention, nerve fibers are classified into five types by the FA value based on the diffusion speed of water molecules in such nerve fibers, and the size of each nerve tract can be measured. Studies have shown, for example, that nerve fibers with an FA value of 0.3 or higher are not found in the hippocampus of dementia patients by normal methods, and that changes in the amount of nerve fiber tracts with an FA value of 0.2 are necessary to improve the worsening of dementia symptoms. It was clarified that they occurred in parallel, and that the ratio of the amount of fibers with an FA value of 0.1 to the amount of fibers with an FA value of 0.2 was sensitive to changes in the size of the nerve bundle.

実際に認知症の治療を受けている患者の脳MRIの解析は以下に例示する方法で行えばよい。すなわち、海馬領域に設置された5関門で海馬領域の脳萎縮や神経トラクト機能の低下を、脳微細組織構造変化に敏感に反応するFA(ファンクショナル アニソトロピー)値を使用して、3種類の閾値(0.1、0.15及び0.2)別に5関門内のみを通過する海馬神経線維を十分に末梢まで描出させ神経線維の面積を算出し、トラクト測定値とし、診断する。トラクト測定値を、トラクト面積、トラクト量又はトラクト数ということもある。次いで、トラクト測定値を、正常下限値(表1)と比較することにより、正確かつ他覚的な診断を行うことができる。計算結果はピクセル数で示された神経トラクトの面積で得られる。FA値別に得られた海馬及び海馬傍回の神経線維の面積を正常値(例えば、正常志願者5人の平均値)下限と比較して、正常値以下またはよりも低ければ異常とし、認知症又は認知症前駆状態である可能性があると評価することができる。ここで、正常値とは非認知症の正常人から得られたトラクトの測定値の平均値をいう。この際、指標として、高FA値トラクト測定値(面積)の激減、FA比(特に、FA値0.2のトラクト測定値/FA値0.1のトラクト測定値)の著しい低下を用い、評価することができる。 Brain MRI analysis of a patient who is actually undergoing treatment for dementia may be performed by the method exemplified below. In other words, five barriers established in the hippocampal region detect brain atrophy and deterioration of nerve tract function in the hippocampal region using the FA (functional anisotropy) value, which responds sensitively to changes in the brain microstructure structure, using three types of thresholds. (0.1, 0.15, and 0.2) Separately, the hippocampal nerve fibers that pass through only the five barriers are fully visualized to the periphery, and the area of the nerve fibers is calculated, and the tract measurement value is used for diagnosis. A tract measurement may also be referred to as tract area, amount of tract, or number of tracts. Accurate and objective diagnosis can then be made by comparing the tract measurements to the lower limit of normal (Table 1). The calculation results are obtained with the area of the nerve tract expressed in pixels. Areas of nerve fibers in the hippocampus and parahippocampal gyrus obtained for each FA value are compared with the lower limit of the normal value (e.g., the average value of 5 normal volunteers), and if it is below the normal value or lower than the normal value, it is considered abnormal, dementia. Alternatively, it can be evaluated as possibly being in a prodementia state. Here, the normal value refers to the mean value of tract measurements obtained from normal subjects without dementia. At this time, as an index, it can be evaluated using a sharp decrease in the high FA value tract measurement value (area) and a significant decrease in the FA ratio (especially, the tract measurement value with an FA value of 0.2/the tract measurement value with an FA value of 0.1). .

本発明の方法で定期的に測定し、上記の指標について、その後の検査値と比較することにより、経時的な測定値の変化を調べ、症状の変化を速やかに捉えることができる。すなわち、測定値が低下した場合は、認知症又は認知症前駆状態が悪化したと評価することができ、測定値が上昇した場合は、認知症又は認知症前駆状態が改善したと評価することができる。検査の間隔は、好ましくは2~4週間である。また、治療薬の効果を判定することができる。治療薬の効果を判定することにより、その後の治療薬の投与計画を立てることができる。さらに、その後の症状の推移を予測することもできる。なお、FA値が0.25及び0.3のトラクト量はMRIでは識別できない程に減少しているので通常の臨床検査ではさらなる画像を作成する必要はない。 By periodically measuring with the method of the present invention and comparing the above index with subsequent test values, changes in the measured values over time can be investigated, and changes in symptoms can be quickly grasped. That is, when the measured value decreases, it can be evaluated that the dementia or the prodementia state has worsened, and when the measured value increases, it can be evaluated that the dementia or the prodementia state has improved. can. The interval between inspections is preferably 2-4 weeks. Also, the efficacy of therapeutic agents can be determined. By determining the efficacy of the therapeutic agent, a regimen for subsequent therapeutic agent administration can be formulated. Furthermore, it is also possible to predict the subsequent transition of symptoms. It should be noted that the amount of tracts with FA values of 0.25 and 0.3 decreased to the extent that they could not be identified by MRI, so no further imaging was required in routine clinical examinations.

本発明の方法においては、あらかじめ定めた一つのROI(Region of interest、関心領域)内での測定ではなく、FA値の優れた一方向性を強調した神経追跡法(fiber tracking)(Chen et al. Magn Reson Imaging. 26:103-108.2007 Imaing)により5か所のトラクトグラフィー用の関心領域(ROI)を作成し、正しいトラクトグラフィーを行ない、DTIデータから3次元的に神経線維トラクトを抽出し、構築する。ここで、トラクトグラフィーとは、拡散テンソル画像から神経線維を追跡(トラッキング)し、追跡の軌跡が抽出された拡散テンソルトラクトグラフィ画像を生成することをいう。この際、ROIの作成には正面像(coronal view)を使用し、表面脳組織を十分に含めるように表面を通過する神経線維を逃さないように留意する。このようにして描出した画像を上記のように少なくとも3種類のFA値で処理する。ここで、神経追跡法は、連続的な神経線維の走行を3次元的に構築したDTI画像上で、神経線維の走行を追跡することをいう。本発明の方法では、この神経追跡法で神経線維全長に亘って神経線維の追跡を行ない、かつFA値0.1、0.15及び0.2におけるデータを使用している。設置する関門の数については通常1~2個程度であるが、画像の誤差は関門数(シード数、seed number)の平方根の逆数に比例する。一方、画像の安定度は関門数に比例するので関門数は多いほうが良いと思われる(図2及び図3)。しかし関門数を増すと当然測定時間も長くなるので使用目的やMRI機器の性能に応じ各施設の状況を考慮して決める必要がある(Cheng et al. J Neurosci Methods.203,264-272.2012)。関門数とFA値を同時に考慮して撮影条件を決定すればよい。 In the method of the present invention, instead of measuring within a predetermined ROI (Region of interest), a fiber tracking method emphasizing excellent unidirectionality of the FA value (Chen et al. Magn Reson Imaging. 26:103-108.2007 Imaging) to create 5 regions of interest (ROI) for tractography, perform correct tractography, extract nerve fiber tracts three-dimensionally from DTI data, To construct. Here, tractography refers to tracking nerve fibers from a diffusion tensor image and generating a diffusion tensor tractography image from which the tracking trajectory is extracted. At this time, a coronal view should be used to create the ROI, and care should be taken not to miss nerve fibers passing over the surface so that the surface brain tissue is sufficiently included. The image rendered in this manner is processed with at least three types of FA values as described above. Here, the nerve tracking method refers to tracing the running of nerve fibers on a DTI image in which continuous running of nerve fibers is three-dimensionally constructed. In the method of the present invention, nerve fiber tracking is performed over the entire length of the nerve fiber using this nerve tracking method, and data at FA values of 0.1, 0.15 and 0.2 are used. The number of barriers to be installed is usually about 1 to 2, and the image error is proportional to the reciprocal of the square root of the number of barriers (seed number). On the other hand, since the image stability is proportional to the number of barriers, it is considered that the number of barriers should be large (Figs. 2 and 3). However, increasing the number of barriers naturally lengthens the measurement time, so it is necessary to consider the situation of each facility according to the purpose of use and the performance of the MRI equipment (Cheng et al. J Neurosci Methods.203, 264-272.2012). The imaging conditions can be determined by simultaneously considering the number of barriers and the FA value.

本発明の方法を西島式5関門法と呼ぶ。 The method of the present invention is called the Nishijima five-gate method.

