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JP7845686B2 - Methods, programs, and apparatus for evaluating the state of motor function - Google Patents
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JP7845686B2 - Methods, programs, and apparatus for evaluating the state of motor function - Google Patents

Methods, programs, and apparatus for evaluating the state of motor function

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JP7845686B2 JP2022573090A JP2022573090A JP7845686B2 JP 7845686 B2 JP7845686 B2 JP 7845686B2 JP 2022573090 A JP2022573090 A JP 2022573090A JP 2022573090 A JP2022573090 A JP 2022573090A JP 7845686 B2 JP7845686 B2 JP 7845686B2
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Description

本開示は、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の運動機能の状態を評価する方法、並びに当該方法の実施において用いることができるプログラム、画像解析装置及びMRI装置に関する。特に本開示は脳局所損傷を有する患者の再生治療後の運動機能回復を予測する方法に関する。詳細には、本開示は、脳の損傷半球側の白質領域を関心領域とした生理指標値を利用する方法、並びに当該方法の実施において用いることができるプログラム、画像解析装置及びMRI装置に関する。This disclosure relates to a method for evaluating the motor function status of patients with or suspected of having brain injury, and to a program, image analysis device, and MRI device that can be used in implementing this method. In particular, this disclosure relates to a method for predicting motor function recovery after regenerative therapy in patients with focal brain injury. More specifically, this disclosure relates to a method that utilizes physiological index values with the white matter region of interest on the injured hemisphere side of the brain, and to a program, image analysis device, and MRI device that can be used in implementing this method.

近年、中枢神経疾患(脳梗塞、脳出血、頭部外傷、パーキンソン病等)に対する新たな治療法として再生医療が注目されており、複数の細胞医薬の開発が進められている。特に、脳内に細胞を直接送り込む直接移植による治療は、脳血液関門によるブロックを避けることができるため、より多くの細胞を脳内に送り込むことができると考えられる。In recent years, regenerative medicine has attracted attention as a new treatment for central nervous system diseases (such as cerebral infarction, cerebral hemorrhage, head injury, and Parkinson's disease), and the development of several cell-based therapies is progressing. In particular, treatment by direct transplantation, which involves directly delivering cells into the brain, is thought to be able to deliver more cells into the brain because it can avoid being blocked by the blood-brain barrier.

細胞治療においては、実際に細胞を投与した患者の回復具合は様々であるため、どの患者が細胞治療に適しているかを治療開始前に判定することは重要である(非特許文献1)。In cell therapy, the degree of recovery varies among patients who actually receive the cells; therefore, it is important to determine which patients are suitable for cell therapy before starting treatment (Non-Patent Literature 1).

Stem Cell Therapies as an Emerging Paradigm in Stroke Participants, Stroke 40(2):510-5. 2009Stem Cell Therapies as an Emerging Paradigm in Stroke Participants, Stroke 40(2):510-5. 2009

本開示は、脳局所損傷などの脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の運動機能の状態を評価する手段を提供する。本開示は特に、そのような患者が再生治療に適しているか、すなわち当該患者は再生治療の奏功が期待できるかを治療開始前に判定するための手段を提供する。詳細には、本開示は、脳の損傷半球側の白質領域を関心領域とした生理指標値を利用する方法に関する。This disclosure provides means for evaluating the motor function status of patients with or suspected of having brain injury, such as focal brain injury. In particular, this disclosure provides means for determining, before initiating treatment, whether such patients are suitable for regenerative therapy, i.e., whether they are likely to respond to regenerative therapy. More specifically, this disclosure relates to a method utilizing physiological index values with the white matter region of interest on the side of the brain injury hemisphere.

本発明者らは、脳局所損傷を有する患者において、運動機能の状態が、患者の脳の損傷半球側の白質領域を関心領域とした拡散強調画像から得られるパラメータと相関することを見出した。The inventors have found that in patients with localized brain injury, the state of motor function correlates with parameters obtained from diffusion-weighted imaging with the white matter region of interest on the injured hemisphere of the patient's brain.

したがって、本開示は以下を提供する。
(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白質領域を関心領域とした生理指標値を1または複数得るステップと、
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、上記項目に記載の方法。
(項目3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)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内包後脚に設定される、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白質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白質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10A)
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製品であって、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白質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、プログラム製品。
(項目10-2)
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、上記項目に記載のプログラムまたはプログラム製品。
(項目10-3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載のプログラムまたはプログラム製品。
(項目10-4)
前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、上記項目のいずれか一項に記載のプログラムまたはプログラム製品。
(項目10-5)
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プログラムまたはプログラム製品。
(項目10-6)
前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の白質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プログラムまたはプログラム製品。
(項目10-7)
前記演算を行わせるステップが、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プログラムまたはプログラム製品。
(項目10-8)
前記演算を行わせるステップが、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プログラムまたはプログラム製品。
(項目10-9)
前記演算を行わせるステップが、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プログラムまたはプログラム製品。
(項目10B)項目1~9のいずれかまたは複数に記載される特徴をさらに含む、項目10に記載のプログラムまたは項目10Aに記載のプログラム製品。
(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白質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11-2)
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、上記項目に記載の記録媒体。
(項目11-3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載の記録媒体。
(項目11-4)
前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、上記項目のいずれか一項に記載の記録媒体。
(項目11-5)
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記録媒体。
(項目11-6)
前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の白質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記録媒体。
(項目11-7)
前記演算を行わせるステップが、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記録媒体。
(項目11-8)
前記演算を行わせるステップが、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記録媒体。
(項目11-9)
前記演算を行わせるステップが、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記録媒体。
(項目11A)項目1~9のいずれかまたは複数に記載される特徴をさらに含む、項目11に記載の記録媒体。
(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白質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12-2)
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、上記項目に記載のシステム。
(項目12-3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
(項目12-4)
前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
(項目12-5)
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システム。
(項目12-6)
前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の白質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システム。
(項目12-7)
前記演算を行う手段が、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システム。
(項目12-8)
前記演算を行う手段が、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システム。
(項目12-9)
前記演算を行う手段が、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システム。
(項目12A)項目1~9のいずれかまたは複数に記載される特徴をさらに含む、項目12に記載のシステム。
(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、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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13-2)
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、上記項目に記載の画像解析装置。
(項目13-3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載の画像解析装置。
(項目13-4)
前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、上記項目のいずれか一項に記載の画像解析装置。
(項目13-5)
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画像解析装置。
(項目13-7)
前記演算部が、前記損傷半球側生理指標値/前記非損傷半球側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画像解析装置。
(項目13-8)
前記演算部が、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画像解析装置。
(項目13-9)
前記演算部が、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画像解析装置。
(項目13A)項目1~9のいずれかまたは複数に記載される特徴をさらに含む、項目13に記載の画像解析装置。
(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、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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。
(項目14-2)
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、上記項目に記載のMRI装置。
(項目14-3)
前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、上記項目のいずれか一項に記載のMRI装置。
(項目14-4)
前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、上記項目のいずれか一項に記載のMRI装置。
(項目14-5)
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MRI装置。
(項目14-7)
前記演算部が、前記損傷半球側生理指標値/前記非損傷半球側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MRI装置。
(項目14-8)
前記演算部が、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MRI装置。
(項目14-9)
前記演算部が、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MRI装置。
(項目14A)項目1~9のいずれかまたは複数に記載される特徴をさらに含む、項目14に記載のMRI装置。
Therefore, this disclosure provides the following:
(Item 1)
A step of obtaining one or more physiological index values with the white matter region of interest being on the side of the damaged hemisphere of the brain of a patient with or suspected of having brain damage,
A method for evaluating the motor function state of a patient, comprising the step of comparing the physiological index value with a control physiological index value and performing calculations to calculate a value indicating the motor function state of the patient.
(Item 2)
The method for the above item, wherein the physiological index value is obtained from a diffusion-weighted image of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 3)
The method according to any one of the above items, wherein the physiological index value includes MD (mean difficulty) value and AD (axial difficulty) value.
(Item 4)
The method according to any one of the above items, wherein the region of interest is set in the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 5)
The method according to any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 6)
The method according to any one of the above items, wherein the control physiological index value is obtained with the white matter region on the non-damaged hemisphere side of the patient's brain as the region of interest.
(Item 7)
The method according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation is to calculate a value represented by the physiological index value / the control physiological index value.
(Item 8)
The method according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery, thereby evaluating the state of the patient's motor function.
(Item 9)
The method according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves comparing the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood of the patient achieving a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 10)
A computer program that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, the method comprising the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A program comprising the step of causing the computer to perform calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and to calculate a value indicating the state of the patient's motor function.
(Item 10A)
A computer program product that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, wherein the method consists of the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A program product comprising the step of causing the computer to perform calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and to calculate a value indicating the state of the patient's motor function.
(Item 10-2)
The program or program product described above, wherein the physiological index values are obtained from diffusion-weighted images of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 10-3)
A program or program product as described in any one of the above items, wherein the physiological indicator value includes the MD (mean difficulty) value and the AD (axial difficulty) value.
(Item 10-4)
A program or program product as described in any one of the above items, wherein the region of interest is set in the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 10-5)
The program or program product described in any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 10-6)
The program or program product described in any one of the above items, wherein the control physiological index value is obtained with the white matter region on the non-damaged hemisphere side of the patient's brain as the region of interest.
(Item 10-7)
The step of performing the calculation involves calculating a value represented by the physiological indicator value / the control physiological indicator value, as described in any one of the above items, for a program or program product.
(Item 10-8)
The program or program product described in any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery, thereby evaluating the state of the patient's motor function.
(Item 10-9)
The program or program product according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves comparing the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood of the patient achieving a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 10B) A program as described in Item 10 or a program product as described in Item 10A, further comprising any or more of the features described in Items 1 to 9.
(Item 11)
A recording medium for storing a computer program that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, wherein the method consists of the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A recording medium comprising the step of causing the computer to perform calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and calculate a value indicating the state of the patient's motor function.
(Item 11-2)
The recording medium described above, wherein the physiological index values are obtained from a diffusion-weighted image of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 11-3)
A recording medium according to any one of the above items, wherein the physiological index value includes MD (mean difficulty) value and AD (axial difficulty) value.
(Item 11-4)
A recording medium according to any one of the above items, wherein the region of interest is set in the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 11-5)
A recording medium as described in any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 11-6)
The recording medium according to any one of the above items, wherein the control physiological index value is obtained with the white matter region on the non-damaged hemisphere side of the patient's brain as the region of interest.
(Item 11-7)
The recording medium according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation calculates a value represented by the physiological index value / the control physiological index value.
(Item 11-8)
A recording medium according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery, thereby evaluating the state of the patient's motor function.
(Item 11-9)
The recording medium according to any one of the above items, wherein the step of performing the calculation involves comparing the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood that the patient will reach a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 11A) The recording medium described in Item 11, further comprising any or more of the features described in Items 1 to 9.
(Item 12)
A system for evaluating the motor function of the brain in patients who have or are suspected of having brain damage,
A means for obtaining physiological index values with the white matter region of interest being the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain,
A system comprising means for comparing the aforementioned physiological index value with a control physiological index value and performing calculations to calculate a value indicating the state of the patient's motor function.
(Item 12-2)
The system described above, wherein the physiological index values are obtained from diffusion-weighted images of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 12-3)
The system according to any one of the above items, wherein the physiological indicator value includes the MD (mean difficulty) value and the AD (axial difficulty) value.
(Item 12-4)
The system described in any one of the above items, wherein the region of interest is set in the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 12-5)
The system described in any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 12-6)
The system according to any one of the above items, wherein the control physiological index value is obtained with the white matter region on the non-damaged hemisphere side of the patient's brain as the region of interest.
(Item 12-7)
The system according to any one of the above items, wherein the means for performing the calculation calculates a value represented by the physiological index value / the control physiological index value.
(Item 12-8)
The system according to any one of the above items, wherein the means for performing the calculation evaluates the state of the patient's motor function by substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery.
(Item 12-9)
The system according to any one of the above items, wherein the means for performing the calculation compares the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood that the patient will reach a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 12A) The system described in Item 12, further comprising any or more of the features described in Items 1 to 9.
(Item 13)
A region of interest setting unit that, in diffusion-weighted imaging of the brain of a patient with or suspected of having brain damage, sets the white matter region on the damaged hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the undamaged hemisphere side as the second region of interest,
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An image analysis device characterized by comprising a calculation unit that performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of the patient by comparing the physiological index value on the injured hemisphere side with the physiological index value on the uninjured hemisphere side.
(Item 13-2)
The image analysis device described above, wherein the physiological index values are obtained from a diffusion-weighted image of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 13-3)
An image analysis device according to any one of the above items, wherein the physiological index value includes MD (mean difficulty) value and AD (axial difficulty) value.
(Item 13-4)
An image analysis device according to any one of the above items, wherein the region of interest is set to the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 13-5)
An image analysis device according to any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 13-7)
The image analysis apparatus according to any one of the above items, wherein the calculation unit calculates a value represented by the physiological index value on the injured hemisphere side / the physiological index value on the uninjured hemisphere side.
(Item 13-8)
The image analysis device according to any one of the above items, wherein the calculation unit evaluates the state of the patient's motor function by substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery.
(Item 13-9)
The image analysis device according to any one of the above items, wherein the calculation unit compares the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood that the patient will achieve a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 13A) The image analysis device according to Item 13, further comprising any or more of the features described in Items 1 to 9.
(Item 14)
A magnetic resonance imaging unit for imaging the brains of patients with or suspected of having brain damage,
An image generation unit that generates diffusion-weighted images from echo data acquired by the nuclear magnetic resonance imaging unit,
In diffusion-weighted imaging, a region of interest setting unit sets the white matter region on the damaged hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the undamaged hemisphere side as the second region of interest.
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An MRI apparatus characterized by comprising a calculation unit that performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of the patient by comparing the physiological index value of the injured hemisphere with the physiological index value of the uninjured hemisphere.
(Item 14-2)
The MRI apparatus described above, wherein the physiological index values are obtained from diffusion-weighted images of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI).
(Item 14-3)
An MRI apparatus according to any one of the above items, wherein the physiological indicator value includes the MD (mean difficulty) value and the AD (axial difficulty) value.
(Item 14-4)
An MRI apparatus according to any one of the above items, wherein the region of interest is set to the posterior limb of the internal capsule of the brain.
(Item 14-5)
An MRI device as described in any one of the above items, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy.
(Item 14-7)
The MRI apparatus according to any one of the above items, wherein the calculation unit calculates a value represented by the physiological index value of the damaged hemisphere / the physiological index value of the undamaged hemisphere.
(Item 14-8)
The MRI apparatus according to any one of the above items, wherein the calculation unit evaluates the state of the patient's motor function by substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into a pre-prepared regression line whose variables are the value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery.
(Item 14-9)
The MRI apparatus according to any one of the above items, wherein the calculation unit compares the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood of the patient achieving a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.
(Item 14A) The MRI apparatus described in Item 14, further comprising the features described in any or more of Items 1 to 9.

