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。

对 92 名社区老年人和 43 名健康年轻人进行了骨骼肌 MRI 成像和包括肌肉力量在内的运动功能测量，重点关注骨盆和大腿。首先，我们基于该骨骼肌MRI数据，利用机器学习推动了AI自动分割技术的发展。尤其是对于股四头肌，AI技术相比传统手动分割肌肉区域提取保证了高可靠性，并成功显着缩短了分析时间。此外，利用该技术平台，我们已经能够将其改进到可以自动分析一切的阶段，直到使用迪克森法计算肌内脂肪百分比，并且骨骼肌功能分析系统的构建进展顺利.此外，我们专注于三维肌肉形状来寻找新的肌肉退化指标。我们正在尝试通过将 MR 图像转换为三维图像来可视化个体肌肉形态，并使用统计形状模型来量化形态变化。在年轻人中已经证实，这种肌肉形状对于独立于肌肉体积的肌肉力量产生具有解释力，这表明它可能是肌肉退化的新指标。未来，我们正处于将这种方法应用于老年人数据的阶段，并检查肌肉质量、肌内脂肪和肌肉形状是否会影响老年人的肌肉衰退。此外，在接受MRI检查的老年患者中，我们根据膝关节畸形状态将其分为健康老年人和早期膝骨关节炎，并检查了疾病特异性肌肉退变特征。结果表明，早期膝骨关节炎的肌肉变性以肌内脂肪变性为标志，特别是股内侧肌的肌内脂肪百分比增加可以将早期膝骨关节炎与健康老年人区分开来。

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