JP6566471B2 - 自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法及び医療用画像処理システム並びにバイオマーカー - Google Patents
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1.少なくとも以下の1)〜3)の工程を含む、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法:
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を検知する工程;
2)前記検知された脳活動を示す信号(A)と、定型発達者について前記と同じ各ROIについて予め取得された脳活動を示す信号(B)と比較分析する工程;
3)各々のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果より、自閉スペクトラム症診断支援情報の出力工程。
2.脳活動を示す信号(A)が、安静時fMRI(rs-fMRI)撮影中の移動された頭の回転と平行移動を計算し、回転と移動の距離を基に脳画像の位置を補正する工程を経て得られた信号(A)である、前項1に記載の医療用画像処理方法。
3.脳活動を示す信号(A)が、安静時fMRI(rs-fMRI)で出力された一番上のスライスと一番下のスライスの撮影時間の差を計算し、時間の差による脳画像の位置を補正する工程を経て得られた信号(A)である、前項1又は2に記載の医療用画像処理方法。
4.前記複数箇所のROIが、ROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 4(中部帯状回)、ROI 5(右舌状回)、ROI 6(左下前頭回)、ROI 7(左後部帯状回)から選択される少なくとも4箇所に含まれる関心領域(ROI)である、前項1〜3のいずれかに記載の医療用画像処理方法。
5.脳活動を示す信号が、rs-fMRIで得た被験者の脳賦活の高度と幅の変動量を計算して得られる値である、前項1〜4のいずれかに記載の医療用画像処理方法。
6.脳活動を示す信号が、rs-fMRIで得た被験者の脳画像から算出されたfALFFのZ値である、前項5に記載の医療用画像処理方法。
7.前記各々の脳領域における信号(A)と信号(B)の比較分析結果より、fALFFのZ値について、関心領域(ROI)がROI 4(中部帯状回)及びROI 7(左後部帯状回)の場合は各々(A値)>(B値)であり、関心領域(ROI)がROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 5(右舌状回)及びROI 6(左下前頭回)の場合は各々(B値)>(A値)の値を示す場合に、自閉スペクトラム症の危険性が高いとする診断支援情報を出力する、前項1〜6のいずれかに記載の医療用画像処理方法。
8.少なくとも以下の1)〜3)の工程を含む、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法:
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を、経時的に検知する工程;
2)前記経時的に検知して得られた信号(A)の変動の違いを出力する工程;
3)前記信号(A)の変動の違いから、自閉スペクトラム症の症状改善度の判断補助のためのデータを出力する工程。
9.前記複数箇所のROIが、ROI 8(左島回)、ROI 9(左側頭極)、ROI 10(右補足運動野)、ROI 11(左補足運動野)、ROI 12(左中心前回)、ROI 13(右島回)に含まれる関心領域(ROI)である、前項8に記載の医療用画像処理方法。
10.rs-fMRIで得た被験者の脳画像の入力部位(a)、当該入力された脳画像から、脳内の特定のROIについて脳活動を示す信号(A)を検知する部位(b)、当該信号(A)と、当該特定のROIについて予め作成された定型発達者の脳活動を示す信号(B)と比較分析する部位(c)及び当該特定のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果の出力部位(d)を少なくとも備えてなる、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理システム。
11.ROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 4(中部帯状回)、ROI 5(右舌状回)、ROI 6(左下前頭回)、ROI 7(左後部帯状回)から選択される少なくとも4箇所に含まれる関心領域(ROI)より得られる脳活動を示す信号(A)からなる自閉スペクトラム症診断補助のためのバイオマーカー。
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を検知する工程;
2)前記検知された脳活動を示す信号(A)と、定型発達者(TD)について前記と同じ各ROIについて予め取得された脳活動を示す信号(B)と比較分析する工程;
3)各々のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果より、自閉スペクトラム症診断支援情報の出力工程。
