骨格筋機能解析システムを用いた筋力低下要因の解明と個別化トレーニングの効果検証

利用骨骼肌功能分析系统阐明肌肉衰退的原因并验证个体化训练的效果

• 批准号: 21H03303
• 负责人: 市橋 則明
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03303/
• 关键词: 筋力トレーニング; MRI; 人工知能; 筋変性; 筋質; 画像解析; 筋力; トレーニング; 筋機能; AI; 高齢者; 変形性膝関節症

地域在住高齢者92名および健常若年成人43名を対象とし、骨盤-大腿部を中心とした骨格筋MRIの撮像および筋力を含めた運動機能計測を実施した。まず、この骨格筋MRIデータをもとに機械学習を用いたAI自動セグメンテーション技術の開発を推進した。特に、大腿四頭筋について、従来のマニュアルセグメンテーションによる筋領域の抽出に対するAI技術の高い信頼性を保証し、かつ解析時間の大幅な短縮に成功した。また、この技術基盤を用いて、Dixon法による筋内脂肪率の算出に至るまで自動的に解析できる段階に改良できており、骨格筋機能解析システムの構築は順調に推移している状況にある。さらに、新規筋変性指標の探索として、三次元筋形状に着目した。MR画像を三次元化することで個人の筋形態を可視化し、統計形状モデルを用いて形態変化を定量化することを試みている。この筋形状は、筋力発揮に対して筋体積とは独立して説明力を持つことを若年者において確認しており、新規筋変性指標の一つとなることを示唆した。今後は、高齢者データに応用し、高齢者の筋力低下に筋量や筋内脂肪、さらに筋形状が影響するかを検討する段階にある。また、MRIを撮像した高齢者のうち、膝関節の変形状態から健常高齢者および早期変形性膝関節症に区分し、疾患特異的な筋変性特徴についても検討した。その結果、早期変形性膝関節症の筋変性は筋内脂肪変性が顕著であり、特に内側広筋の筋内脂肪率の上昇は健常高齢者から早期変形性膝関節症を弁別できることを明らかにした。

我们进行了骨骼肌MRI成像，主要是在骨盆和股骨区域，运动功能测量包括在社区中的92名老年人和43名健康的年轻人中进行了运动功能测量。首先，我们使用基于此骨骼肌肉MRI数据的机器学习促进了自动AI分割技术的开发。特别是，股四头肌肌肉保证了使用常规的手动分割来提取肌肉区域的AI技术的高可靠性，并成功地大大减少了分析时间。此外，使用该技术基础，该系统已改进到可以自动分析的阶段，以使用Dixon方法来计算肌内脂肪百分比，并且骨骼肌肉功能分析系统的构建正在稳步发展。此外，我们专注于三维肌肉形状，以寻找新型的MyDodgeneration指标。我们试图通过使MR图像三维并使用统计形状模型来量化形态学变化来可视化个体的肌肉形态。这种肌肉形状已在年轻人中得到证实，它具有独立于肌肉劳累的肌肉体积的解释能力，这表明它是Myodegeneration的新指标之一。将来，我们将将其应用于老年人的数据，并考虑肌肉质量，肌肉内脂肪和肌肉形状是否会影响老年人的肌肉无力。在具有MRI图像的老年人中，患者被分为健康的老年人和膝盖的早期骨关节炎，从畸形到早期的膝盖骨关节炎，还检查了疾病特异性的肌发达特征。结果，据揭示了膝关节的早期骨关节炎是肌肉内脂肪的明显，并且肌内内侧肌内脂肪百分比的增加可以区分健康的老年人的膝关节早期骨关节炎。

项目成果

Evaluation of Bayesian active learning strategies with different acquisition methods and model capacities in musculoskeletal segmentation from MRI

MRI 肌肉骨骼分割中不同采集方法和模型能力的贝叶斯主动学习策略的评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Ganping LI;Yoshito OTAKE;Mazen SOUFI;Masashi TANIGUCHI;Masahide YAGI;Noriaki ICHIHASHI;Keisuke UEMURA;Masaki TAKAO;Nobuhiko SUGANO; Yoshinobu SATO
• 通讯作者: Yoshinobu SATO

骨格筋機能評価と臨床応用の最前線

骨骼肌功能评估及临床应用最前沿

• 发表时间: 2021
• 期刊: バイオメカニズム学会誌
• 作者: 谷口匡史;福元喜啓
• 通讯作者: 福元喜啓

筋の機能とトレーニング

肌肉功能和训练

• 发表时间: 2023
• 作者: Ichinose Toshiya;Kinoshita Masashi;Nakajima Riho;Tanaka Shingo;Nakada Mitsutoshi;本田祐一郎，田中なつみ，梶原康宏，吉村萌華，高橋あゆみ，坂本淳哉，沖田 実;市橋則明
• 通讯作者: 市橋則明

CT 画像学習データを用いた MRI での自動筋体積計測

使用 CT 图像学习数据在 MRI 中自动测量肌肉体积

• 发表时间: 2021
• 作者: Li Ganping;大竹 義人，中西 直樹;谷口 匡史;八木 優英;市橋 則明;スーフィーマーゼン;上村 圭亮;高尾 正樹;菅野 伸彦;佐藤 嘉伸
• 通讯作者: 佐藤 嘉伸