マルチフラクタルによる脳MRI画像上の加齢性および病的白質変化の特徴抽出

脑 MRI 图像上年龄相关和病理性白质变化的多重分形特征提取

• 批准号: 17790808
• 负责人: 高橋 哲也
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17790808/
• 关键词: Multifractal; Brain MRI; T_2MRI; Brain white matter; Texture analysis; Atherosclerosis; Aging; Schizophrenia; マルチフラクタル解析; 脳白質; 加齢; 統合失調症; 健常高齢者; 拡散強調画像

フラクタルの概念は、従来困難であった生体組織に包含される複雑な非線形構造の定量化を可能にし、様々な分野で応用されている。医用画像の分野においても、生体組織への新たなスケールをもたらすことから、病変の抽出や評価などでの高い有用性が報告されている。近年では、フラクタルの概念を一般化したマルチフラクタルを用いた解析が試みられており、より複雑な構造の特徴抽出が試みられている。申請者は、マルチフラクタルを用いてT_2-MRI脳白質における信号強度の分布の特徴を抽出することで、白質の内部構造にまで言及した下記の2つの研究を行った。1.健常高齢者の脳動脈硬化性病変への適用:本研究では、視察的に異常を認めない脳白質のマルチフラクタル次元を算出し、初期動脈硬化の有用な指標である頚部動脈肥厚度との関係について、動脈硬化性危険因子との関連性も含めて検討した。結果、マルチフラクタル次元は頚部動脈肥厚度と相関し、高齢者脳白質のマルチフラクタル解析が脳の初期動脈硬化性病変の抽出において有用であることが示唆された。2.統合失調症への適用:統合失調症患者および健常者を対象に、脳白質におけるマルチフラクタル次元を算出し、臨床症状との関連性も含めて比較検討を行った。結果、健常者ではマルチフラクタル次元において、いわゆる"左優位性"を認める一方、統合失調症では健常者でみられた"左優位性"の欠如を認めた。また統合失調症患者では、前頭葉白質における"左優位性"の低さと脳梁のマルチフラクタル次元が臨床症状と関連することが示された。これらの結果から、統合失調症の病態メカニズムの解明にマルチフラクタル解析が有用であることぶ示唆された。本研究課題を通して、マルチフラクタル解析が肉眼的には認識できない微細な信号の変化の抽出を可能にし、動脈硬化性病変や統合失調症における脳白質異常の早期抽出を可能にすることが明らかとなった。

フ ラ ク タ ル の concept は, 従 to difficult で あ っ た living body tissue に contains さ れ る complex 雑 な nonlinear structure の quantitative を may に し, others 々 な eset で 応 with さ れ て い る. Medical portrait の eset に お い て も, living body tissue へ の new た な ス ケ ー ル を も た ら す こ と か ら, illness - の spare や review 価 な ど で の high い usefulness が report さ れ て い る. Recent で は, フ ラ ク タ ル の concept を generalization し た マ ル チ フ ラ ク タ ル を with い た parsing が try み ら れ て お り, よ り complex 雑 な tectonic の 徴 spare が try み ら れ て い る. Applicants は, マ ル チ フ ラ ク タ ル を with い て T_2 - MRI 脳 white matter に お け の る の signal strength distribution, 徴 を spare す る こ と で, white matter の internal structure に ま で to し た の remember two つ の を line っ た. 1. Health is often the high 齢 の 脳 arteriosclerosis disease - へ の applies: this study で は, inspection of abnormal に を め な い 脳 white matter の マ ル チ フ ラ ク タ ル dimensional を calculate し, early arteriosclerosis の useful indicator な で あ る 頚 ministry artery fat thickness と の masato is に つ い て, arteriosclerosis sex dangerous 険 factor と の masato even sex も containing め て beg し 検 た. Results, マ ル チ フ ラ ク タ ル dimensional は 頚 ministry artery fat thickness と masato し, high 齢 脳 white matter の マ ル チ フ ラ ク タ ル parsing が 脳 の early atherosclerosis disease - の spare に お い て useful で あ る こ と が in stopping さ れ た. 2. Identity disorder へ の applies: identity disorder patients お よ び kin who often を に, seaborne 脳 white matter に お け る マ ル チ フ ラ ク タ ル dimensional を calculate し, clinical symptoms と の masato even sex も containing め beg を line っ て compare 検 た. Results, health often で は マ ル チ フ ラ ク タ ル dimensional に お い て, い わ ゆ る "left primacy" を recognize め る side, identity disorder で は kin who often で み ら れ た "left primacy の owe such as を" recognize め た. ま た identity disorder patients で は, front lobe white matter に お け る "left primacy" low の さ と 脳 beam の マ ル チ フ ラ ク タ ル dimensional が clinical symptoms と masato even す る こ と が shown さ れ た. こ れ ら の results か ら, identity disorder の pathological メ カ ニ ズ ム の interpret に マ ル チ フ ラ ク タ ル parsing が useful で あ る こ と ぶ in stopping さ れ た. This research topic を tong し て, マ ル チ フ ラ ク タ ル parsing が eye に は know で き な い imperceptible の な signal variations change の may take を に し, arteriosclerosis disease - や identity disorder に お け る 脳 white matter abnormalities の early may spare を に す る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Application of a new texture analysis method, multifractal analysis, on T2-MRI and their relation to clinical symptoms in schizophrenia.

新纹理分析方法多重分形分析在 T2-MRI 上的应用及其与精神分裂症临床症状的关系。

• 发表时间: 2007
• 作者: Takahashi T;Kosaka H;Murata T;Omori M;Narita K;Mitsuya H;Takahashi K;Kimura H;Wada Y.
• 通讯作者: Wada Y.

Multifractal analysis of deep white matter microstructural changes on MR1 in relation to early-stage atherosclerosis.

MR1 深部白质微结构变化与早期动脉粥样硬化相关的多重分形分析。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Neurolmage 32
• 作者: Takahashi;T.;Murata;T.;Narita;K.;Hamada;T.;Kosaka;H.;Omori;M.;Takahashi;K.;Kimura;H.;Yoshida;H.;Wada.Y.
• 通讯作者: Wada.Y.

Application of a multifractal analysis to study brain white matter abnormalities of schizophrenia on T2MRI.

应用多重分形分析研究精神分裂症 T2MRI 脑白质异常。

• 期刊: Psychiatry research:Neuroimaging (in press)
• 作者: Takahashi T;Kosaka H;Murata T;Omori M;Narita K;Mitsuya H;Takahashi K;Kimura H;Wada Y
• 通讯作者: Wada Y

インナービジョン 医療と画像の総合雑誌

《Inner Vision》综合医学和影像杂志

• 发表时间: 2007
• 作者: Takahashi T;Kosaka H;Murata T;Omori M;Narita K;Mitsuya H;Takahashi K;Kimura H;Wada Y.;高橋哲也
• 通讯作者: 高橋哲也