本開示において、上記の1つまたは複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供され得ることが意図される。本開示のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。In this disclosure, one or more of the above features are intended to be provided in combinations other than those explicitly stated. Further embodiments and advantages of this disclosure will be apparent to those skilled in the art, by reading and understanding the detailed description below as necessary.

なお、上記した以外の本開示の特徴及び顕著な作用・効果は、以下の発明の実施形態の項及び図面を参照することで、当業者にとって明確となる。Furthermore, any other features and notable effects of this disclosure, other than those described above, will become clear to those skilled in the art by referring to the following sections on embodiments of the invention and the drawings.

本開示によれば、脳局所損傷などの脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の運動機能の状態を評価するができ、これにより当該患者の再生治療後の運動機能回復を予測することができ、また当該患者が再生治療に適しているかを治療開始前に判定することができる。According to this disclosure, it is possible to evaluate the motor function status of patients who have or are suspected of having brain damage, such as focal brain injury, thereby predicting the recovery of motor function after regenerative therapy in such patients, and determining whether such patients are suitable for regenerative therapy before the start of treatment.

図1は、本開示の1つの実施形態であるMRI装置の全体構成を示すブロック図である。Figure 1 is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus, which is one embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の1つの実施形態であるMRI装置における記憶部、演算部、入力部及び出力部の構成を示す機能ブロック図である。Figure 2 is a functional block diagram showing the configuration of the storage unit, calculation unit, input unit, and output unit in an MRI apparatus, which is one embodiment of the present disclosure. 図3は、本開示の1つの実施形態である予測方法における各ステップを示すフローチャートである。Figure 3 is a flowchart showing each step in a prediction method, which is one embodiment of the present disclosure. 図4は、本開示の1つの実施形態である予測方法における演算ステップの詳細を示すフローチャートである。Figure 4 is a flowchart detailing the calculation steps in a prediction method, which is one embodiment of the present disclosure. 図5は、本開示の1つの実施形態である予測方法における演算ステップの詳細を示すフローチャートである。Figure 5 is a flowchart detailing the calculation steps in a prediction method, which is one embodiment of the present disclosure. 図6は、本開示の一実施形態におけるDKIによる画像処理の手順を示す模式図である。Figure 6 is a schematic diagram illustrating the procedure of image processing by DKI in one embodiment of the present disclosure. 図7は、本開示の一実施形態におけるDKIによる病変側と健常側の中内包後脚のADの比(病変/健常)とBIの変化との相関を示すグラフである。Figure 7 is a graph showing the correlation between the ratio of AD in the posterior limb of the middle internal capsule on the lesioned side and the healthy side (lesion/healthy) and the change in BI in one embodiment of the present disclosure. 図8は、本開示の一実施形態におけるDKIによる病変側と健常側の中内包後脚のMDの比(病変/健常)とBIの変化との相関を示すグラフである。Figure 8 is a graph showing the correlation between the ratio of MD of the posterior limb of the middle internal capsule on the lesion side and the healthy side (lesion/healthy) and the change in BI in one embodiment of the present disclosure. 図9Aは、機能回復の程度が乏しかった左大脳半球の脳梗塞の症例を示す写真である。左内包後脚のAD及びMDが右側より低いことがわかる。Figure 9A is a photograph showing a case of left cerebral hemisphere infarction with a poor degree of functional recovery. It can be seen that the AD and MD in the posterior limb of the left internal capsule are lower than on the right side. 図9Bは、機能回復の程度が大きかった左大脳半球の脳梗塞の症例を示す写真である。内包後脚のAD及びMDの左右差は小さいことがわかる。Figure 9B is a photograph showing a case of left cerebral hemisphere infarction with a high degree of functional recovery. It can be seen that the left-right difference in AD and MD of the posterior limb of the internal capsule is small.

以下、本開示を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本開示の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。The present disclosure is described below in best form. Throughout this specification, singular expressions should be understood to include the concept of their plural form unless otherwise specified. Thus, singular articles (e.g., "a," "an," "the" in English) should be understood to include the concept of their plural form unless otherwise specified. Furthermore, terms used herein should be understood to have the meaning commonly used in the art unless otherwise specified. Thus, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art to which this disclosure pertains. In case of any conflict, this specification (including definitions) shall prevail.

以下に本明細書において特に使用される用語の定義および/または基本的技術内容を適宜説明する。The following provides definitions of terms and/or basic technical concepts used specifically in this specification, as appropriate.

本明細書において、「約」とは、後に続く数値の±10%を意味する。In this specification, "approximately" means ±10% of the following number.

本明細書において、「白質領域」とは、脳と脊髄からなる中枢神経組織の中で、主に神経線維が集積し走行している領域をいう。大脳や小脳では深層に存在し、脊髄では表層を占める。例えば、白質領域には、内包前脚、内包後脚、内包膝、脳梁、半卵円中心、脊髄前索、脊髄側索、脊髄後索などが含まれる。In this specification, "white matter region" refers to the area within the central nervous system, consisting of the brain and spinal cord, where nerve fibers primarily accumulate and run. It is located in the deep layers of the cerebrum and cerebellum, and in the superficial layers of the spinal cord. For example, the white matter region includes the anterior limb of the internal capsule, the posterior limb of the internal capsule, the genu of the internal capsule, the corpus callosum, the center of the semioval, the anterior column of the spinal cord, the lateral column of the spinal cord, and the posterior column of the spinal cord.