ROI 1(右紡錘状回) :x=20〜55、y=-86〜-19及びz=-24〜5
ROI 2(左舌状回) :x=-52〜-4、y=-93〜-49及びz=-15〜15
ROI 3(右舌状回) :x=4〜32、y=-96 〜-53及びz=-12〜9
ROI 4(中部帯状回):x=-6〜7、y=-7〜7及びz=35〜41
ROI 5(右舌状回) :x=4〜32、y=-96 〜-53及びz=-12〜9
ROI 6(左下前頭回) :x=-61〜-8、y=-32〜50及びz=-21〜37
ROI 7(左後部帯状回) :x=-15〜15、y=-72〜-17及びz=10〜38
1)rs-fMRIで得た被験者の脳画像の入力部位(a);
2)当該入力された脳画像から、脳内の特定のROIについて脳活動を示す信号(A)を検知する部位(b);
3)当該信号(A)と、当該特定のROIについて予め作成された定型発達者(TD)の脳活動を示す信号(B)と比較分析する部位(c);
4)当該特定のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果の出力部位(d)
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を、経時的に検知する工程;
2)前記経時的に検知して得られた信号(A)の変動の違いを出力する工程;
3)前記信号(A)の変動の違いから、自閉スペクトラム症の症状改善度の判断補助のためのデータを出力する工程。
ROI 8(左島回) :x=-53〜-20、y=-25〜22及びz=-17〜17
ROI 9(左側頭極) :x=-57〜-24、y=-3〜26及びz=-27〜24
ROI 10(右補足運動野) :x=0〜59、y=-20〜31及びz=12〜71
ROI 11(左補足運動野) :x=-59〜0、y=-20〜31及びz=12〜71
ROI 12(左中心前回) :x=0〜-65、y=-35〜15及びz=5〜72
ROI 13(右島回) :x=20〜53、y=-25〜22及びz=-17〜17
本実施例では、自閉スペクトラム症者(ASD)及び定型発達者(TD)について、自閉スペクトラム症診断補助のために以下の手順により医療用画像処理行なった。
安静時におけるfMRIで得たASD及びTDの脳画像について、複数箇所の関心領域(ROI)の脳活動を示す信号(fALFFのZ値)を得た。本実施例では、ASDより発せられた脳活動を示す信号を信号(A)といい、TDより発せられた脳活動を示す信号を信号(B)という。また、信号(A)、信号(B)より算出して得たfALFFのZ値を各々(A値)、(B値)という。
以上において、aはBOLD信号値の高度、bはBOLD信号値の幅、kはvoexl数及びNはtime pointを意味する。
上記1)で作成したデータベースに基づき、ASD(信号(A))及びTD(信号(B))より得た各fALFFのZ値の平均値を計算し、図3に示した。ROI 4(中部帯状回)及びROI 7(後部帯状回)の場合は各々(A値)>(B値)であり、関心領域(ROI)がROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 5(右舌状回)及びROI 6(左下前頭回)の場合は各々(B値)>(A値)の値を示した。
TD型のROI 1〜7における各fALFFのZ値の平均値を基準値とし、被験者のROI 1〜7における各fALFFのZ値を算出し、解析を行った。その結果、被験者のfALFFのZ値(A値)が基準値より高いROIが4箇所以上ある場合に、感度、特異度、陽性(ASD)的中率及び陰性的中率が正確な値を示した(図4)。即ち、ASDの診断支援情報を提供するために、被験者の信号(A)とTDの信号(B)の値(fALFFのZ値)について、関心領域(ROI)がROI 4(中部帯状回)及びROI 7(後部帯状回)の場合は各々(A値)>(B値)であり、関心領域(ROI)がROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 5(右舌状回)及びROI 6(左下前頭回)の場合は各々(B値)>(A値)の値を示す場合に、自閉スペクトラム症の危険性が高いとする診断支援情報を出力することができる(図3参照)。基準値としては、各ROIについて、例えば表2に示す値が挙げられる。
本実施例では、インフォームドコンセントを得た10名の被験者について、オキシトシン(OXT)投与による治療効果と脳活動を示す信号(A)の関係について調べた。二重盲検のために、OXTを一日当たり16 IUを経鼻投与する低用量投与群(5名)及び偽薬(プラセボ)投与群(5名)に分類し12週間継続投与し、rs-fMRIで得た被験者の脳画像について、脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、本発明の画像処理法に基づき各々の脳活動を示す信号(A)である、fALFFのZ値を実施例1と同手法により算出した。その結果を表3に示した。
Claims (9)