認知症の治療には、既に400種類以上もの薬剤が開発され、その各々が臨床試験では全て無効と判定されている。そのため認知症患者の数は世界中で急速に増え社会経済への大きな負担になっている。従来の認知症薬開発が全て失敗に終わったのは、それらが認知症の多種の病因のうち、単一の病因のみを取り上げてターゲットとしているという共通点があるからである。最近は多種のターゲットを同時に治療する微小物質による治療が提唱され(Sun-Ho Han et al. JKMS 29:893-902、2014)、本発明者らも世界で始めてとなる水素という極微小物質を投与した臨床試験で極めて良好な治療効果を確認している。 More than 400 types of drugs have already been developed for the treatment of dementia, and all of them have been determined to be ineffective in clinical trials. Therefore, the number of patients with dementia is increasing rapidly all over the world, and it is a heavy burden on society and economy. The reason why all the conventional dementia drug developments ended in failure is that they have a common point of taking up and targeting only a single etiology among the various etiologies of dementia. Recently, treatment with minute substances that simultaneously treats multiple targets has been proposed (Sun-Ho Han et al. JKMS 29:893-902, 2014), and the present inventors are the first in the world to use hydrogen as a very minute substance. A very good therapeutic effect has been confirmed in a clinical trial in which it was administered.

本発明の西島式5関門法により得られたデータは、臨床症状の推移をほぼ反映し、データのさらなる解析で、その臨床状況の改善効果が脳神経組織の微細構造の改善を伴って起こっていることを示すことができる。従来は薬剤投与で確実に臨床症状が改善したという症例が無かった。水素を用いた治療法で初めて安定的に臨床症状の改善期間が得られ、本発明の西島式5関門法を使用することが可能になった。 The data obtained by the Nishijima five-barrier method of the present invention almost reflect the transition of clinical symptoms, and further analysis of the data shows that the improvement effect of the clinical situation is accompanied by the improvement of the fine structure of the cranial nerve tissue. It can be shown that In the past, there were no cases in which clinical symptoms were reliably improved by drug administration. For the first time, a period of stable improvement of clinical symptoms was obtained with a treatment method using hydrogen, making it possible to use the Nishijima five-barrier method of the present invention.

上記の拡散テンソル画像のデータの解析で、認知症の診断を行い、その後の検査値と比較して、治療薬の効果を判定し、今後の悪化が予測されれば現行薬剤を増量すればよい。薬剤として水素が挙げられる。 Diagnosis of dementia is made by analysis of the above diffusion tensor image data, and the effect of the therapeutic drug is determined by comparing with the subsequent test values. If future deterioration is predicted, the current drug should be increased. . Hydrogen is mentioned as a chemical|medical agent.

さらに、本発明の西島式5関門法を、実際に認知症の治療を受けている患者の脳MRIの解析に使用することにより、患者の海馬の状態を極めて科学的に解析することができる。従来は、認知症の検出、判断は問診に頼らざるを得ず、極めて主観的であった。しかし、本発明の方法により、客観的に検出、判断することができ、認知症治療法のレベルの向上につながる。 Furthermore, by using the Nishijima five-barrier method of the present invention to analyze the brain MRI of a patient who is actually undergoing treatment for dementia, the state of the patient's hippocampus can be analyzed very scientifically. In the past, detection and judgment of dementia had to rely on medical interviews and were extremely subjective. However, the method of the present invention enables objective detection and determination, leading to an improvement in the level of dementia treatment.

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 The present invention will be specifically described by the following examples, but the invention is not limited by these examples.

実施例1 西島式5関門法
1.西島式5関門の実施方法
西島式5関門法により、患者の脳内の認知機能に関係があるとされる海馬の微細構造を的確にかつ科学的に把握することができる。以下、西島式5関門法の詳細について説明する。
Example 1 Nishijima-type 5-gate method 1. Implementation method of Nishijima five-barrier The Nishijima five-barrier method enables accurate and scientific understanding of the fine structure of the hippocampus, which is believed to be related to cognitive functions in the patient's brain. Details of the Nishijima five-gate method will be described below.

(1) まず脳の海馬部を通過する神経トラクト(束)の大きさを調べこれを高機能と低機能の神経トラクトに分けて計測する。これには、脳の画像をMRI装置により撮影し、拡散テンソル画像(DTI: diffusion tensor imaging)を得て、脳MRI DTIのソフトウエアを用いて脳側頭葉海馬先端から9mmの位置から5mmの間隔ごとに5個の固定した関門(シードポイント)を海馬及び海馬傍回別々に設置し(図1、2、3)、MRIデータ解析用のソフトでこの関門部の前額断面画像の面積(mm2)を調べこれに5mmを乗じて、関門から5mmの位置までの体積(mm3)を算出した。この5個の体積のデータを総計して海馬及び海馬傍回の体積とした。この体積は海馬部の完全破壊を示す萎縮の算出に必要である。この関門部に小嚢胞や脳室上衣の陥入があっても関門を設置する部位は変更しない。 (1) First, the size of nerve tracts (bundles) passing through the hippocampal region of the brain is examined, and this is divided into high-functioning and low-functioning nerve tracts and measured. For this, images of the brain are taken with an MRI device, diffusion tensor imaging (DTI) is obtained, and brain MRI DTI software is used to extract images from a position 9 mm from the tip of the hippocampus to a distance of 5 mm. Five fixed barriers (seed points) were placed at intervals of the hippocampus and the parahippocampal gyrus separately (Figs. 1, 2, and 3). mm 2 ) was measured and multiplied by 5 mm to calculate the volume (mm 3 ) from the barrier to a position 5 mm away. Data from these five volumes were summed to the hippocampal and parahippocampal gyrus volumes. This volume is required for the calculation of atrophy, which indicates complete destruction of the hippocampus. Even if there is a small cyst or ependymal invagination at this barrier, the site where the barrier is installed does not change.

(2) 次にこの関門部のみを通る神経線維を捕捉選択するようにソフトウエアを操作した。この際明らかに脳幹部などから迷入した神経線維があればこれらは回避関門(除外関門)を設けて除外した(図1b)。除外は、神経学者が問題にするような、その神経線維群の複雑な発生部位や広範にわたる到達部位等は全く考慮する必要がなく、その部を通過する神経トラクトを観察して行う。画像は側面像(lateral view、左右方向)と軸方向像(axial view、頭頂部から頚椎の方向)の2方向で撮影、作像した。 (2) The software was then manipulated to capture and select nerve fibers passing only through this barrier. At this time, if there were clearly errant nerve fibers from the brainstem, etc., these were excluded by establishing an avoidance barrier (exclusion barrier) (Fig. 1b). Exclusion is done by observing the nerve tract passing through the nerve fiber group, without considering the complex site of origin and the wide range of reach of the nerve fiber group, which neurologists are concerned with. Images were taken and created in two directions: a lateral view (horizontal view) and an axial view (direction from the top of the head to the cervical spine).

(3) 次にMRI付属のDTIソフトウエアを使ってFA(フラクショナル アニソトロピー)閾値を0.1、0.15及び0.2に設定して神経追跡法で海馬及び海馬傍回の神経線維を十分に末梢まで描出させた。 (3) Next, using the DTI software attached to MRI, the FA (fractional anisotropy) threshold was set to 0.1, 0.15, and 0.2, and the nerve fibers of the hippocampus and parahippocampal gyrus were sufficiently visualized to the periphery by the nerve tracking method. .

(4) 画像は側面像(lateral view、左右方向)と軸方向像(axial view、頭頂部から頚椎の方向)の2方向で撮影、作像した。 (4) Images were taken and created in two directions: a lateral view (horizontal view) and an axial view (direction from the top of the head to the cervical spine).

(5) これらの画像は始めにT1及びT2強調画像で十分に観察し回転や左右へのずれ等が起こっていないことを確認し、ずれ等があったときは補正した。T1強調画像では、主に脂肪組織が白く見え、水や液性成分・嚢胞は黒く見える。T2強調画像では、脂肪組織岳でなく、水や液性成分・嚢胞も白く見える。 (5) These images were first carefully observed with T1- and T2-weighted images to confirm that there was no rotation or left-right displacement. On T1-weighted images, adipose tissue appears white, and water, liquid components, and cysts appear black. On T2-weighted images, water, liquid components, and cysts appear white instead of adipose tissue peaks.