本明細書において、「内包後脚」とは、神経線維の集合体である内包のうち、錐体路や側頭葉・頭頂葉・後頭葉と脳幹を結ぶ線維が走行する部位をいい、主に視床とレンズ核の間の空間に存在する。内包後脚はほぼ垂直の方向に走る線維群からなる。その前部に皮質脊髄線維があり、皮質脊髄線維の外側を皮質赤核路が走る。In this specification, the "posterior limb of the internal capsule" refers to the portion of the internal capsule, a collection of nerve fibers, through which the pyramidal tract and fibers connecting the temporal, parietal, and occipital lobes to the brainstem run, and is mainly located in the space between the thalamus and the lentiform nucleus. The posterior limb of the internal capsule consists of a group of fibers running in a nearly vertical direction. Corticospinal fibers are located in its anterior part, and the corticorubral tract runs lateral to the corticospinal fibers.

本明細書において、「生理指標値」とは、拡散テンソル画像(DTI)や拡散尖度画像(DKI)などの脳の拡散強調画像によって得られる指標値を指し、MK(mean kurtosis)、AK(axial kurtosis)、RK(radial kurtosis)、FA(fractional anisotropy)、KFA(kurtosis fractional anisotropy)、MD(mean diffusivity)、AD(axial diffusivity)、及びRD(radial diffusivity)を含む。このうち、MD値とは、拡散の大きさそのものを表す指標であるADCを表すための3つの固有値(λ~λ)の平均をとった値であり、AD値とは、その固有値のうちのλの値を指す。 In this specification, "physiological index value" refers to index values obtained from diffusion-weighted imaging of the brain, such as diffusion tensor imaging (DTI) and diffusion kurtosis imaging (DKI), and includes MK (mean kurtosis), AK (axial kurtosis), RK (radial kurtosis), FA (fractional anisotropy), KFA (kurtosis fractional anisotropy), MD (mean diffusivity), AD (axial diffusivity), and RD (radial diffusivity). Of these, the MD value is the average of three eigenvalues ( λ1 to λ3 ) that represent ADC, which is an index that represents the magnitude of diffusion itself, and the AD value refers to the value of λ1 among those eigenvalues.

本明細書において、「運動機能の状態」とは、脳の機能によって総合的にコントロールされる運動機能の状態を指し、「運動機能の状態の評価」とは、被験者の脳の状態から、現在または治療後において、運動機能が正常であるかまたは一部もしくは完全に麻痺しているかなどについて評価し、または予測することを含む。例えば、「運動機能の状態の評価」には、再生治療などによって、運動を制御する脳の機能の回復の予測などが含まれる。In this specification, "state of motor function" refers to the state of motor function as comprehensively controlled by brain function, and "assessment of the state of motor function" includes evaluating or predicting, based on the state of the subject's brain, whether motor function is normal, partially or completely paralyzed, currently or after treatment. For example, "assessment of the state of motor function" includes predicting the recovery of brain function that controls movement through regenerative therapy, etc.

(好ましい実施形態)
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。
(Preferred Embodiment)
Preferred embodiments of the Disclosure are described below. The embodiments provided below are provided for a better understanding of the Disclosure, and the scope of the Disclosure should not be limited to the descriptions below. It will be apparent that those skilled in the art can make appropriate modifications within the scope of the Disclosure, taking into consideration the descriptions herein. Furthermore, the embodiments of the Disclosure below can be used individually or in combination.

本開示の一局面において、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の損傷半球側の白質領域を関心領域とした生理指標値を1または複数得るステップと、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が提供される。In one aspect of this disclosure, a method is provided for evaluating the motor function of a patient who has or is suspected of having brain damage, comprising the steps of: obtaining one or more physiological index values with the white matter region of interest being on the side of the damaged hemisphere of the brain of the patient; and performing calculations to compare the physiological index values with control physiological index values to calculate a value indicating the motor function state of the patient.

一実施形態において、生理指標値は、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患者の脳の画像から得ることができる。拡散テンソル画像(DTI)法では、解剖学的構造をトレースして作成した関心領域(ROI)を設定して、関心領域内のFA値やMD値などの生理指標値を計測することで皮質脊髄路を追跡することができる。In one embodiment, physiological indicator values can be obtained from images of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI). In diffusion tensor imaging (DTI), a region of interest (ROI) is created by tracing anatomical structures, and the corticospinal tract can be tracked by measuring physiological indicator values such as FA and MD values within the ROI.

拡散テンソル画像(DTI)法におけるROI設定は一般的に手動で行われるが、この手法による皮質脊髄路追跡は測定者の経験に依存する。よって、一実施形態において、測定者に依存せず、かつ定量的な画像指数としてDKI法を用いることができる。また、DTI法は水分子の拡散を正規分布と仮定しているが、生体内の水分子の拡散は正規分布を示さないことが知られている。そのため、DKI法のように、正規分布を仮定しない拡散画像法であれば、生体内の水分子の拡散をより正確に反映できる。そのため、本開示の一実施形態において、DKI法によれば、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指数を得ることができる。In diffusion tensor imaging (DTI), ROI setting is generally done manually, but corticospinal tract tracking using this method depends on the experience of the measurer. Therefore, in one embodiment, the DKI method can be used as a quantitative image index that is independent of the measurer. Furthermore, the DTI method assumes that water molecule diffusion follows a normal distribution, but it is known that water molecule diffusion in living organisms does not follow a normal distribution. Therefore, a diffusion imaging method that does not assume a normal distribution, such as the DKI method, can more accurately reflect the diffusion of water molecules in living organisms. Thus, in one embodiment of this disclosure, the DKI method makes it possible to obtain a diffusion image index that can predict the effect of cell administration therapy in stroke patients with high accuracy and without depending on the experience of the measurer.

一実施形態において、上記のような拡散テンソル画像(DTI)法または拡散尖度画像(DKI)法によって得られる患者の脳の拡散強調画像から得られる生理指標値は、組織内の水分子の拡散の方向と速さをパラメータとして画像化する拡散強調画像によって得られる指数であれば特に限られるものではなく、例えば、MK(mean kurtosis)、AK(axial kurtosis)、RK(radial kurtosis)、FA(fractional anisotropy)、KFA(kurtosis fractional anisotropy)、MD(mean diffusivity)、AD(axial diffusivity)、及びRD(radial diffusivity)などの拡散指数を用いることができる。また一実施形態において、これらの拡散指数を単独でまたは2以上を組み合わせて使用することもできる。In one embodiment, the physiological index values obtained from diffusion-weighted images of a patient's brain obtained by the diffusion tensor imaging (DTI) method or diffusion kurtosis imaging (DKI) method described above are not particularly limited as long as they are indices obtained by diffusion-weighted imaging, which visualizes the direction and speed of water molecule diffusion in tissue as parameters. For example, diffusion indices such as MK (mean kurtosis), AK (axial kurtosis), RK (radial kurtosis), FA (fractional anisotropy), KFA (kurtosis fractional anisotropy), MD (mean diffusivity), AD (axial diffusivity), and RD (radial diffusivity) can be used. In another embodiment, these diffusion indices can be used individually or in combination of two or more.

本開示の一実施形態において、DTIやDKIにおけるROIは脳の白質領域であればどこに設定してもよく、特に限定されるものではない。一実施形態において、ROIは内包後脚に好ましく設定される。特に内包後脚には神経細胞がほとんどないため、本開示の方法によって内包後脚にROIを置いて得た値によって、運動機能の状態を評価することができ、または治療後の予後を予測できることは本開示による顕著な効果である。In one embodiment of this disclosure, the ROI in DTI and DKI may be set anywhere in the white matter region of the brain, and is not particularly limited. In one embodiment, the ROI is preferably set in the posterior limb of the internal capsule. In particular, since there are very few nerve cells in the posterior limb of the internal capsule, a remarkable effect of this disclosure is that the state of motor function can be evaluated or the prognosis after treatment can be predicted by the value obtained by placing the ROI in the posterior limb of the internal capsule using the method of this disclosure.

本開示の一実施形態において、上記のような拡散テンソル画像(DTI)法または拡散尖度画像(DKI)法によって得られる患者の脳の画像から得られる生理指標値から、被験者の運動機能の状態を評価することができ、この運動機能は現在または治療後のものであってもよく、再生治療後の運動機能の回復状態を予測することもできる。In one embodiment of this disclosure, the state of a subject's motor function can be evaluated from physiological index values obtained from images of the patient's brain obtained by the diffusion tensor imaging (DTI) method or diffusion kurtosis imaging (DKI) method described above. This motor function may be current or post-treatment, and it is also possible to predict the state of motor function recovery after regenerative therapy.

本開示の一実施形態において、運動機能の状態を評価するには、ROIを脳の損傷半球側においた場合に得られる生理指標値と、ROIを脳の非損傷半球側においた場合に得られる生理指標値(対照生理指標値という)とを比較することによって行うことができ、好ましくは生理指標値/対照生理指標値で表される値を算出することで行うことができる。In one embodiment of this disclosure, the state of motor function can be evaluated by comparing physiological index values obtained when the ROI is placed on the side of the damaged hemisphere of the brain with physiological index values obtained when the ROI is placed on the side of the undamaged hemisphere of the brain (referred to as control physiological index values), and preferably by calculating a value expressed as physiological index value/control physiological index value.

本開示の一実施形態において、運動機能の状態の評価は、生理指標値/対照生理指標値で表される値を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行うこともできる。他の実施形態において、生理指標値/対照生理指標値で表される値を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を示す基準値と比較することで、その可能性を示すこともできる。In one embodiment of this disclosure, the evaluation of the state of motor function can also be performed by substituting a value expressed as physiological index value/control physiological index value into a regression line where the variables are a value indicating the state of the patient's motor function and the degree of motor function recovery. In another embodiment, the possibility can also be indicated by comparing the value expressed as physiological index value/control physiological index value with a reference value indicating the likelihood that the patient will reach a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy.

以上のように、本開示の方法によれば、被験者の運動機能の状態を評価することができ、また再生治療後の運動機能の状態の評価、つまり再生治療によって運動機能が回復するかどうかを予測することができるため、どの患者が細胞治療に適しているかを治療開始前に判定することが可能になり、治療効果の高い患者を選定することも可能になる。また本開示は、以上のような方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム、そのプログラムを格納する記録媒体、および以上のような方法を実行するシステムを提供する。As described above, the method of this disclosure makes it possible to evaluate the motor function status of a subject and to evaluate the motor function status after regenerative therapy, that is, to predict whether motor function will recover through regenerative therapy. Therefore, it becomes possible to determine which patients are suitable for cell therapy before starting treatment and to select patients who will be highly likely to receive treatment. This disclosure also provides a computer program for executing the above method on a computer, a recording medium for storing the program, and a system for executing the above method.

