A new screening method for mild cognitive impairment using the degree of brain atrophy estimated by time-resolved spectroscopy

利用时间分辨光谱估计脑萎缩程度来筛查轻度认知障碍的新方法

• 批准号: 22H03979
• 负责人: 大山 勝徳
• 金额: $ 7.82万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03979/
• 关键词: 時間分解分光法; TRS-NIRS; 脳萎縮度; 認知機能スクリーニング; 認知症リスク; TNIRS; 脳溝; 光路長; スクリーニング; 認知症

本研究の目的は、時間分解分光法（TRS-NIRS）を用いた軽度認知機能障害（MCI）のスクリーニング手法の確立である。脳萎縮に伴う脳脊髄液層（CSF層）の厚さや脳溝の広がりが近赤外光の平均光路長に影響を与えることが分かっているが、その具体的な影響は不明である。本研究では、光伝播シミュレーションやファントム実験を用いて脳萎縮と平均光路長の関係を明らかにし、教師付き学習モデルを用いてMCIを予測可能な手法を開発することを目指す。この手法は、低コストで入手可能な計測データを用いて、高い精度で軽度認知症のスクリーニングを実現することが期待される。研究の一環として、新たなTRS-NIRS計測を行い、MRI計測結果から算出される脳萎縮度と比較する横断的研究を実施している。今年度は，脳萎縮と平均光路長の直接的関係を解明するための準備として，既存のMRI画像データからMCI患者の脳溝に関する統計情報を調査した。先行研究にて平均光路長の大きさは脳溝の深さや幅が影響することを報告されていたためである。脳溝が関わる統計情報を得るためにFreeSurfer解析ツールを用いて，TRS-NIRS計測に最も関連する部位（前頭極）の脳溝付近の統計情報を正確に得ることができている。今後，TRS-NIRS計測結果と紐づいているMRI計測結果を解析可能とすべく，倫理審査の審査を終えて，実際に10例から20例について解析を進める。実際のTRS-NIRSの結果と紐づいた被験者のMRI計測結果からCSF層の厚さや脳溝の幅を求め，その統計結果に基づいてファントム実験や脳機能シミュレーションを実施する。その結果から脳萎縮度を推定するための特徴量を見出す。それと同時に，脳萎縮度を目的変数として酸素飽和度や平均光路長等を説明変数としたときの回帰分析や検定を行い，脳萎縮度の推定可能性を検証する。

The purpose of this study was to establish a method for detecting cognitive impairment (MCI) using time-resolved spectroscopy (TRS-NIRS). The thickness and average optical path length of light near the red light are affected by atrophy and the specific effects are unknown. This study aims to clarify the relationship between optical shrinkage and average optical path length in the use of optical transmission systems, and to provide guidance for the development of predictive techniques for teachers to learn optical transmission systems. This method is expected to be used to measure cognitive disorders with low and high accuracy. The study was conducted in a cross-sectional manner, including TRS-NIRS measurement and MRI measurement results calculation. This year, the direct relationship between shrinkage and average optical path length was clarified and the statistical information related to MCI patients was investigated. A preliminary study of the influence of the length of the average optical path on the depth of the optical path was carried out. Free Surfer analysis is used to obtain relevant statistical information, and TRS-NIRS measurement is used to obtain relevant statistical information at the most relevant position (front pole). In the future, TRS-NIRS measurement results and MRI measurement results may be analyzed, and ethical review will be completed. In fact, 10 cases and 20 cases will be analyzed. The results of TRS-NIRS and MRI measurements of the subjects in the study included the estimation of CSF thickness and amplitude, and the implementation of statistical results. The results show that the shrinkage is estimated. At the same time, the degree of shrinkage of the target number, acid saturation, average optical path length, etc., to explain the number of return analysis, determination of the degree of shrinkage of the estimated possibility to prove

项目成果

Advances in Health and Disease

健康与疾病的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: Kyohei Koseki;Tomohiro Bito;Fumio Watanabe
• 通讯作者: Fumio Watanabe