(6) 画像が完成したら、以後はオフラインでImageJソフトウエアを使って画像を2値化し面積を測定した。この際、神経線維外の部分に有る雑音による不要な部分が計算値に入らないようにImageJのcrop機能で、神経線維に接する程度まで計算範囲を限定し、測定値が神経トラクトのみを含むように注意した。 (6) After the image was completed, the image was binarized off-line using ImageJ software and the area was measured. At this time, the crop function of ImageJ is used to limit the calculation range to the extent that it touches the nerve fibers so that the measurement value includes only the nerve tract so that unnecessary parts due to noise outside the nerve fibers will not be included in the calculated values. Noted.

(7) 計算結果はピクセル数で示された神経トラクトの面積で得られた。この面積値は、必要に応じてmmに換算できる(5.52ピクセル=1mm)。次にFA値別に得られた海馬及び海馬傍回の神経線維の面積を正常値(正常志願者5人の平均値)下限と比較して、正常値以下であれば異常とした(表1)。 (7) Calculation results were obtained with the area of the nerve tract expressed in pixels. This area value can be converted to mm 2 if desired (5.52 pixels = 1 mm 2 ). Next, the areas of the hippocampal and parahippocampal gyrus nerve fibers obtained for each FA value were compared with the lower limit of the normal value (average value of 5 normal volunteers). .

表1には、部位別FA値別、左(l)及び右(r)側の海馬(h)のピクセル数(トラクト面積)を非認知症志願者データにて示す。 Table 1 shows the number of pixels (tract area) in the hippocampus (h) on the left (l) and right (r) sides for each site and FA value, using data from non-dementia volunteers.

これにより、認知症臨床例のトラクト面積が異常に低くて病的であるかどうかの判定に使用する。 This is used to determine whether the tract area of a clinical case of dementia is abnormally low and pathological.

左欄の数字は、FA値を示す。1及び2はFA値=0.1、3及び4はFA値=0.15、5及び6はFA値=0.2、7及び8はFA値=0.25、9及び10はFA値=0.3である。 The numbers in the left column indicate FA values. 1 and 2 FA value = 0.1, 3 and 4 FA value = 0.15, 5 and 6 FA value = 0.2, 7 and 8 FA value = 0.25, 9 and 10 FA value = 0.3.

左欄の数字のうち、奇数はlateral view(側面像)を示し、偶数はaxial view(軸方向像)を示す。例えば、lh3は左海馬側面像のFA値0.15のトラクト面積(ピクセル数)を示す。なお、5.52ピクセルは1mm2に相当する。 Of the numbers in the left column, odd numbers indicate lateral views, and even numbers indicate axial views. For example, lh3 indicates the tract area (number of pixels) with a FA value of 0.15 in the lateral view of the left hippocampus. Note that 5.52 pixels correspond to 1 mm 2 .

表1中、「SD」は標準偏差を示し、「平均-2SD」は面積平均値(ピクセル数)から2SDを引いた値を示す。「健常人最低-最高値」は平均-2SDが0以下になったFA値の代わりに、志願者データの範囲を示す。 In Table 1, "SD" indicates standard deviation, and "average-2SD" indicates the value obtained by subtracting 2SD from the average area value (number of pixels). "Healthy person minimum-maximum value" indicates the range of volunteer data instead of the FA value where the mean-2SD became 0 or less.

認知症の診断にはこれらのトラクト面積が平均-2SD又はこの範囲の最低値以下であることが重要であると考えられる。 For the diagnosis of dementia, it is considered important that these tract areas be below the mean -2 SD or the lowest value in this range.

Figure 0007177429000001
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(8) 次にFA比を計算した。すなわち、同じ部位(海馬、海馬傍回における側面像、軸方向像別)のFA0.2の神経トラクトの測定値(面積)をFA0.1での測定値で割り算で得た。 (8) Next, the FA ratio was calculated. That is, the measured value (area) of the nerve tract at FA0.2 at the same site (hippocampus, lateral view, and axial view in the parahippocampal gyrus) was divided by the measured value at FA0.1.

(9) 2~4週後に同様の検査を行い、少しでも変化があればこの5関門法で識別可能である。従って、臨床症状が変化する前に将来の症状変化の方向が予見できる。 (9) Perform the same test 2 to 4 weeks later, and if there is even a slight change, it can be identified by this 5-barrier method. Therefore, the direction of future symptom changes can be predicted before clinical symptoms change.

図1に、本発明の西島式5関門法における関門の設置の方法を写真で示す。図1a及び図1cは、6ケ月の間隔を置いて撮影された写真を示し、5関門と関門を通過するFA0.2の線維束が示されている。図中、「seed_1」~「seed_5」の表示は、5つの関門を示す。図1bは、回避関門を用いて、脳幹部から上昇して後部関門をすり抜けて迷入する迷入線維を除去している状態を示す。図中「回避_1」等の表示は回避関門を示し、「seed_1」~「seed_5」の表示は、5つの関門を示す。図1dに示すように、海馬本体の先端9mmの部位から5mm毎に5か所のトラクトグラフィー用の関心領域(ROI)を作成する。ROIの作成には正面像(coronal view)を使用し、表面脳組織を十分に含めるように表面を通過する神経線維を逃さないように留意する。通常、認知症例では海馬溝周辺の萎縮が強く(本図症例は非認知症症例)、その上方を海馬、その下方を海馬傍回とすればわかりやすい。図中、上の枠で囲んだ部分が関心領域1(ROI1)であり、下の枠で囲んだ部分が関心領域2(ROI2)である。左の線分はスケールを示す。 FIG. 1 shows a photograph of a gate installation method in the Nishijima five-gate method of the present invention. Figures 1a and 1c show photographs taken at an interval of 6 months, showing 5 barriers and FA0.2 fascicles passing through the barriers. In the figure, "seed_1" to "seed_5" indicate five barriers. FIG. 1b shows the avoidance barrier being used to clear errant fibers that ascend from the brainstem and slip through the posterior barrier to erode. In the figure, labels such as "avoid_1" indicate avoidance barriers, and labels "seed_1" to "seed_5" indicate five barriers. As shown in Fig. 1d, five regions of interest (ROI) for tractography are created every 5 mm from the 9 mm tip of the hippocampal body. Use a coronal view to create the ROI, taking care not to miss any nerve fibers passing over the surface to include enough of the superficial brain tissue. In demented cases, the atrophy around the hippocampal sulcus is usually strong (the case in this figure is a non-demented case), and it is easy to understand if the upper part is the hippocampus and the lower part is the parahippocampal gyrus. In the drawing, the portion surrounded by the upper frame is the region of interest 1 (ROI1), and the portion surrounded by the lower frame is the region of interest 2 (ROI2). The left line segment indicates the scale.

図2-1及び図2-2に、本発明の西島式5関門法により、非認知症例(cognitively Normal Case)の神経線維トラクトを解析した結果を示す。図2-1は海馬の解析の結果を示し、図2-2は海馬傍回の解析の結果を示す。関門の数を1、2、3、5にした場合の捕捉できるトラクト面積の違いを示している。ここでは第2関門一個(最上段)を使用した場合(1 Seed)、第2と第4関門2個を使用した場合(2 Seeds)(上から2段目)、及び2、4、5番目の3個の関門を使用した場合(3 Seeds)(上から3段目)、並びに5関門の場合(5 Seeds)(最下段)のトラクト面積を示している。図において、左から1番目及び3番目は側面像(lateral)、2番目及び4番目の軸方向像(axial)を示す。各パネルにおいて、左から1番目と2番目はFA=0.1のときのトラクトを示し、左から3番目と4番目はFA=0.2のときのトラクトを示す。5関門の場合が海馬、海馬傍回ともにその面積が最も広くなる。高FA値の線維の捕捉には関門が多いほうが有利で、特に認知症で激減するFA=0.2の海馬における線維の捕捉には5関門法が必要となる。 Figures 2-1 and 2-2 show the results of analysis of nerve fiber tracts in cognitively normal cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. Figure 2-1 shows the results of analysis of the hippocampus, and Figure 2-2 shows the results of analysis of the parahippocampal gyrus. It shows the difference in the tract area that can be captured when the number of barriers is set to 1, 2, 3, and 5. Here, when using one barrier 2 (top row) (1 Seed), when using two barriers 2 and 4 (2 seeds) (second row from the top), and 2nd, 4th, and 5th shows the tract area when using 3 barriers (3 seeds) (third row from the top) and when 5 barriers (5 seeds) (bottom row). In the figure, the 1st and 3rd from the left are lateral images, and the 2nd and 4th are axial images. In each panel, the 1st and 2nd left panels show the tracts when FA=0.1, and the 3rd and 4th panels from the left show the tracts when FA=0.2. The area of both the hippocampus and the parahippocampal gyrus is the widest in the case of 5 barriers. A large number of barriers is more advantageous for capturing fibers with high FA values, and the 5-barrier method is necessary to capture fibers in the hippocampus with FA = 0.2, which decreases sharply in dementia.