すなわち、本開示の一局面において、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白質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。
In other words, in one aspect of this disclosure, a computer program causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, the method comprising the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A program is provided which includes the step of causing the computer to perform calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and to calculate a value indicating the state of the patient's motor function.

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白質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。
In other aspects of this disclosure, a recording medium storing a computer program that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, wherein the method involves the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A recording medium is provided, which includes the step of having the computer perform calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and calculate a value indicating the state of the patient's motor function.

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システムであって、
前記患者の脳の損傷半球側の白質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。
In other aspects of this disclosure, a system for evaluating the motor function of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage,
A means for obtaining physiological index values with the white matter region of interest being the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain,
A system is provided which includes means for performing calculations to compare the physiological index value with a control physiological index value and to calculate a value indicating the state of the patient's motor function.

また本開示の一局面において、以上のような脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の運動機能の状態を評価する方法の実施において用いることができる画像解析装置およびMRI装置を提供することができる。Furthermore, in one aspect of this disclosure, we can provide an image analysis device and an MRI device that can be used in implementing a method for evaluating the motor function of patients who have or are suspected of having the brain injury described above.

すなわち、本開示の一局面において、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の脳の拡散強調画像において、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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、画像解析装置が提供される。
In other words, in one aspect of this disclosure, a region of interest setting unit sets the white matter region on the injured hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the uninjured hemisphere side as the second region of interest in a diffusion-weighted image of the brain of a patient with or suspected of having brain injury,
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An image analysis device is provided, which includes a calculation unit that performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of the patient by comparing the physiological index value on the injured hemisphere side with the physiological index value on the uninjured hemisphere side.

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、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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。
In other aspects of this disclosure, a magnetic resonance imaging unit for imaging the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage,
An image generation unit that generates diffusion-weighted images from echo data acquired by the nuclear magnetic resonance imaging unit,
In diffusion-weighted imaging, a region of interest setting unit sets the white matter region on the damaged hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the undamaged hemisphere side as the second region of interest.
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An MRI apparatus is provided, characterized by comprising a calculation unit that performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of the patient by comparing the physiological index value on the injured hemisphere side with the physiological index value on the uninjured hemisphere side.

本開示の画像解析装置およびMRI装置の詳細な構成についは本明細書の他の箇所に詳細に説明される画像解析装置およびMRI装置と同様の構成を備えることができる。The detailed configuration of the image analysis apparatus and MRI apparatus described herein may be similar to that of the image analysis apparatus and MRI apparatus described in detail elsewhere in this specification.

本開示の他の局面は、脳局所損傷を有する患者の再生治療後の運動機能回復を予測する方法、並びに当該方法の実施において用いることができるプログラム、画像解析装置及びMRI装置に関する。Other aspects of this disclosure relate to a method for predicting motor function recovery after regenerative therapy in patients with focal brain injury, as well as a program, image analysis device, and MRI device that can be used in carrying out said method.

脳局所損傷を有する患者の再生治療後の運動機能回復を予測する方法及び当該方法の実施において用いることができるMRI装置の例示的実施形態を、図1~5を参照しながら説明する。A method for predicting motor function recovery after regenerative therapy in patients with localized brain injury, and exemplary embodiments of an MRI apparatus that can be used in implementing this method, will be described with reference to Figures 1 to 5.

図1に、本開示の一実施形態であるMRI装置の全体構成を示すブロック図を示す。MRI装置1は、核磁気共鳴撮像部10とコンピュータ20とを有する。Figure 1 shows a block diagram illustrating the overall configuration of an MRI apparatus according to one embodiment of the present disclosure. The MRI apparatus 1 comprises a nuclear magnetic resonance imaging unit 10 and a computer 20.

核磁気共鳴撮像部10は、DTIやDKIなどの拡散強調画像に必要なエコーデータを取得することができる、任意の公知のMRI装置において使用される撮像部である。一例において、核磁気共鳴撮像部10は、寝台部と;静磁場磁石、傾斜磁場コイル及びRFコイルを備えた磁石架台部と;シーケンス制御部とを有する。核磁気共鳴撮像部10において、患者を乗せた寝台部は、磁石架台部の開口部分に挿入される。磁石架台部の静磁場磁石は静磁場を発生させ、合わせて傾斜磁場コイルは傾斜磁場を印加する。次いで、送信用RFコイルが高周波磁場を発生させて、これにより患者から発せられるエコー信号を受信用RFコイルが受信する。受信されたエコー信号はデジタル化され、エコーデータとしてシーケンス制御部に送信される。シーケンス制御部は、コンピュータ20から送信されるシーケンス情報に基づいて撮像を制御し、また受信したエコーデータをコンピュータ20に転送する。The magnetic resonance imaging unit 10 is an imaging unit used in any known MRI apparatus that can acquire echo data necessary for diffusion-weighted imaging such as DTI and DKI. In one example, the magnetic resonance imaging unit 10 includes a patient bed; a magnet stand equipped with a static magnetic field magnet, gradient magnetic field coils, and an RF coil; and a sequence control unit. In the magnetic resonance imaging unit 10, the patient bed is inserted into the opening of the magnet stand. The static magnetic field magnet of the magnet stand generates a static magnetic field, and the gradient magnetic field coils apply a gradient magnetic field. Next, the transmitting RF coil generates a high-frequency magnetic field, which is used to receive the echo signal emitted from the patient by the receiving RF coil. The received echo signal is digitized and transmitted as echo data to the sequence control unit. The sequence control unit controls imaging based on sequence information transmitted from the computer 20 and also transfers the received echo data to the computer 20.

コンピュータ20は、核磁気共鳴撮像部10の制御、データ収集、画像再構成及び画像解析を行う装置であり、インターフェース部21と、入力部22と、記憶部23と、演算部24と、出力部25と、制御部26とを有する。The computer 20 is a device that controls the nuclear magnetic resonance imaging unit 10, acquires data, reconstructs images, and performs image analysis. It comprises an interface unit 21, an input unit 22, a storage unit 23, a calculation unit 24, an output unit 25, and a control unit 26.

インターフェース部21は、核磁気共鳴撮像部10のシーケンス制御部との間でやり取りされるエコーデータ等の各種データの入出力を制御する。インターフェース部21は、核磁気共鳴撮像部10を制御するためのシーケンス情報をシーケンス制御部に送信する。インターフェース部21はまた、シーケンス制御部からエコーデータを受信し、これを記憶部23に記憶する。The interface unit 21 controls the input and output of various data, such as echo data, exchanged with the sequence control unit of the nuclear magnetic resonance imaging unit 10. The interface unit 21 transmits sequence information for controlling the nuclear magnetic resonance imaging unit 10 to the sequence control unit. The interface unit 21 also receives echo data from the sequence control unit and stores it in the storage unit 23.

入力部22は、キーボード、マウス、ボタン、スイッチ等のデバイスであり、これらに対する操作者の操作に応じた信号を入力する。The input unit 22 is a device such as a keyboard, mouse, buttons, or switches, and it receives signals corresponding to the operator's actions on these devices.

記憶部23は、ハードディスク、フラッシュメモリ、RAM、ROM等の記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された情報を読み取る読み取り装置とをその構成に含む。記憶部23は、シーケンス制御部から送信されたエコーデータ、当該エコーデータから生成された各種MRI画像データ、患者の運動機能の状態を評価するための参照情報、画像生成及び解析のためのプログラム、制御部26により実行されるMRI装置1の各機能部を制御するためのプログラム、並びに各種設定情報等を記憶する。The storage unit 23 includes a storage medium such as a hard disk, flash memory, RAM, or ROM, and a reading device for reading information stored in the storage medium. The storage unit 23 stores echo data transmitted from the sequence control unit, various MRI image data generated from the echo data, reference information for evaluating the patient's motor function, programs for image generation and analysis, programs for controlling each functional unit of the MRI apparatus 1 executed by the control unit 26, and various setting information.

演算部24は、CPU等のハードウェアによって構成される。演算部24は、記憶部23に記憶されたプログラムを読み込んで、記憶部23に記憶されたエコーデータから画像を再構成し、再構成画像からDTIやDKIなどの画像を生成する。演算部24はまた、記憶部23に記憶された患者脳のDTIやDKIなどの画像を解析し、患者の運動機能の状態を評価するための演算を行う。The arithmetic unit 24 is composed of hardware such as a CPU. The arithmetic unit 24 reads a program stored in the memory unit 23, reconstructs an image from the echo data stored in the memory unit 23, and generates images such as DTI and DKI from the reconstructed image. The arithmetic unit 24 also analyzes the images such as DTI and DKI of the patient's brain stored in the memory unit 23 and performs calculations to evaluate the state of the patient's motor function.

出力部25は、演算部24が生成したMRI画像や演算を行って得た運動機能の状態を評価するための値等の各種情報を、コンピュータ20の外部、典型的には出力部25に接続されたディスプレイに出力する。The output unit 25 outputs various information, such as MRI images generated by the calculation unit 24 and values for evaluating the state of motor function obtained through calculations, to an external display, typically connected to the output unit 25, outside the computer 20.

制御部26は、MRI装置1を構成する各機能部と接続され、記憶部23に記憶されたプログラムを読み込んでこれらの動作を制御する。制御部26は、例えば、操作者によって設定された撮像条件からシーケンス情報を生成し、これをシーケンス制御部に送信して核磁気共鳴撮像部10の撮像を制御する。ここで撮像条件とは、b値、TR、TE、NEX、ボクセルサイズ、スライス数、拡散勾配方向等の各種撮像パラメータの設定値であり、当業者はDTIやDKIなどの画像の取得に適するようにこれらの値を適宜設定することができる。The control unit 26 is connected to each functional unit that constitutes the MRI apparatus 1 and controls their operations by reading programs stored in the memory unit 23. For example, the control unit 26 generates sequence information from imaging conditions set by the operator and transmits this to the sequence control unit to control imaging by the nuclear magnetic resonance imaging unit 10. Here, imaging conditions refer to the setting values of various imaging parameters such as b-value, TR, TE, NEX, voxel size, number of slices, and diffusion gradient direction, and those skilled in the art can appropriately set these values to be suitable for acquiring images such as DTI and DKI.