- 脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を検知する工程を含む医療用画像処理方法であって、少なくとも以下の1)〜3)の工程を含む、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法:
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内のROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 4(中部帯状回)、ROI 5(右舌状回)、ROI 6(左下前頭回)、ROI 7(左後部帯状回)から選択される少なくとも4箇所に含まれる複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を検知する工程;
2)前記検知された脳活動を示す信号(A)と、定型発達者について前記と同じ各ROIについて予め取得された脳活動を示す信号(B)と比較分析する工程;
3)各々のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果より、自閉スペクトラム症診断支援情報の出力工程。 - 脳活動を示す信号(A)が、安静時fMRI(rs-fMRI)撮影中の移動された頭の回転と平行移動を計算し、回転と移動の距離を基に脳画像の位置を補正する工程を経て得られた信号(A)である、請求項1に記載の医療用画像処理方法。
- 脳活動を示す信号(A)が、安静時fMRI(rs-fMRI)で出力された一番上のスライスと一番下のスライスの撮影時間の差を計算し、時間の差による脳画像の位置を補正する工程を経て得られた信号(A)である、請求項1又は2に記載の医療用画像処理方法。
- 脳活動を示す信号が、rs-fMRIで得た被験者の脳賦活の高度と幅の変動量を計算して得られる値である、請求項1〜3のいずれかに記載の医療用画像処理方法。
- 脳活動を示す信号が、rs-fMRIで得た被験者の脳画像から算出された低周波振幅変動量(fALFF)のZ値である、請求項4に記載の医療用画像処理方法。
- 前記各々の脳領域における信号(A)と信号(B)の比較分析結果より、fALFFのZ値について、関心領域(ROI)がROI 4(中部帯状回)及びROI 7(左後部帯状回)の場合は各々(A値)>(B値)であり、関心領域(ROI)がROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 5(右舌状回)及びROI 6(左下前頭回)の場合は各々(B値)>(A値)の値を示す場合に、自閉スペクトラム症の危険性が高いとする診断支援情報を出力する、請求項1〜5のいずれかに記載の医療用画像処理方法。
- 脳内の複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を検知する工程を含む医療用画像処理方法であって、少なくとも以下の1)〜3)の工程を含む、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法:
1)安静時fMRI(rs-fMRI)で得た被験者の脳画像について、脳内のROI 8(左島回)、ROI 9(左側頭極)、ROI 10(右補足運動野)、ROI 11(左補足運動野)、ROI 12(左中心前回)、ROI 13(右島回)に含まれる複数箇所の関心領域(ROI)について、各々の脳活動を示す信号(A)を、経時的に検知する工程;
2)前記経時的に検知して得られた信号(A)の変動の違いを出力する工程;
3)前記信号(A)の変動の違いから、自閉スペクトラム症の症状改善度の判断補助のためのデータを出力する工程。 - rs-fMRIで得た被験者の脳画像の入力部位(a)、当該入力された脳画像から、脳内の特定のROIについて脳活動を示す信号(A)を検知する部位(b)、当該信号(A)と、当該特定のROIについて予め作成された定型発達者の脳活動を示す信号(B)と比較分析する部位(c)及び当該特定のROIにおける信号(A)と信号(B)の比較分析結果の出力部位(d)を少なくとも備えてなる医療用画像処理システムであって、脳内の特定のROIがROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 4(中部帯状回)、ROI 5(右舌状回)、ROI 6(左下前頭回)、ROI 7(左後部帯状回)から選択される少なくとも4箇所、又はROI 8(左島回)、ROI 9(左側頭極)、ROI 10(右補足運動野)、ROI 11(左補足運動野)、ROI 12(左中心前回)、ROI 13(右島回)に含まれる複数箇所のROIである、自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理システム。
- ROI 1(右紡錘状回)、ROI 2(左舌状回)、ROI 3(右舌状回)、ROI 4(中部帯状回)、ROI 5(右舌状回)、ROI 6(左下前頭回)、ROI 7(左後部帯状回)から選択される少なくとも4箇所に含まれる関心領域(ROI)より得られる脳活動を示す信号(A)からなる自閉スペクトラム症診断補助のためのバイオマーカー。
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