図3-1及び図3-2に、本発明の西島式5関門法により、認知症例の神経線維トラクトを解析した結果を示す。図3-1は海馬の解析の結果を示し、図3-2は海馬傍回の解析の結果を示す。図2-1及び図2-2と同じ方法で、同じ部位に設置された関門数、1、2、3及び5個の撮影法で撮られた所見を示している。撮影法及び図中の像の配置は図2-1及び図2-2と同様である。図3-1及び図3-2に示すように、認知症ではFA値0.2のトラクトが特に海馬において減少しており1及び2関門数ではデータがまったく取得できず画像の表示ができないと警告が出た。関門数5個で、やっと面積が測定できる程度の画像が得られ、5関門法の必要性が確認された。 Figures 3-1 and 3-2 show the results of analysis of nerve fiber tracts in demented cases by the Nishijima five-barrier method of the present invention. Figure 3-1 shows the results of analysis of the hippocampus, and Figure 3-2 shows the results of analysis of the parahippocampal gyrus. 2-1 and 2-2 show findings taken with 1, 2, 3 and 5 barrier imaging techniques placed on the same site in the same manner. The imaging method and arrangement of the images in the figure are the same as in FIGS. 2-1 and 2-2. As shown in Figures 3-1 and 3-2, in dementia, tracts with an FA value of 0.2 are particularly reduced in the hippocampus, and with 1 and 2 function numbers, no data can be obtained and a warning is given that images cannot be displayed. I got out. With 5 barriers, an image was finally obtained that was sufficient to measure the area, confirming the necessity of the 5-gateway method.

2.関門数を5に設定する理由と正当性
関門数を増やすと当然、収集できる神経線維束(トラクト)の量(縦軸ピクセル数)が増加する。
2. Reason and justification for setting the number of barriers to 5 Naturally, the amount of nerve fiber bundles (tracts) that can be collected (the number of pixels on the vertical axis) increases when the number of barriers is increased.

図4-1は水素治療前の低トラクト量の時期の関門数とトラクト量との関係を示し、FA値=0.1及びFA値=0.2におけるデータを示す。横軸は関門数を、縦軸はトラクトの量を示す。図中◆及び■は軸方向像(axial view)のデータを示し、▲及び×は側面像(lateral view)のデータを示す。3関門まではFA=0.2では測定不能というメッセージが多発し測定できないことを示す。 FIG. 4-1 shows the relationship between the barrier number and the tract amount during the period of low tract amount before hydrogen treatment, showing data at FA value=0.1 and FA value=0.2. The horizontal axis indicates the number of barriers, and the vertical axis indicates the amount of tracts. In the figure, ♦ and ▪ indicate axial view data, and ▲ and x indicate lateral view data. Up to the third barrier, the message "cannot be measured at FA = 0.2" frequently appears, indicating that measurement is not possible.

図4-2は治療開始後ADASが改善してきた時期の関門数と収集できたトラクト量の関係が改善することを示している。図4-1と同様にFA値=0.1及びFA値=0.2におけるデータを示す。横軸は関門数を縦軸はトラクトの量を示す。図中◆及び■は軸方向像(axial view)のデータを示し、▲及び×は側面像(lateral view)のデータを示す。関門数2以下では、FA=0.2トラクトの捕捉が不十分である。個人差を考慮するすると関門数5が必要であることを示す。 Figure 4-2 shows that the relationship between the barrier number and the amount of tracts that could be collected improved when ADAS improved after the start of treatment. Similar to Fig. 4-1, data at FA value = 0.1 and FA value = 0.2 are shown. The horizontal axis indicates the number of barriers, and the vertical axis indicates the amount of tracts. In the figure, ♦ and ▪ indicate axial view data, and ▲ and x indicate lateral view data. At a barrier number of 2 or less, the capture of the FA=0.2 tract is insufficient. It shows that a barrier number of 5 is necessary in consideration of individual differences.

関門数4のデータは省略したが関門数5には及ばなかった。関門数を6にすると、萎縮した海馬であると6番目の関門が海馬をはみ出してしまい、扁桃核の後方部が第一関門に紛れ込むことがある。また、操作が煩雑になるので適切ではない。 The data for the number of barriers of 4 is omitted, but the number of barriers is less than that of 5. When the number of barriers is 6, if the hippocampus is atrophied, the sixth barrier protrudes out of the hippocampus, and the posterior part of the amygdaloid nucleus may slip into the first barrier. Moreover, it is not suitable because the operation becomes complicated.

図4-3は、水素治療経過と関門数の関連を示す(FA=0.2)。縦軸はトラクトの量を示し、横軸は以下を示す。
1:関門3のみ
2:関門2、4
3:関門2、4、5
4:関門1、2、3、4
5:関門2、3、4、5
6:関門1、2、3、4、5
Figure 4-3 shows the relationship between the progress of hydrogen treatment and the barrier number (FA=0.2). The vertical axis indicates the amount of tracts, and the horizontal axis indicates the following.
1: Checkpoint 3 only 2: Checkpoints 2 and 4
3: Gates 2, 4, 5
4: Gates 1, 2, 3, 4
5: Gates 2, 3, 4, 5
6: Gates 1, 2, 3, 4, 5

また、系列2は、水素治療開始時、系列4は、水素治療後2ヶ月、系列6は、水素治療後4ヶ月のデータを示す。 Series 2 shows data at the start of hydrogen treatment, series 4 shows data at 2 months after hydrogen treatment, and series 6 shows data at 4 months after hydrogen treatment.

全体として、治療によって関門を通過する神経トラクトが増加する。また、関門数が増加することによって、観測できる神経トラクトの数が増加する。 Overall, the treatment increases nerve tracts across the barrier. Also, increasing the number of functions increases the number of observable neural tracts.

しかし、関門2、4、5を通過する神経トラクトは系列6で観察されるように減少したり、4関門を通過する神経トラクト数は、4と5を比較すると明らかなように、系列4の関門1、2、3、4を通過する神経束は減少するなど一定の観測ができない。すなわち、関門数を5に設定することが信頼できるトラクトを観測することに必要であることがわかる。 However, nerve tracts crossing barriers 2, 4, and 5 were reduced as observed in series 6, and the number of nerve tracts crossing barrier 4 was significantly reduced in series 4, as evident when comparing 4 and 5. Nerve bundles passing through barriers 1, 2, 3, and 4 are reduced, and certain observations cannot be made. That is, it can be seen that setting the number of functions to 5 is necessary for observing a reliable tract.

3.FA=0.2に設定する理由と正統性
治療中の認知症患者において、FA値=0.1、0.15及び0.2における左海馬のlateral view(側面像)及びaxial view(軸方向像)の経時的なトラクト量を示す各線分がADAS変化に影響を与えた程度を推測し、寄与度計算を行った。
3. Reasons and legitimacy for setting FA = 0.2 In patients with dementia under treatment, tract volume over time in lateral and axial views of the left hippocampus at FA values of 0.1, 0.15, and 0.2 We estimated the degree of influence of each line segment showing the ADAS change, and calculated the degree of contribution.