次に、演算部24の機能について、入力部22、記憶部23及び出力部25との関係も含めて、図2を参照しながら説明する。図2は、本開示の一実施形態における記憶部、演算部、入力部及び出力部の構成を示す機能ブロック図である。記憶部23は、エコーデータ記憶部231と、再構成画像記憶部232と、DTI/DKI画像記憶部233と、参照情報記憶部234とを有する。また、演算部24は、画像生成部241と画像解析部242とを有する。さらに、画像生成部241は画像再構成部241aとDTI/DKI画像生成部241bとを有し、画像解析部242は関心領域設定部242aと生理指標値算出部242bと生理指標値比較部242cと運動機能状態評価演算部242dとを有する。Next, the functions of the calculation unit 24 will be explained with reference to Figure 2, including its relationship with the input unit 22, the storage unit 23, and the output unit 25. Figure 2 is a functional block diagram showing the configuration of the storage unit, calculation unit, input unit, and output unit in one embodiment of the present disclosure. The storage unit 23 includes an echo data storage unit 231, a reconstructed image storage unit 232, a DTI/DKI image storage unit 233, and a reference information storage unit 234. The calculation unit 24 includes an image generation unit 241 and an image analysis unit 242. Furthermore, the image generation unit 241 includes an image reconstruction unit 241a and a DTI/DKI image generation unit 241b, and the image analysis unit 242 includes a region of interest setting unit 242a, a physiological index value calculation unit 242b, a physiological index value comparison unit 242c, and a motor function state evaluation calculation unit 242d.

エコーデータからDTIやDKIなどの画像を生成する画像生成部241の機能について説明する。エコーデータ記憶部231は、シーケンス制御部から送信されたエコーデータを患者毎に記憶する。画像再構成部241aは、エコーデータ記憶部231によって記憶されたエコーデータに対してフーリエ変換等の再構成処理を実施することで拡散強調画像(DWI画像)等の再構成画像を生成する。再構成画像記憶部232は、生成された再構成画像を記憶する。The function of the image generation unit 241, which generates images such as DTI and DKI from echo data, will be explained. The echo data storage unit 231 stores the echo data transmitted from the sequence control unit for each patient. The image reconstruction unit 241a generates reconstructed images such as diffusion-weighted images (DWI images) by performing reconstruction processing such as Fourier transform on the echo data stored by the echo data storage unit 231. The reconstructed image storage unit 232 stores the generated reconstructed images.

DTI/DKI画像生成部241bは、生成された再構成画像に対してDTIやDKIなどの解析を行い、DTI/DKI画像を生成する。例えばDTI解析においては、ボクセル毎に、式1の3×3の対称行列で表される拡散テンソルDの成分である拡散係数Dxx、Dxy、Dxz、Dyy、Dyz、Dzzを算出し、式1の行列を対角化することで、式2に示される固有値(λ1, λ2, λ3)が算出される。ここで、Dxx、Dyy及びDzzは、傾斜磁場をMRI装置座標系のそれぞれx軸方
向、y軸方向及びz軸方向に印加したときの拡散係数である。
The DTI/DKI image generation unit 241b performs DTI and DKI analysis on the generated reconstructed image to generate a DTI/DKI image. For example, in DTI analysis, for each voxel, the diffusion coefficients D xx , D xy, D xz , D yy , D yz , and D zz, which are components of the diffusion tensor D represented by the 3x3 symmetric matrix in Equation 1, are calculated. By diagonalizing the matrix in Equation 1, the eigenvalues (λ1, λ2, λ3) shown in Equation 2 are calculated. Here, D xx, D yy, and D zz are the diffusion coefficients when gradient magnetic fields are applied in the x-axis, y -axis, and z-axis directions, respectively, of the MRI device coordinate system.

算出された固有値(λ1, λ2, λ3)から、拡散テンソルのパラメータであるADC(apparent diffusion coefficient、みかけの拡散係数)及びFA(fractional anisotropy、異方性比率)が算出される(式3及び4)。なお、ADCとMDは同じ値となる。

From the calculated eigenvalues ( λ1 , λ2 , λ3 ), the diffusion tensor parameters ADC (apparent diffusion coefficient) and FA (fractional anisotropy) are derived (Equations 3 and 4). Note that ADC and MD will have the same value.

DTI/DKI画像生成部241bは、これらのパラメータをマッピングすることで、λ1マップ、λ2マップ、λ3マップ、ADCマップ又はFAマップといったDTIやDKIなどの画像を生成する。DTI/DKI画像記憶部233は、生成されたDTIやDKIなどの画像を記憶する。 The DTI/DKI image generation unit 241b generates images such as DTI and DKI, including λ1 map, λ2 map, λ3 map, ADC map, or FA map, by mapping these parameters. The DTI/DKI image storage unit 233 stores the generated DTI and DKI images.

続いて、DTIやDKIなどの画像を解析して運動機能状態の評価の演算を行う画像解析部242の機能を、本開示の一実施形態である脳局所損傷を有する患者の再生治療後の運動機能回復を予測する方法と合わせて、図2~5を参照しながら説明する。図3は、前記各機能部を用いて実施される本開示の一実施形態である予測方法における各ステップを示すフローチャートであり、図4及び5は、前記予測方法における演算ステップの詳細を示すフローチャートである。Next, the functions of the image analysis unit 242, which analyzes images such as DTI and DKI to perform calculations for evaluating motor function status, will be described with reference to Figures 2 to 5, along with a method for predicting motor function recovery after regenerative therapy in patients with localized brain injury, which is one embodiment of the present disclosure. Figure 3 is a flowchart showing each step in the prediction method, which is one embodiment of the present disclosure and is performed using each of the above-mentioned functional units, and Figures 4 and 5 are flowcharts detailing the calculation steps in the prediction method.

関心領域設定部242aは、例えばDTI/DKI画像記憶部233に記憶されたDTI画像、例えばFAマップ上で、損傷半球側の白質領域に相当する位置に第1関心領域(ROI-1)を、非損傷半球側の白質領域に相当する位置に第2関心領域(ROI-2)を設定する(ステップS10)。ROIは、解剖学的位置に基づいて手動で設定してもよく、他の医療用画像と重ね合わせて設定してもよく、又は公知の画像解析ソフトウェアの機能に基づいて自動で設定してもよい。ROIを手動で設定する場合、入力部22を介して、操作者によるROIを設定する操作を受け付ける。The region of interest setting unit 242a sets a first region of interest (ROI-1) at a position corresponding to the white matter region on the injured hemisphere and a second region of interest (ROI-2) at a position corresponding to the white matter region on the uninjured hemisphere, on a DTI image, such as an FA map, stored in the DTI/DKI image storage unit 233 (step S10). The ROIs may be set manually based on anatomical positions, set by overlaying with other medical images, or set automatically based on the functions of known image analysis software. When setting ROIs manually, the input unit 22 accepts the operator's operation to set the ROIs.

生理指標値算出部242bは、ROI-1及びROI-2それぞれの生理指標値であ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(ステップS11)。損傷半球側生理指標値及び非損傷半球側生理指標値は、ROI-1及びROI-2それぞれの中に含まれる全ボクセルの生理指標値の平均値である。The physiological index value calculation unit 242b calculates the physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere, respectively, which are the physiological index values for ROI-1 and ROI-2 (step S11). The physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere are the average values of the physiological index values of all voxels contained in ROI-1 and ROI-2, respectively.

生理指標値比較部242cは、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値を算出する(ステップS12)。The physiological index value comparison unit 242c calculates a value represented by the ratio of the physiological index value of the injured hemisphere to the physiological index value of the uninjured hemisphere (step S12).

運動機能状態評価演算部242dは、生理指標値比較部242cによって算出された値に基づいて、例えば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い(ステップS13)、演算結果を出力部25に出力する(ステップS14)。運動機能状態を評価するための演算は、算出された値に加えて、参照情報記憶部234に記憶された参照情報に基づいて行
われる。
The motor function state evaluation calculation unit 242d performs calculations to predict, for example, the recovery of the motor function of the patient after regenerative therapy, based on the values calculated by the physiological index value comparison unit 242c (step S13), and outputs the calculation results to the output unit 25 (step S14). The calculations for evaluating the motor function state are performed based on the calculated values as well as the reference information stored in the reference information storage unit 234.

ある実施形態において、参照情報は、予め用意された、再生治療を行う前の脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の同患者の運動機能回復度とを変数とする回帰直線である。ここで運動機能回復度とは、運動機能を評価することができる公知の評価方法、例えばBathel Index(BI)やFugl-Meyer Assessment(FMA)等を用いて評価された、治療による運動機能の回復の程度であり、同一患者における治療前の評点と治療後の評点の差として表すことができる。In one embodiment, the reference information is a regression line in which the variables are a pre-prepared value represented by the physiological index value of the injured hemisphere/physiological index value of the uninjured hemisphere of a patient with or suspected of having brain injury before regenerative therapy, and the degree of motor function recovery of the same patient after treatment. Here, the degree of motor function recovery is the degree of recovery of motor function due to treatment, as evaluated using a known evaluation method that can assess motor function, such as the Bathel Index (BI) or the Fugl-Meyer Assessment (FMA), and can be expressed as the difference between the score before treatment and the score after treatment for the same patient.

別の実施形態において、参照情報は、予め用意された基準値である。基準値は、再生治療後に所望の運動機能回復度が得られると見込まれる脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者と、所望の運動機能回復度が得られないと見込まれる脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者とを判別するためのカットオフ値である。In another embodiment, the reference information is a pre-defined baseline value. The baseline value is a cutoff value used to distinguish between patients who have or are suspected of having brain damage that is expected to result in the desired degree of motor function recovery after regenerative therapy, and patients who have or are suspected of having brain damage that is not expected to result in the desired degree of motor function recovery.

後の実施例において示すように、本発明者らは、脳局所損傷を有する患者において、再生治療後の運動機能回復度が、治療前の損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と相関することを見出している。したがって、既に再生治療を受けた患者の治療前の脳のDTIやDKI画像から算出された値と治療後の運動機能回復度とを参照することによって、これから再生治療を受けようとする患者の治療後の運動機能回復を予測することができ、またこの患者は再生治療への適応性があると見込まれるか、すなわち再生治療の奏功が期待できるかを評価することができる。As will be shown in later embodiments, the inventors have found that in patients with localized brain injury, the degree of motor function recovery after regenerative therapy correlates with a value expressed as the ratio of the physiological index value of the injured hemisphere to the physiological index value of the uninjured hemisphere before treatment. Therefore, by referring to the values calculated from the DTI and DKI images of the brain of patients who have already undergone regenerative therapy and the degree of motor function recovery after treatment, it is possible to predict the motor function recovery after treatment for patients who are about to undergo regenerative therapy, and to evaluate whether this patient is likely to be suitable for regenerative therapy, that is, whether the regenerative therapy is likely to be successful.

具体的には、例えば、既に再生治療を受けた患者の治療前の脳のDTIやDKI画像から算出された値と治療後の運動機能回復度とを変数とする回帰直線を予め用意し、再生治療をこれから受けようとする被験患者の脳のDTIやDKI画像から算出される値をこの回帰直線に代入することで、当該被験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ことができる(ステップS130a、S130b)。Specifically, for example, a regression line can be prepared in advance using the values calculated from the DTI and DKI brain images of patients who have already received regenerative therapy and the degree of motor function recovery after treatment as variables. By substituting the values calculated from the DTI and DKI brain images of a subject who is about to receive regenerative therapy into this regression line, a predicted value for the degree of motor function recovery after regenerative therapy for that subject can be calculated (steps S130a, S130b).

また同様に、例えば、既に再生治療を受けた患者の治療前の脳のDTIやDKI画像から算出された値と治療後の運動機能回復度とを変数とする散布図又は回帰直線に基づいて、所望の運動機能回復度に相当する治療前の損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値を基準値として予め決定し、再生治療をこれから受けようとする被験患者の脳のDTIやDKI画像から算出される値が基準値を上回るか否かを決定することで、当該被験患者が再生治療後に前記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ことができる(ステップS130b~S133b)。基準値は、目標とする運動機能回復度に応じて適宜設定することができる。Similarly, for example, based on a scatter plot or regression line with variables representing the values calculated from pre-treatment DTI and DKI images of the brain of patients who have already undergone regenerative therapy and the degree of motor function recovery after treatment, a value expressed as the pre-treatment physiological index value on the damaged hemisphere/physiological index value on the undamaged hemisphere corresponding to the desired degree of motor function recovery can be predetermined as a reference value. By determining whether the values calculated from the DTI and DKI images of the brain of a subject who is about to undergo regenerative therapy exceed this reference value, it is possible to calculate the likelihood that the subject will reach the desired degree of motor function recovery after regenerative therapy (steps S130b to S133b). The reference value can be set appropriately according to the target degree of motor function recovery.

回帰直線及び基準値等の参照情報は、再生治療後の運動機能回復の予測対象である患者と同種の疾患を有する患者から得られたものであることが好ましい。例えば、予測対象の患者が脳梗塞患者である場合、参照情報は、再生治療を受けた脳梗塞患者の治療前の脳のDTIやDKI画像から算出された値と治療後の運動機能回復度とを用いて用意されたものであることが好ましい。It is preferable that the regression line and reference values, etc., are obtained from patients with the same type of disease as the patient whose motor function recovery after regenerative therapy is being predicted. For example, if the patient being predicted is a stroke patient, it is preferable that the reference information be prepared using values calculated from pre-treatment DTI and DKI images of the brain of stroke patients who underwent regenerative therapy, and the degree of motor function recovery after treatment.

参照情報はまた、適応しようとする治療と同種の治療を受けた患者から得られたものであることが好ましい。例えば、治療が骨髄間葉系幹細胞(BMSC)の投与である場合、参照情報は、BMSC投与を受けた患者の治療前の脳のDTIやDKI画像から算出された値と治療後の運動機能回復度とを用いて用意されたものであることが好ましい。The reference information should also preferably be obtained from patients who have received the same type of treatment as the treatment being applied. For example, if the treatment is the administration of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs), the reference information should preferably be prepared using values calculated from pre-treatment brain DTI and DKI images of patients who received BMSCs, and the degree of motor function recovery after treatment.

以上は、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者の運動機能の状態を評価する方法及び当該方法の実施において用いることができるMRI装置の例示的実施形態についての説明である。前記方法の実施において用いることができる、本開示に係る画像解析装置の例示的実施形態は、MRI装置1の画像解析部242を有する装置であり、その詳細は上記説明において記載されたとおりである。The above describes a method for evaluating the motor function of a patient with or suspected of having brain injury, and exemplary embodiments of an MRI apparatus that can be used in carrying out the said method. An exemplary embodiment of the image analysis apparatus according to this disclosure that can be used in carrying out the said method is an apparatus having an image analysis unit 242 of an MRI apparatus 1, the details thereof as described above.

また、前記方法の実施において用いることができる本開示に係るプログラムは、コンピュータに前記方法の各ステップを実行させるためのプログラムであり、その詳細は上記説明において記載されたとおりである。また、前記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は、ハードディスク、フラッシュメモリ、CD、DVD等の任意の記憶媒体であることができる。Furthermore, the program relating to this disclosure that can be used in carrying out the above method is a program that causes a computer to execute each step of the above method, and its details are as described above. The computer-readable storage medium storing the program can be any storage medium such as a hard disk, flash memory, CD, or DVD.

本開示によると、患者の運動機能の状態を評価することができ、これにより、例えば、再生治療を受けようとする患者の治療後の運動機能回復を予測することができる。また本開示によれば、ある患者が、再生治療への適応性があると見込まれるか、すなわち再生治療の奏功が期待できるかどうかを評価することができる。したがって、本開示による方法及びプログラムは、患者の再生治療への適応性を評価するための方法及びプログラム、患者の再生治療への適応性の評価を補助する方法及びプログラムと表すこともできる。本開示の他の態様についても同様である。According to this disclosure, it is possible to evaluate the state of a patient's motor function, thereby predicting, for example, the recovery of motor function after treatment in a patient undergoing regenerative therapy. Furthermore, according to this disclosure, it is possible to evaluate whether a patient is expected to be suitable for regenerative therapy, that is, whether the regenerative therapy is likely to be successful. Therefore, the methods and programs according to this disclosure can also be described as methods and programs for evaluating a patient's suitability for regenerative therapy, or methods and programs for assisting in the evaluation of a patient's suitability for regenerative therapy. The same applies to other aspects of this disclosure.

本明細書において、「脳損傷」とは、脳に何らかの損傷が生じることをいい、脳の血管に損傷が生じることを含む。損傷の原因は特に限られるものではなく、例えば、「脳損傷」には外傷性脳損傷、脳卒中、脳梗塞、酸素欠乏脳損傷、脳腫瘍脳炎などが含まれ、脳局所損傷も含むことができる。In this specification, "brain injury" means any damage to the brain, including damage to the blood vessels of the brain. The causes of the injury are not particularly limited; for example, "brain injury" can include traumatic brain injury, stroke, cerebral infarction, oxygen-deficiency brain injury, brain tumor encephalitis, and may also include focal brain injury.

本明細書において、「脳局所損傷」とは脳の局所に損傷を生じている状態をいい、「脳局所損傷を有する患者」とは脳の局所に損傷を生じている患者をいう。脳局所損傷の例としては、脳梗塞、頭部外傷及び脳出血を挙げることができる。また、本開示においては、脳局所損傷を有する患者は、脳の局所に損傷を生じていて、運動機能が障害されている患者であるかぎり制限はなく、急性期、亜急性期、慢性期のいずれの時期の患者であってもよい。In this specification, "focal brain injury" refers to a condition in which damage occurs in a specific area of the brain, and "patient with focal brain injury" refers to a patient who has suffered damage to a specific area of the brain. Examples of focal brain injury include cerebral infarction, traumatic head injury, and cerebral hemorrhage. Furthermore, in this disclosure, there are no limitations on the definition of a patient with focal brain injury, as long as the patient has suffered damage to a specific area of the brain and has impaired motor function, and the patient may be in the acute, subacute, or chronic stage.

本明細書において、「脳局所損傷を有する患者の再生治療」とは、患者自身(自家)又は他者(同種他家)の細胞やその分泌物を用いた、患者の損傷した神経系細胞を再生させ、損傷に伴って生じる様々な機能障害を回復させるための治療を意味する。In this specification, "regenerative therapy for patients with focal brain injury" means a treatment that uses the patient's own cells (autologous) or cells or secretions from another person (allogeneic) to regenerate the patient's damaged nervous system cells and restore various functional impairments resulting from the injury.

脳損傷または脳局所損傷を有する患者の再生治療のために使用することができる細胞は、神経系細胞への分化能を有する細胞であればよく、例としては、間葉系幹細胞及び神経幹細胞等の多分化能を有する幹細胞、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、胚性腫瘍細胞(EC細胞)及び胚性生殖幹細胞(EG細胞)等の多能性幹細胞を挙げることができる。本開示において、治療のために好ましく用いられる細胞は、間葉系幹細胞、特に骨髄間葉系幹細胞(BMSC、骨髄幹細胞ともいう)である。Cells that can be used for regenerative therapy in patients with brain injury or localized brain injury may be any cells that have the ability to differentiate into neural cells. Examples include multipotent stem cells such as mesenchymal stem cells and neural stem cells, induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), embryonic tumor cells (EC cells), and embryonic germ cells (EG cells). In this disclosure, the cells preferably used for therapy are mesenchymal stem cells, particularly bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs, also called bone marrow stem cells).

上で例示された細胞は、移植された細胞自身の神経系細胞への分化(transdifferentiation)によって、及び移植された細胞からの分泌物中に含まれるサイトカイン、栄養因子、エクソソーム等による患者自身の神経幹細胞の賦活化や神経修復促進(nursing effect)によって、治療効果をもたらすものと考えられている。したがって、上で例示された細胞の分泌物、例えば当該細胞由来のエクソソームや細胞培養上清等もまた、本開示における治療のために用いることができる。The cells exemplified above are thought to exert their therapeutic effects through the transdifferentiation of the transplanted cells into their own nervous system cells, and through the activation of the patient's own neural stem cells and promotion of nerve repair (nursing effect) by cytokines, trophic factors, exosomes, etc., contained in secretions from the transplanted cells. Therefore, secretions from the cells exemplified above, such as exosomes and cell culture supernatants derived from these cells, can also be used for the treatments described in this disclosure.

上記の細胞及びその分泌物は、患者自身又は他者から分離された生体試料を用いて、公知の方法によって調製することができる。多分化能を有する幹細胞は、多能性幹細胞を分化誘導して得たものであってもよい。The cells and their secretions described above can be prepared by known methods using biological samples isolated from the patient or another person. Multipotent stem cells may also be obtained by differentiating pluripotent stem cells.