図5-1に結果を示す。図5-1中、lh1~lh3の「lh」は左海馬のデータであることを示す。数字はFA値を示し、1及び2はFA値=0.1、3及び4はFA値=0.15、5及び6はFA値=0.2を示す。また、数字のうち、奇数はlateral view(側面像)を示し、偶数はaxial view(軸方向像)を示す。例えば、lh3は左海馬側面像のFA値0.15のデータを示す。図5-1の縦軸は、ADASの改善時に関与した各線分の寄与度(%)を示し、横軸は観察した日付を示す。図5-1の例は、ADAS-cogを指標に問診による認知度を観察したものであり、図中には、各日付におけるADAS-cog値を示してある。ADAS-cog値の減少は認知機能の改善を示す。ADAS改善時(図5-1の7.19)には左海馬のFA=0.2のトラクト(lh6とlh5)が48から62%の寄与度であった。すなわち、FA=0.2の場合に、ADAS-cogの減少(認知機能の改善)と5関門を通過するトラクトの増加の相関が観察された。すなわち、認知機能の改善を観測するのは、FA=0.2に設定することが必要であることが示された。 The results are shown in Figure 5-1. In Fig. 5-1, "lh" in lh1 to lh3 indicates left hippocampal data. Numbers indicate FA values, where 1 and 2 indicate FA value = 0.1, 3 and 4 indicate FA value = 0.15, and 5 and 6 indicate FA value = 0.2. Among the numbers, odd numbers indicate a lateral view, and even numbers indicate an axial view. For example, lh3 indicates the data of FA value 0.15 in the left hippocampal lateral view. The vertical axis in FIG. 5-1 indicates the contribution (%) of each line segment involved in ADAS improvement, and the horizontal axis indicates the date of observation. The example in Fig. 5-1 shows the ADAS-cog as an index, and the ADAS-cog values on each date are shown in the figure. A decrease in ADAS-cog values indicates an improvement in cognitive function. At the time of ADAS improvement (Fig. 5-1, 7.19), the left hippocampal FA = 0.2 tracts (lh6 and lh5) contributed 48 to 62%. That is, when FA=0.2, a correlation was observed between the decrease in ADAS-cog (improvement in cognitive function) and the increase in tracts passing through the five barriers. That is, it was shown that it is necessary to set FA=0.2 to observe improvement in cognitive function.

図5-2は水素治療終了後、ADASが悪化を始めた時のFA値が異なる各線分の、その変化に対する寄与度を示す。悪化時にもFA=0.2の線分がきわめて高い寄与度である。一方、FA=0.15の線分は、はるかに小さい寄与である(lh3とlh4)。 Fig. 5-2 shows the contribution of each line segment with different FA values to the change when ADAS started to deteriorate after hydrogen therapy. The line segment of FA=0.2 has a very high degree of contribution even at the time of deterioration. On the other hand, the FA=0.15 line has much smaller contributions (lh3 and lh4).

以上の結果よりFA=0.2のデータが認知機能と相関を示すことが明らかにされた。 From the above results, it was clarified that the data of FA = 0.2 showed a correlation with cognitive function.

実施例2 西島式5関門法による、水素ガスによる認知症の治療効果の評価
患者の選択
患者の選択の基準は、以下の3つであった。
(1)式[70-(MMSEx2.33)](J. Caro et al., BMC Neurol 2002;2:6.)を使用したADAS-cogスコア又はMMSE(Mini-Mental State Examination)変換されたADAS-cogスコアが10を超えており、スコアが悪化している。
(2)アルツハイマー型認知症の診断が行われ、アセチルコリンエステラーゼ阻害薬又はN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体拮抗剤による治療が既に試みられていたが、ADAS-cogスコアはさらに悪化している。
(3)H2の適切な吸入を妨げる可能性があるCOPD(慢性閉塞性肺疾患)、肺炎、気管支炎、又は喘息のような重大な気道疾患がない。
Example 2 Evaluation of therapeutic effect of hydrogen gas on dementia by Nishijima five-barrier method Patient selection Patient selection criteria were the following three.
(1) ADAS-cog score using the formula [70-(MMSEx2.33)] (J. Caro et al., BMC Neurol 2002;2:6.) or MMSE (Mini-Mental State Examination) converted ADAS -cog score greater than 10 with worsening score.
(2) A diagnosis of Alzheimer's dementia has been made and treatment with an acetylcholinesterase inhibitor or an N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist has been tried, but the ADAS-cog score has worsened is doing.
(3) no significant airway disease such as COPD (chronic obstructive pulmonary disease), pneumonia, bronchitis, or asthma that may prevent adequate inhalation of H2 ;

試験の前に、患者に400mg/日の炭酸リチウム(Li2CO3)を1週間与え、腎臓及び肝臓機能が正常範囲内にあることを確認した。 Prior to the study, patients were given 400 mg/day lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) for 1 week to ensure renal and liver function were within normal limits.

最終的に11名の患者を選択し、H2ガスによる治療を行った。 Finally, 11 patients were selected and treated with H2 gas.

治療
血液中のリチウム濃度が高いほど合併症に罹患する率が高くなるため、炭酸リチウムの投与量を減らした(W.S. Waring, Toxicol Rev 2006;25:221-230.)。 治療群の患者は、1日2回、炭酸リチウム(Li2CO3)200mg錠(田辺三菱製薬株式会社)を経口投与し、かつ3%のH2吸入を1日2回行った。試験期間は6ヶ月であった。H2を含むガスは、ポータブルH2発生器(西島/エノアガス水素発生器)を用いて21%酸素を含むH2ガス(3%)を生成した(H. Ono et al., J Stroke Cerebrovasc Dis 2017;26:2587-2594.)。以前に報告されたように、血中濃度は増加することが確認された(H. Ono et al., J Stroke Cerebrovasc Dis 2017;26:2587-2594.)。炭酸リチウムは躁うつ病(両極性障害)の治療薬として用いられており、炭酸リチウムを摂取している患者に認知症を発症する患者が少ないという報告があったため、本実施例で用いた。
Treatment The dose of lithium carbonate was reduced because higher blood lithium levels were associated with higher morbidity (WS Waring, Toxicol Rev 2006;25:221-230.). Patients in the treatment group were orally administered lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) 200 mg tablets (Mitsubishi Tanabe Pharma Corporation) twice daily, and 3% H 2 inhalation was performed twice daily. The duration of the study was 6 months. Gases containing H2 were produced using a portable H2 generator (Nishijima/Enor gas hydrogen generator) to generate H2 gas (3%) containing 21% oxygen (H. Ono et al., J Stroke Cerebrovasc Dis 2017;26:2587-2594.). Blood levels were confirmed to increase, as previously reported (H. Ono et al., J Stroke Cerebrovasc Dis 2017;26:2587-2594.). Lithium carbonate is used as a therapeutic agent for manic-depressive disorder (bipolar disorder), and it was used in this example because it was reported that few patients taking lithium carbonate developed dementia.

評価
患者は、ADAS-cogスコアを用いて盲検法で評価された。
ADAS-cog試験は1~2ヶ月ごとに実施した。ADAS-cogスコアに対する治療の有効性は、試験開始時のADAS-cogスコアと治療中の2~3回の試験を比較することによって決定した。
Evaluation Patients were evaluated in a blinded fashion using the ADAS-cog score.
ADAS-cog tests were performed every 1-2 months. Efficacy of treatment on ADAS-cog scores was determined by comparing ADAS-cog scores at baseline and 2-3 trials during treatment.

海馬及び海馬傍回の体積の測定
MRIにより海馬及び海馬傍回の視覚化を行った(図7-1)。図7-1は、図1dと同様の図である。海馬の前端の9mm後ろから5つの冠状切片を5mm離して採取した。DICOM ROIソフトウエアを用いて、それぞれの冠状切片の面積を計算した。ソフトウエアにより面積をmm2単位で自動的に記録し、海馬並びに鉤状回、内側嗅領及び海馬傍回を含む海馬傍回領域の体積を、mm2単位の面積を5mm(対照切片間の距離)とかけてmm3単位に変換して計算した(図7-2)。すなわち、体積測定は、先端から9mmの位置から体内への34mmの位置までの海馬の大部分について行われた。すべての処理及び計算は、放射線技師によって盲検的に行われた。
Measurement of hippocampal and parahippocampal gyrus volumes
Visualization of the hippocampus and parahippocampal gyrus was performed by MRI (Fig. 7-1). FIG. 7-1 is a view similar to FIG. 1d. Five coronal slices were taken 5 mm apart from 9 mm posterior to the anterior end of the hippocampus. The area of each coronal section was calculated using DICOM ROI software. Areas were automatically recorded by the software in mm2 , and the volume of the hippocampus and the parahippocampal gyrus region, including the subiculum, entorhinal gyrus and parahippocampal gyrus, was measured by dividing the area in mm2 by 5 mm (between control sections). distance) and converted to mm3 units (Fig. 7-2). Briefly, volume measurements were taken over most of the hippocampus from 9 mm from the tip to 34 mm into the body. All processing and calculations were performed blindly by a radiologist.

拡散テンソル画像(DTI: diffusion tensor imaging)による海馬及び海馬傍回のトラクト(神経束)の面積の測定
5つの関門(シードポイント)(ソフトウエア関門)を、ニューロンのトラクト(束)が海馬又は海馬傍回全体を通過する容積測定部位に設定した(図7-2)。すなわち、5つの関門を、ニューロン束が全海馬または海馬傍回を通過するように、体積測定部位に設定した。図7-2において、神経線維が5つの関門(seed)を通過していることがわかる。
Measurement of hippocampal and parahippocampal tract tract areas by diffusion tensor imaging (DTI). A volumetric site was set across the entire paragyrus (Fig. 7-2). Briefly, five barriers were set at volumetric sites such that neuronal bundles passed through the entire hippocampus or the parahippocampal gyrus. In FIG. 7-2, it can be seen that nerve fibers pass through five barriers (seeds).

デジタルトラクトグラフィーイメージングは、Neuro3Dを用いてGRAPPA技術により行った。青いゲートは、通過したニューロン束の選択のための5つの関門を示す。黄色はニューロン束を示す。検査時間を短縮するために、GRAPPA技術を利用したNeuro3Dを用いてデジタルトラクト撮像(DTI)を行った。DTIは、0.10、0.15、及び0.2のファンクショナル アニソトロピー(FA、神経線維内の水分子の拡散速度)値で得られた。トラクトの大きさはトラクト画像のピクセル数から計算し、トラクト内のピクセル数はImage Jソフトウエアを使用して計算した。 Digital tractography imaging was performed by GRAPPA technology using Neuro3D. Blue gates indicate five barriers for selection of passed neuronal bundles. Yellow indicates neuron bundles. To reduce examination time, we performed digital tract imaging (DTI) using Neuro3D with GRAPPA technology. DTI was obtained at functional anisotropy (FA, diffusion rate of water molecules in nerve fibers) values of 0.10, 0.15, and 0.2. The size of the tract was calculated from the number of pixels in the tract image and the number of pixels within the tract was calculated using Image J software.

治療結果
大部分の患者のADAS-cogスコアは、H2療法によって改善された。
図6a-e及び図6f-kに、H2療法とリチウム療法の併用による各患者のADAS-cogスコアの変化のプロファイルを示す。a~kは11人の患者のそれぞれの結果を示す。f及びhにおいては、併用療法が終了すると、スコアはすぐに悪化した。一方、e及びiにおいては、リチウム添加を中止した後でもH2による改善が認められた。a、b、c、d、g及びhにおいては、H2処置が中止された後にスコアは悪化した(増加を続けた)。従って、併用療法の主な効果は、H2吸入のみに起因することが判明した。
Treatment Outcomes ADAS-cog scores in most patients improved with H2 therapy.
Figures 6a-e and 6f-k show profiles of changes in ADAS-cog scores for each patient with combined H2 therapy and lithium therapy. a through k show results for each of the 11 patients. In f and h, scores deteriorated immediately after combination therapy ended. On the other hand, in e and i, improvement by H 2 was observed even after stopping lithium addition. In a, b, c, d, g and h, scores worsened (continued to increase) after H2 treatment was discontinued. Therefore, the main effect of combination therapy was found to be due to H2 inhalation only.

H2治療期間の終わりに、7人の患者(c、d、f、g、h、i及びj)のスコアは、開始時間から改善(減少)していた。H2治療終了時のスコアは初期レベルに回復しなかったが、3人の患者(a、b、e)でスコアは一度悪化したが、後でわずかに改善した。1人の患者(k)は非応答であった。表2に、H2ガス投与を行った11人の認知症患者における水素ガス投与開始時、悪化後、及び水素ガス投与終了後のADAS-cogスコアの分析結果を示す。表2に示すように、この非応答者を含む平均値は、H2治療の終了時に-3.4(初期スコアから)及び-8.5(最悪スコアから)であった。 At the end of the H2 treatment period, the scores of 7 patients (c, d, f, g, h, i and j) had improved (decreased) from the start time. Scores at the end of H2 treatment did not recover to initial levels, but in 3 patients (a, b, e) scores worsened once but improved slightly later. One patient (k) was non-responder. Table 2 shows the analysis results of the ADAS-cog score at the start of hydrogen gas administration, after exacerbation, and after the end of hydrogen gas administration in 11 dementia patients who were administered H 2 gas. As shown in Table 2, including this non-responder, the mean values were -3.4 (from initial score) and -8.5 (from worst score) at the end of H2 treatment.

Figure 0007177429000002
Figure 0007177429000002

5人のコントロールでは、治療による改善は認められなかった。また、試験を行った病院では約200人の患者を診察したが、H2治療なしの場合、6ヶ月間でADAS-cogスコアが改善されたアルツハイマー型認知症患者はいなかった。従って、H2治療はADAS-cogスコアの顕著な改善を示した。 Five controls showed no improvement with treatment. In addition, although about 200 patients were seen at the hospital where the study was conducted, none of the patients with Alzheimer's dementia improved in ADAS-cog score in 6 months without H2 treatment. Thus, H2 treatment showed significant improvement in ADAS-cog scores.

海馬及び海馬傍回領域の体積は治療中に変化しなかった。
海馬及び海馬傍回の体積は、方法に記載したように、治療期間中少なくとも3回測定した。治療期間中の患者dの観察期間は8ヶ月間継続した。ADAS-cogスコアは有意に変化した(図6d)。図7-3に、患者dにおける治療中の海馬および海馬傍回の体積の変化を示す。6カ月の治療期間中、海馬の大きさは増加しなかった。
The volumes of hippocampal and parahippocampal regions did not change during treatment.
Hippocampal and parahippocampal gyrus volumes were measured at least three times during the treatment period as described in Methods. The follow-up period for patient d during treatment lasted 8 months. ADAS-cog scores changed significantly (Fig. 6d). Figure 7-3 shows changes in hippocampal and parahippocampal gyrus volumes during treatment in patient d. Hippocampal size did not increase during the 6-month treatment period.

水素治療は、DTIトラクトを増加させ、増加はADAS-cogスコアと相関していた。
DTIはADを評価する有用な方法としてニューロンの完全性を評価するのに有用である(T.C. Chua et al. Curr Opin Neurol 2008;21:83-92.: I.K. Amlien, Neuroscience 2014;276:206-215.)。本実施例において、海馬全体又は海馬傍回を通過したニューロントラクトに着目した。この目的のために、ニューロントラクトが通過する5つの関門を固定した(図7-2)。ニューロンの完全性を表すニューロントラクトに沿った水の拡散性を評価するために、海馬又は海馬傍回領域全体に対して0.10、0.15、及び0.2の異なるFA値で画像を得た(L.G. Vasconcels et al., Dement Neuropsychol 2009;3:268-274.: B. Zhang et al., CNS Neurosci Ther 2014;20:3-9.)。
Hydrogen treatment increased DTI tracts, and increases correlated with ADAS-cog scores.
DTI is useful to assess neuronal integrity as a useful method to assess AD (TC Chua et al. Curr Opin Neurol 2008;21:83-92.: IK Amlien, Neuroscience 2014;276:206- 215.). In this example, we focused on neuronal tracts that passed through the entire hippocampus or the parahippocampal gyrus. For this purpose, we fixed five barriers through which neuronal tracts pass (Fig. 7-2). Images were acquired at different FA values of 0.10, 0.15, and 0.2 for the entire hippocampal or parahippocampal gyrus region to assess the diffusivity of water along neuronal tracts, which represent neuronal integrity (LG Vasconcels et al. al., Dement Neuropsychol 2009;3:268-274.: B. Zhang et al., CNS Neurosci Ther 2014;20:3-9.).