また、上記の細胞及びその分泌物の投与量や投与経路は、これらに関する公知の投薬レジメンを参照して、当業者により適宜設定される。例えば、細胞は、静脈内投与や動脈内投与等の全身投与によって患者体重1kgあたり104~109個、好ましくは105~108個が、脳内直接投与や髄腔内投与等の局所投与によって患者体重1kgあたり102~109個、好ましくは104~106個が、1回又は複数回に分けて患者に投与され得る。 Furthermore, the dosage and route of administration of the above-mentioned cells and their secretions are appropriately determined by those skilled in the art, with reference to known drug regimens relating thereto. For example, cells may be administered to a patient in one or more divided doses, either systemically (e.g., intravenous or intra-arterial administration) at a rate of 10⁴ to 10⁹ cells per kg of patient body weight, preferably 10⁵ to 10⁸ cells, or locally (e.g., direct intracerebral or intrathecal administration) at a rate of 10² to 10⁹ cells per kg of patient body weight, preferably 10⁴ to 10⁶ cells.

本明細書において「または」は、文章中に列挙されている事項の「少なくとも1つ以上」を採用できるときに使用される。「もしくは」も同様である。本明細書において「2つの値」の「範囲内」と明記した場合、その範囲には2つの値自体も含む。In this specification, "or" is used when "at least one" of the items listed in the text can be adopted. The same applies to "or else". In this specification, when "within the range" of "two values" is specified, that range includes the two values themselves.

本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。References such as scientific literature, patents, and patent applications cited herein are incorporated herein by reference to the same extent as they are specifically described herein.

以上、本開示を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本開示を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本開示を限定する目的で提供したのではない。従って、本開示の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。The present disclosure has been described above with reference to preferred embodiments for ease of understanding. The present disclosure will now be described based on examples, but the above description and the following examples are provided for illustrative purposes only and not to limit the present disclosure. Therefore, the scope of the present disclosure is not limited to the embodiments or examples specifically described herein, but is limited only by the claims.

(実施例1:DTIによる運動機能の状態の評価)
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(National Institutes 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。
(Example 1: Evaluation of motor function status using DTI)
With the approval of the Institutional Review Board of Hokkaido University Hospital, the following research was conducted.
(1) Target Patients Six patients were included in this study who met the following five criteria: (1) Patients in the acute phase (early stage of onset) of cerebral infarction, aged 20 years or older and under 80 years at the time of obtaining consent; within 14 days of the onset of cerebral infarction at the time of obtaining consent; cerebral infarction occurring in the internal carotid artery perfusion area; mRS score of 0 or 1 before the onset of cerebral infarction; and moderate to severe neurological symptoms due to cerebral infarction (NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale): ≥6) (however, the total score for the "5. Upper Limb Movement" and "6. Lower Limb Movement" items of the NIHSS must be 6 or more), did not violate the prescribed exclusion criteria, and gave consent to participate in this study. Five of the six patients had hemorrhagic infarction, i.e., cerebral infarction accompanied by cerebral hemorrhage.

(2)骨髄幹細胞の調製及び投与
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。
(2) Preparation and administration of bone marrow stem cells After patient registration, bone marrow was promptly collected from the patients, and cell culture and bone marrow stem cell preparation were carried out at the Cell Processing Laboratory of the Clinical Research and Development Center, Hokkaido University Hospital. The prepared bone marrow stem cells (20 million or 50 million per patient) were directly administered into the patients' brains 3 to 5 weeks after bone marrow collection.

(3)運動機能評価
患者の運動機能は、Bathel Index(BI)、modified Rankin Scale (mRS)、National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS)、およびfunctional independence measure (FIM)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、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。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などのそれぞれの運動機能指数の評点を、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は6ヶ月、以下慢性期)の同種の運動機能指数の評点から減算したΔBI、ΔmRS、ΔNIHSS、ΔFIMを運動機能回復度とした。
(3) Motor Function Assessment Patient motor function was assessed using the Bathel Index (BI), modified Rankin Scale (mRS), National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS), and functional independence measure (FIM). These indices are recommended for use in the stroke rehabilitation assessment section of the Stroke Treatment Guidelines 2015 issued by the Japanese Stroke Society. Motor function assessments were performed at the time of case registration (14 days after stroke), 7 days before cell administration (average 50 days after stroke), and 1 year after cell administration. The scores for each motor function index, such as BI, in the subacute phase (10 to 50 days after stroke onset, hereinafter referred to as the subacute phase), when acute treatment is almost complete, were subtracted from the scores for the same motor function index at 12 months after cell administration (6 months for patients who had not reached 12 months at the time of this application, hereinafter referred to as the chronic phase) to determine the degree of motor function recovery: ΔBI, ΔmRS, ΔNIHSS, and ΔFIM.

(4)DTI/DKI撮影
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/DKI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, 1000,2000 s mm-2, TR/TE = 5032/ 85 msec, NEX = 1, voxel size =3 x 3 x 3 mm3, no. of slices = 43, 32 diffusion gradient directions)で用いて行った。
(4) DTI/DKI imaging For each patient, DTI/DKI images of the brain were acquired during the subacute and chronic phases. The imaging was performed using an MRI machine (3T Achieva TX (Philips Medical Systems)) with default settings (b = 0, 1000, 2000 s mm - 2 , TR/TE = 5032/85 msec, NEX = 1, voxel size = 3 x 3 x 3 mm 3 , no. of slices = 43, 32 diffusion gradient directions).

(5)画像解析
3TMRI装置(Achieva TX, Philips Medical Systems, Best, the Netherlands)より取得した拡散画像データ(TR/TE= 5032/ 85 msec, voxel size = 3 x 3 x 3 mm3, plane = axial, no. of slices = 43, interslice gap = 0 mm, b=0, 1000, 2000 sec mm-2, NSA =1, MPG directions = 32)から、主なDTI/DKI指数であるmean kurtosis (MK), axial kurtosis (AK), radial kurtosis (RK), fractional anisotropy (FA), kurtosis fractional anisotropy (KFA), mean diffusivity (MD), axial diffusivity (AD), radial diffusivity (RD) をボクセル毎に算出した (DKE2.6, MUSC Center for Biomedical Imaging, South Carolina, USA)。次に、SPM12 (Wellcome Centre for Human Neuroimaging, London, UK) を用いて標準脳に変換した。各患者の解剖画像(本検討では3D-SSFP画像)を用いたセグメンテーションにて脳実質以外の領域を取り除いた。IBASPMアトラス(http://www.thomaskoenig.ch/Lester/ibaspm.htm)及びJHU white-matter tractographyアトラス(http://cmrm.med.jhmi.edu/) による、左右内包後脚にROIを用いて、これら部位の主なDTI/DKI指数を測定した。細胞投与前の時点(脳梗塞発症後10-47日、平均=19.0±13.8日)の病変側と健常側のDTI/DKI指数の比(病変/健常)を計算し、機能回復の程度を示すBarthel index (BI)、modified Rankin Scale (mRS)、National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS), functional independence measure (FIM)の変化(細胞投与1年後-細胞投与前)との相関を評価した(図6)。脳梗塞発症からMRI撮像までの日数を抑制変数とした。
(5) Image analysis
Diffusion image data (TR/TE = 5032/85 msec, voxel size = 3 x 3 x 3 mm³ , plane = axial, no. of slices = 43, interslice gap = 0 mm, b=0, 1000, 2000 sec mm⁻² , NSA = 1, MPG directions = 32) acquired from a 3T MRI system (Achieva TX, Philips Medical Systems, Best, the Netherlands) was used to calculate the main DTI/DKI indices for each voxel: mean kurtosis (MK), axial kurtosis (AK), radial kurtosis (RK), fractional anisotropy (FA), kurtosis fractional anisotropy (KFA), mean diffusivity (MD), axial diffusivity (AD), and radial diffusivity (RD) (DKE2.6, MUSC Center for Biomedical Imaging, South Carolina, USA). Next, the brain images were converted to a standard brain using SPM12 (Wellcome Centre for Human Neuroimaging, London, UK). Non-parenchymal regions were removed by segmentation using anatomical images (3D-SSFP images in this study) of each patient. Using ROIs in the posterior limbs of the internal capsule (http://cmrm.med.jhmi.edu/), the main DTI/DKI indices of these regions were measured. The ratio of the DTI/DKI index (lesion/healthy) between the lesioned side and the healthy side (10-47 days after stroke onset, mean = 19.0 ± 13.8 days) was calculated before cell administration, and its correlation with changes in the Barthel index (BI), modified Rankin Scale (mRS), National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS), and functional independence measure (FIM) (1 year after cell administration - before cell administration) was evaluated (Figure 6). The number of days from stroke onset to MRI imaging was used as an inhibitory variable.

(6)DTI結果
DTIによってBI、mRS、NIHSS、またはFIMと運動機能との相関を評価した結果を表1に示した。この結果から、内包後脚にのみROIを置いた場合のADC値と運動機能改善には相関が認められた(発症14日後の内包後脚ROIのADC値とBIの改善度)。
(6) DTI results
Table 1 shows the results of evaluating the correlation between BI, mRS, NIHSS, or FIM and motor function using DTI. From these results, a correlation was observed between ADC value and improvement in motor function when the ROI was placed only in the posterior limb of the internal capsule (ADC value and degree of BI improvement with posterior limb ROI of the internal capsule 14 days after onset).

(実施例2:DKIによる運動機能の状態の評価)
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、両側の内包後脚の値を測定した。画像解析については上記「(5)画像解析」と同様にして行った。
(Example 2: Evaluation of motor function status using DKI)
Diffuse kurtosis imaging (DKI) was used to obtain diffusion image indices that can predict the efficacy of cell therapy in stroke patients with high accuracy and without depending on the experience of the measurer. In this example, a map of the main indices was created using diffuse kurtosis imaging (DKI), converted to a standard brain, and then the values of the posterior limbs of the internal capsule on both sides were measured. Image analysis was performed in the same manner as described in "(5) Image Analysis" above.

DKIによる細胞投与前の拡散画像データと機能回復程度との相関を表2に示す。
Table 2 shows the correlation between diffusion image data before cell administration by DKI and the degree of functional recovery.