図8-1及び図8-2は、FA=0.1、0.15、又は0.2における患者dの海馬(図8-1a)及び海馬傍回(図8-1b)領域のMRIのH2ガスの吸入効果に対する拡散テンソル画像の代表例を示す図である。方法の欄に記載したように、5つの関門で海馬又は海馬傍回領域を通過するニューロントラクトを選択した。図8-2a及び図8-2bは、それぞれ、海馬及び海馬傍回領域のDTIトラクトの半定量的分析の結果を示す。四角と三角のシンボルは、それぞれ左側と前方から観察された画像を示す。直線及び点線は、それぞれ、H2及びLi2CO3治療の期間を示す。図8-1a及び図8-1bは、2、4又は6ヶ月間リチウム及びH2を用いて治療し、その後4ヶ月間リチウムのみで治療を行ったAD患者dの脳の側部の0.1、0.15及び0.2のFA値における代表的なDTIを示す。高いFA値(0.2)の束は、変化に対して最も敏感であった。DTIトラクトは、H2及びリチウム治療によっても、海馬傍回領域では変化しなかった。海馬領域におけるFA=0.15及び0.2のDTIの束は、H2及びリチウム治療後に増加するようであった。治療効果はFA=0.2で最も強かった(図8-1a)。さらに、H2による治療を中止したときには、FA=0.15及び0.2のトラクトのDTIの束が減少した(図6a)。従って、少なくともこの場合、DTIの束の増加はリチウム治療によるものではなかった。 Figures 8-1 and 8-2 show the effect of H2 gas inhalation on MRI of the hippocampal (Figure 8-1a) and parahippocampal gyrus (Figure 8-1b) regions of patient d at FA = 0.1, 0.15, or 0.2. FIG. 4 is a diagram showing a representative example of a diffusion tensor image for . Neuronal tracts passing through the hippocampus or parahippocampal region at five barriers were selected as described in Methods. Figures 8-2a and 8-2b show the results of semi-quantitative analysis of DTI tracts in hippocampal and parahippocampal gyrus regions, respectively. Square and triangle symbols indicate images viewed from the left and front, respectively. Straight and dotted lines indicate the duration of H2 and Li2CO3 treatment, respectively. Figures 8-1a and 8-1b show lateral 0.1, Representative DTIs at FA values of 0.15 and 0.2 are shown. Bundles with high FA values (0.2) were the most sensitive to change. DTI tracts were unchanged in the parahippocampal gyrus region by H2 and lithium treatment. FA=0.15 and 0.2 DTI bundles in the hippocampal region appeared to increase after H2 and lithium treatment. The therapeutic effect was strongest at FA=0.2 (Fig. 8-1a). Furthermore, the DTI flux of tracts with FA=0.15 and 0.2 decreased when treatment with H2 was discontinued (Fig. 6a). Thus, at least in this case, the increase in DTI flux was not due to lithium treatment.

このプロファイルは、図6dに示すADAS-cogスコアと良く一致していた。一方、海馬傍回のDTIトラクトは変化しなかった(図8-1b)。図8-2a、bは、FA=0.1、0.15及び0.2におけるDTIトラクトの半定量分析の結果を示す。これらのデータは、代表的な海馬DTIは、ADAS-cogスコアと特に高いFA値で相関していることを示している。 This profile was in good agreement with the ADAS-cog scores shown in Figure 6d. On the other hand, DTI tracts in the parahippocampal gyrus did not change (Fig. 8-1b). Figures 8-2a,b show the results of semi-quantitative analysis of DTI tracts at FA = 0.1, 0.15 and 0.2. These data indicate that representative hippocampal DTIs are correlated with ADAS-cog scores, especially at high FA values.

図9は、AD患者11例の正規化した拡散テンソル画像トラクトを示し、海馬又は海馬傍回領域において固定された5つの関門を通過した神経管束領域を評価した結果を示す。図9は、11人の患者についてのDTIの平均値と標準誤差を示す。図9aは、H2治療をはじめてからの最悪時と終了時との間の海馬及び海馬傍回領域でのFA=0.2の対応するニューロンのトラクトのピクセル数をFA=0.1の束のピクセル数で正規化した値の比較を示す。**は海馬領域のp <0.01を示す。海馬傍回領域における治療の開始と終了の間に差は認められなかった。図9bは、海馬のDTIトラクトを、治療の開始時又は終了時に、海馬傍回DTIで正規化した結果の比較を示す。***はFA=0.2でのp <0.001を示す。FA=0.1では、治療からの最悪時と終了の間に差はなかった。図9中、エラーバーは標準誤差を示す。 FIG. 9 shows normalized diffusion tensor image tracts of 11 AD patients, showing the results of assessing neural tube bundle areas that crossed five fixed barriers in the hippocampus or parahippocampal gyrus area. Figure 9 shows the mean and standard error of DTI for 11 patients. Figure 9a shows the number of pixels in the tract of FA = 0.2 corresponding neurons in the hippocampal and parahippocampal gyrus regions between the worst and the end of H2 treatment by the number of pixels in the FA = 0.1 fascicle. Shows a comparison of normalized values. ** indicates p < 0.01 for hippocampal regions. No difference was observed between initiation and termination of treatment in the parahippocampal area. Figure 9b shows a comparison of hippocampal DTI tracts normalized by parahippocampal DTI at the start or end of treatment. *** indicates p < 0.001 at FA = 0.2. At FA=0.1, there was no difference between worst and exit from treatment. In FIG. 9, error bars indicate standard errors.

従って、DTIの変化は、海馬ニューロンの完全性に対するH2治療の影響を反映することを示唆している。 Thus, we suggest that changes in DTI reflect the effects of H2 treatment on hippocampal neuronal integrity.

考察
H2とリチウムの併用療法では、アルツハイマー型認知症患者11人のうち10人がADAS-cogスコアの改善が認められた。ADAS-cogスコア(W.G. Rosen et al., Am J Psychiatry 1984;141:1356-1364.)は、ADの臨床試験において最も広く使用されている一般的な認知機能の指標となり、記憶、言語、プラクシス、及び方向付けを含む複数の認知領域を評価する。本発明の併用療法において、3つの可能性があった。第1は、H2とリチウムの組み合わせは、相乗効果のために不可欠であった可能性。第2は、主にリチウムが有効であり、H2はリチウムの副作用を緩和し、又はリチウムの有効性を補強した可能性。第3は、H2単独で治療に有効であった可能性。
consideration
Combined therapy with H2 and lithium improved ADAS-cog scores in 10 of 11 patients with Alzheimer's disease. The ADAS-cog score (WG Rosen et al., Am J Psychiatry 1984;141:1356-1364.) has become the most widely used measure of general cognitive function in AD clinical trials, and it , and orientation. There were three possibilities in the combination therapy of the present invention. First, the combination of H2 and lithium may have been essential for synergy. The second is that mainly lithium is effective, and H2 may have mitigated the side effects of lithium or augmented the effectiveness of lithium. Third, H2 alone may have been effective in treatment.

本実施例の結果は、リチウムが存在しなくても(e及びiにおいて)スコアがH2で改善し続けたため、治療効果はH2吸入のみによるものであることを示している。対照的に、H2処置が中止された場合、a、b、c、d、g及びhのスコアは悪化した(増加を続けた)。すなわち、H2と併用しなかった場合は、リチウム単独では認知機能の改善は認められず、H2のみが認知機能を改善した。 The results of this example show that the therapeutic effect was due to H2 inhalation alone, as scores continued to improve with H2 even in the absence of lithium (in e and i). In contrast, scores for a, b, c, d, g and h worsened (continued to increase) when H2 treatment was discontinued. That is, when not combined with H 2 , lithium alone did not improve cognitive function, and only H 2 improved cognitive function.