細胞投与前の拡散画像データから得られた病変側と健常側の内包後脚のAD (r=0.90, P=0.04)とMD (r=0.93, P=0.02)の比はBIの変化と有意な正の相関を示した(それぞれ図7および図8)。脳梗塞に伴ったADまたはMDの低下の度合が機能回復を反映していると思われる。図7および8から、30%以上のBIの変化が得られるためには病変側と健常側の内包後脚のADとMD比はそれぞれ0.83または1.01以上になる必要があることがわかった。機能回復の程度の異なる症例のADおよびMDの左右差を図9Aと図9Bに示した。The ratios of AD (r=0.90, P=0.04) and MD (r=0.93, P=0.02) in the posterior limb of the internal capsule on the lesioned and healthy sides, obtained from diffusion imaging data before cell administration, showed a significant positive correlation with the change in BI (Figures 7 and 8, respectively). The degree of decrease in AD or MD associated with cerebral infarction is thought to reflect functional recovery. From Figures 7 and 8, it was found that in order to obtain a change in BI of 30% or more, the ratio of AD to MD in the posterior limb of the internal capsule on the lesioned and healthy sides needed to be 0.83 or 1.01 or higher, respectively. The left-right differences in AD and MD in cases with different degrees of functional recovery are shown in Figures 9A and 9B.

以上の結果、細胞投与前のDKI指数の病変側と健常側の比は機能回復の程度と強い相関を示すことがわかった。The results above show that the ratio of the DKI index from the lesion side to the healthy side before cell administration shows a strong correlation with the degree of functional recovery.

(実施例3:プログラム製品の例)
本実施例では、プログラム製品の例を説明する。プログラム製品としては、実施例1の(4)や(5)の撮影や解析を行うことができるものを準備する。
本開示のプログラムについては、実施例1または2に記載されるプログラムをメモリとして、機器読み取り可能なコマンドコードを記憶しているプログラム製品として提供されることができる。このプログラム製品では、コマンドコードが機器を介して読み取られると、本開示の画像処理およびその応用が実施される。
本開示において、実施例1または2に記載されるプログラムを機器読み取り可能なコマンドコードを記憶しているプログラム製品を受け入れるための記憶媒体(ハードディスク、光ディスク、磁気光ディスク、メモリカード、メモリスティックなど)も本開示に適用することができる。
このプログラム製品を用いてコンピュータに処理を実行させることで、脳損傷を有するまたは有すると疑われる患者を対象として、脳のDTI/DKI画像を撮影し、当該患者の拡散画像データを算出する。
またこのプログラム製品を用いてコンピュータに処理を実行させることで、病変側と健常側のDTI/DKI指数の比(病変/健常)を計算し、機能回復の程度を示す数値の変化を算出する。
(Example 3: Example of a program product)
In this embodiment, an example of a program product will be described. The program product will be one that can perform the shooting and analysis described in (4) and (5) of Example 1.
The program of this disclosure can be provided as a program product that stores a device-readable command code in memory, with the program described in Example 1 or 2 as the memory. In this program product, when a command code is read via a device, the image processing and its applications of this disclosure are performed.
In this disclosure, storage media (such as hard disks, optical disks, magneto-optical disks, memory cards, memory sticks, etc.) for receiving program products that store device-readable command codes for the program described in Example 1 or 2 are also applicable to this disclosure.
This program product allows a computer to perform processing to capture DTI/DKI images of the brain in patients with or suspected of having brain damage, and to calculate diffusion image data for those patients.
Furthermore, by using this program product to have a computer perform processing, the ratio of the DTI/DKI index (pathological/healthy) between the affected side and the healthy side is calculated, and the change in a numerical value indicating the degree of functional recovery is calculated.

(注記)
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2020年12月28日に出願された特願2020-219126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。
(Note)
As described above, while the present disclosure has been illustrated using preferred embodiments thereof, it is understood that the scope of this disclosure should be interpreted solely by the claims. Patents, patent applications and other documents cited herein should be incorporated by reference to this specification in the same way that their contents are specifically described herein. This application claims priority over Japanese Patent Application No. 2020-219126, filed with the Japan Patent Office on 28 December 2020, the contents of which are incorporated by reference in the same way that their entirety constitutes the content of this application.

本開示は、中枢神経疾患の治療や診断等の産業において有用である。本開示は、再生医療や細胞医薬の開発等の分野において利用可能である。This disclosure is useful in industries such as the treatment and diagnosis of central nervous system diseases. This disclosure can also be used in fields such as the development of regenerative medicine and cell therapies.

1 MRI装置
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/DKI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/DKI画像生成部
242 画像解析部
242a 関心領域設定部
242b生理指標値算出部
242c生理指標値比較部
242d運動機能状態評価演算部
25 出力部
26 制御部
1 MRI machine
10. Nuclear Magnetic Resonance Imaging Unit
20 Computers
21 Interface section
22 Input section
23 Memory section
231 Echo Data Storage Unit
232 Reconstructed Image Storage Unit
233 DTI/DKI Image Storage Unit
234 Reference information storage unit
24 Arithmetic section
241 Image generation unit
241a Image reconstruction unit
241b DTI/DKI image generation section
242 Image Analysis Department
242a Area of Interest Setting Unit
242b Physiological Indicator Value Calculation Unit
242c Physiological Indicator Value Comparison Section
242d Motor Function State Evaluation Calculation Unit
25 Output section
26 Control Unit

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白質領域を関心領域とした生理指標値を1または複数得るステップと、
前記生理指標値を対照生理指標値と比較し、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用いて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。
A step of obtaining one or more physiological index values with the white matter region of interest being on the side of the damaged hemisphere of the brain of a patient with or suspected of having brain damage,
A method for evaluating the motor function status of a patient, comprising the steps of: comparing the physiological index value with a control physiological index value; and performing calculations to calculate a value indicating the motor function status of the patient using a regression line prepared with the values obtained from the patient with brain injury, expressed as the ratio of the physiological index value on the injured hemisphere side to the physiological index value on the uninjured hemisphere side, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment as variables.
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。 The method according to claim 1, wherein the physiological index values are obtained from a diffusion-weighted image of the patient's brain obtained by diffusion tensor imaging (DTI) or diffusion kurtosis imaging (DKI). 前記生理指標値が、MD(mean diffusivity)値およびAD(axial diffusivity)値を含む、請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the physiological indicator values include MD (mean difficulty) values and AD (axial difficulty) values. 前記関心領域が脳の内包後脚に設定される、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the region of interest is set in the posterior limb of the internal capsule of the brain. 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1~4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the state of motor function is the state of motor function after regenerative therapy. 前記対照生理指標値が、前記患者の脳の非損傷半球側の白質領域を関心領域として得られる、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the control physiological index value is obtained using the white matter region on the non-damaged hemisphere side of the patient's brain as the region of interest. 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1~6のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the step of performing the calculation involves calculating a value represented by the physiological index value / the control physiological index value. 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、前記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1~7のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of performing the calculation evaluates the state of the patient's motor function by substituting the calculated value indicating the state of the patient's motor function into the regression line. 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1~8のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the step of performing the calculation involves comparing the calculated value indicating the state of the patient's motor function with a pre-prepared reference value to calculate the likelihood of the patient achieving a desired degree of motor function recovery after regenerative therapy. 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白質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、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用いて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。
A computer program that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, the method comprising the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A program comprising the step of causing the computer to compare the physiological index value with a control physiological index value, and to perform calculations to calculate a value indicating the state of the patient's motor function using a prepared regression line with variables representing the value obtained from the patient with brain injury, expressed as the ratio of the physiological index value on the injured hemisphere side to the physiological index value on the uninjured hemisphere side, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment .
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白質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、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用いて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。
A recording medium for storing a computer program that causes a computer to perform a process for evaluating the motor function state of the brain of a patient who has or is suspected of having brain damage, wherein the method consists of the following steps:
The steps include: causing the computer to obtain physiological index values with the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain as the region of interest;
A recording medium comprising the steps of: causing the computer to compare the physiological index value with a control physiological index value; and causing the computer to perform calculations to calculate a value indicating the state of the patient's motor function using a prepared regression line with variables representing the physiological index value on the injured hemisphere side / the physiological index value on the uninjured hemisphere side obtained from the patient with brain injury, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment .
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白質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、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用いて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。
A system for evaluating the motor function of the brain in patients who have or are suspected of having brain damage,
A means for obtaining physiological index values with the white matter region of interest being the white matter region on the side of the damaged hemisphere of the patient's brain,
A system comprising means for comparing the aforementioned physiological index values with control physiological index values, and for performing calculations to calculate a value indicating the state of the patient's motor function using a regression line prepared with variables representing the value obtained from the patient with brain injury, expressed as the ratio of the physiological index value on the injured hemisphere side to the physiological index value on the uninjured hemisphere side, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment.
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、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用い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。
A region of interest setting unit that, in diffusion-weighted imaging of the brain of a patient with or suspected of having brain damage, sets the white matter region on the damaged hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the undamaged hemisphere side as the second region of interest,
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An image analysis device characterized by comprising: a calculation unit that compares physiological index values on the injured hemisphere with physiological index values on the uninjured hemisphere, and performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of a patient using a regression line prepared with variables: a value expressed as the ratio of physiological index value on the injured hemisphere to physiological index value on the uninjured hemisphere obtained from a patient with brain injury, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment.
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、損傷半球側の白質領域を第1関心領域として、及び非損傷半球側の白質領域を第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、前記脳損傷を有する患者から得られた、損傷半球側生理指標値/非損傷半球側生理指標値で表される値と、治療を行った後の前記患者の運動機能回復度とを変数として用意された回帰直線を用い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。
A magnetic resonance imaging unit for imaging the brains of patients with or suspected of having brain damage,
An image generation unit that generates diffusion-weighted images from echo data acquired by the nuclear magnetic resonance imaging unit,
In diffusion-weighted imaging, a region of interest setting unit sets the white matter region on the damaged hemisphere side as the first region of interest and the white matter region on the undamaged hemisphere side as the second region of interest.
A physiological index value calculation unit that calculates physiological index values for the injured hemisphere and the uninjured hemisphere in the first and second regions of interest, respectively,
An MRI apparatus characterized by comprising a calculation unit that compares physiological index values on the injured hemisphere with physiological index values on the uninjured hemisphere, and performs calculations to calculate a value indicating the state of motor function of a patient using a prepared regression line with the value expressed as the ratio of physiological index value on the injured hemisphere to physiological index value on the uninjured hemisphere obtained from a patient with brain injury, and the degree of motor function recovery of the patient after treatment as variables.
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