H2吸入によるこれらの改善は、アルツハイマー型認知症の認知症症状の一時的改善に用いられているドネペジルの効果と比較したときに顕著である。ドネペジルはADAS-cogスコアを6週間後に3ポイント減少させた(-3)。しかし、6ヶ月後にはプラセボ群は悪化したものの、ドネペジル投与群のスコアは初期値に戻っていた(K.R. Krishnan et al., Am J Psychiatry 2003;160:2003-2011.)。本実施例において、H2治療により、初期段階から非応答者を含む被験体のスコアの変化の平均値は-3.4であった。さらに、最悪のスコアからH2治療の終了までのスコアの変化の平均値は-8.5であった。すなわち、H2ガスの効果は、患者11人中10人という高い割合で認められ、治療効果はドネペジルよりも顕著であった。 These improvements with H2 inhalation are significant when compared with the effects of donepezil, which is used to temporarily improve dementia symptoms in Alzheimer's disease. Donepezil reduced the ADAS-cog score by 3 points after 6 weeks (-3). However, after 6 months, scores in the donepezil group had returned to baseline values, although the placebo group had deteriorated (KR Krishnan et al., Am J Psychiatry 2003;160:2003-2011.). In this example, H2 treatment resulted in a mean score change of -3.4 for subjects including non-responders from early stage. Furthermore, the mean score change from the worst score to the end of H2 treatment was -8.5. That is, the effect of H2 gas was observed in a high percentage of 10 out of 11 patients, and the therapeutic effect was more significant than that of donepezil.

さらに、本実施例の患者は、アルツハイマー型認知症の治療薬として薬事承認されているアセチルコリンエステラーゼ阻害薬及び/又はN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体拮抗剤による治療効果が失われた後に、水素ガス吸入治療を開始したものである。したがって、水素ガス吸入による改善効果は、これらの薬事承認薬剤の効果とは別の作用機作において発揮したことは明らかである。本発明は、従来の薬事承認薬の治療効果が認められなくなった以後にも適用できるものであり、有用性は極めて大きい。 Furthermore, the patient of this example lost the therapeutic effect of an acetylcholinesterase inhibitor and/or an N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptor antagonist, which are pharmaceutical approved as therapeutic agents for Alzheimer's disease. After that, hydrogen gas inhalation treatment was started. Therefore, it is clear that the ameliorating effect of hydrogen gas inhalation was exerted through a mechanism of action different from that of these drugs approved under the Pharmaceutical Affairs Law. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied even after the therapeutic effects of conventional drugs approved under the Pharmaceutical Affairs Law have ceased to be recognized, and is extremely useful.

さらに、DTIにより、特に高いFA値のときに、ニューロンの束の大きさが有意に回復していることがわかった。大脳白質の束は、高度な方向性をもち、かつ詰まった状態で配列される。束の方向に沿った水の拡散率は、他の方向と比較してはるかに高い。束に沿った拡散率と束に交差する拡散率の差は、軸索密度とともに増加する。FA値は束内の軸索の密度を反映し、低い値はより低い軸索密度に対応する。DTIによる知見は、ADAS-cogスコアによるAD患者の臨床的改善と明らかに一致していた。 Furthermore, DTI showed significant recovery of neuronal bundle size, especially at high FA values. Cerebral white matter fascicles are highly oriented and arranged in a compact manner. The diffusivity of water along the bundle direction is much higher compared to other directions. The difference between the diffusivity along and across the fascicle increases with axonal density. FA values reflect the density of axons within the fascicle, with lower values corresponding to lower axon densities. The DTI findings were clearly consistent with ADAS-cog score clinical improvement in AD patients.

本発明の方法は、認知症又は認知症前駆状態の客観的な検出を可能にする。 The method of the invention allows objective detection of dementia or predementia.

Claims (9)

被験体の脳側頭葉海馬領域における拡散テンソル画像から神経線維を追跡し、神経線維のトラクト面積を解析することにより、被験体において認知症又は認知症前駆状態を検出するための補助的データを取得する方法であって、
(i) 被験体の脳側頭葉海馬における神経線維のトラクトを抽出した拡散テンソル画像を生成する工程、
(ii) (i)で抽出した神経線維のトラクトが通過するように、一定間隔で5つの関門を設ける工程、
(iii) FA(フラクショナル アニソトロピー)値を0.2に設定して、海馬領域の神経線維を抽出した画像を得る工程、
(iv) (iii)で得られた画像のピクセル数から神経線維のトラクトの面積を測定する工程、及び
(v) 神経線維のトラクト面積の測定値に基づいて、認知症又は認知症前駆状態を検出するための補助的データを取得する工程、
を含む方法。
Ancillary data for detecting dementia or predementia in a subject by tracing nerve fibers from diffusion tensor images in the brain temporal lobe hippocampal region of the subject and analyzing the tract area of the nerve fibers. A method for obtaining ,
(i) generating diffusion tensor images extracting tracts of nerve fibers in the temporal hippocampus of the subject;
(ii) providing five barriers at regular intervals for passage of the nerve fiber tracts extracted in (i);
(iii) setting the FA (fractional anisotropy) value to 0.2 to obtain an image of extracted nerve fibers in the hippocampal region;
(iv) measuring the area of the nerve fiber tract from the number of pixels of the image obtained in (iii);
(v) obtaining ancillary data for detecting dementia or predementia based on measurements of nerve fiber tract area;
method including.
認知症前駆状態が、軽度認知障害(MCI:Mild Cognitive Impairment)又は自覚的認知障害(SCI:Subjective Cognitive Impairment)である、請求項1記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the prodementia state is Mild Cognitive Impairment (MCI) or Subject Cognitive Impairment (SCI). 海馬領域が海馬及び海馬傍回領域である、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method of claim 1 or 2, wherein the hippocampal regions are hippocampal and parahippocampal gyrus regions. 海馬領域の神経線維を抽出した画像が側面像(lateral view)及び軸方向像(axial view)である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the extracted images of nerve fibers in the hippocampal region are a lateral view and an axial view. さらに、FA(フラクショナル アニソトロピー)値を0.1に設定して、海馬領域の神経線維を抽出した画像を得て、該画像のピクセル数から神経線維のトラクトの面積を測定する工程を含み、FA0.2の神経線維のトラクト面積をFA0.1の神経線維のトラクト面積で割ったFA比を計算し、FA比に基づいて、認知症又は認知症前駆状態を検出するための補助的データを取得する、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 Furthermore, an FA (fractional anisotropy) value is set to 0.1 to obtain an image in which nerve fibers in the hippocampal region are extracted, and the area of the nerve fiber tract is measured from the number of pixels in the image, FA0.2 Calculate the FA ratio, which is the tract area of the nerve fiber of FA0. The method according to any one of claims 1-4. (ii)において、拡散テンソル画像上に連続する5つの関心領域(ROI)を作成する、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。 A method according to any one of claims 1 to 5, wherein in (ii) five successive regions of interest (ROI) are created on the diffusion tensor image. 神経線維のトラクト面積の測定値を正常人の神経線維のトラクト面積の測定値と比較し、正常人の測定値以下の場合に、認知症又は認知症前駆状態である可能性があると評価するための補助的データを取得する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。 Compare the measured nerve fiber tract area with the measured nerve fiber tract area of a normal person, and assess possible dementia or prodementia if the measured value is less than or equal to that of a normal person. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein ancillary data for is obtained . 被験体において、請求項1に記載の方法を定期的に行い、経時的に神経線維のトラクト面積の測定値を得て、該測定値の変化を調べ、測定値が低下した場合に認知症又は認知症前駆状態が悪化し、測定値が上昇した場合に認知症又は認知症前駆状態が改善したと評価するための補助的データを取得する、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。 In a subject, the method of claim 1 is periodically performed, the measured value of the tract area of the nerve fiber is obtained over time, the change in the measured value is examined, and if the measured value decreases, dementia or Acquiring auxiliary data for evaluating that dementia or prodementia state has improved when the dementia prodromal state worsens and the measured value increases, claim 1 to 7 according to any one of Method. 脳の他の部位から迷入した神経線維を除外するために回避関門を設定する工程を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。 9. The method of any one of claims 1-8, comprising establishing an escape barrier to exclude errant nerve fibers from other parts of the brain.
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