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2021/8

脳MRIに基づく脳年齢予測モデルは認知機能の評価に有用
予測年齢と実年齢の差が指標となる可能性

Prediction Model for Brain Age May Help Detect Cognitive Decline

記憶障害を伴う健忘型軽度認知障害(amnestic mild cognitive impairment;aMCI)患者では、健康な人と比べて、人工知能(AI)を活用して脳MRIから予測した脳年齢と実年齢の差(predicted age difference;PAD)が大きく、PADは認知機能の評価指標として役立つ可能性があることを示唆する研究結果が、「Radiology: Artificial Intelligence」に6月23日報告された。

北京師範大学(中国)のWeijie Huang氏らは、T1強調MRI画像を用いて脳年齢を測定する機械学習システムを構築し、年齢予測モデルを開発した。このモデルの学習と検証には、Beijing Ageing Brain Rejuvenation Initiative(BABRI)研究に参加した健康な対照群616人とaMCI患者80人、およびAlzheimer's Disease Neuroimaging Initiative(ADNI)研究に参加した健康な対照群589人とaMCI患者144人による2つのデータセットを用いた。

計974人の健康な対照群(BABRI研究490人およびADNI研究484人、年齢49~95歳)の脳MRIデータを用いて年齢の予測モデルを作成し、健康な対照群(BABRI研究126人およびADNI研究105人)とaMCI患者(それぞれ80人、144人)のデータを用いて検証し、PADを算出した。さらに、PADと認知機能障害、遺伝的リスク因子、アルツハイマー病の病理学的マーカーなどとの関連を検討した。

一般線形モデルまたはMann-Whitney検定の結果、aMCI患者では、健康な対照群と比べてPADが有意に大きかった(BABRI研究:2.65±4.91対0.18±4.79、ADNI研究:1.68±5.28対0.05±4.41、いずれもP<0.001)。ボンフェローニ補正を用いた偏相関分析を行ったところ、PADは、aMCI患者の複数の認知領域(記憶、注意および実行機能)において個人の認知障害と有意に関連していた(補正後P<0.05)。

また、二元配置共分散分析の結果、アポリポタンパク質E(APOE)のε4対立遺伝子保有者では、非保有者と比べてPADが大きく(3.76±4.82対0.10±5.05、P=0.017)、アミロイド蓄積陽性者においても陰性者と比べてPADは大きかった(2.40±5.25対0.93±5.20、P=0.003)。さらに、PADとベースライン時のアルツハイマー病の診断マーカー〔APOE対立遺伝子、アミロイド蓄積およびミニメンタルステート検査(MMSE)〕を組み合わせると、進行性のaMCIの鑑別にも役立った(曲線下面積0.87)。

これらの結果を踏まえ、著者らは、「今回の研究から、PADは、認知機能低下の早期診断と治療効果のモニタリング指標として役立つ可能性が示唆された」と結論付けている。

なお、著者の一人が製薬企業との利益相反(COI)に関する情報を明らかにしている。
(HealthDay News 2021年7月1日)

Prediction Model for Brain Age May Help Detect Cognitive Decline

Greater differences between predicted age based on brain MRI and actual age seen in those with amnestic MCI versus healthy controls

THURSDAY, July 1, 2021 (HealthDay News) -- Patients with amnestic mild cognitive impairment (aMCI) have higher predicted age difference (PAD) than healthy controls, according to a study published online June 23 in Radiology: Artificial Intelligence.

Weijie Huang, Ph.D., from Beijing Normal University, and colleagues trained a machine learning approach to determine brain age based on T1-weighted MRI. Model training and testing was carried out on two datasets (616 healthy controls and 80 patients with aMCI from the Beijing Ageing Brain Rejuvenation Initiative [BABRI] and 589 healthy controls and 144 patients with aMCI from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative [ADNI]).

The researchers found that patients with aMCI had higher PADs than those of healthy controls (BABRI: 2.65 ± 4.91 versus 0.18 ± 4.79; ADNI: 1.68 ± 5.28 versus 0.05 ± 4.41), based on the prediction model. In patients with aMCI, PAD was significantly associated with individual cognitive impairment in several cognitive domains. Higher PADs were also seen for APOE ε4 allele carriers versus noncarriers (3.76 ± 4.82 versus 0.10 ± 5.05) and patients with amyloid-positive versus amyloid-negative status (2.40 ± 5.25 versus 0.93 ± 5.20). The combination of PAD with other markers of Alzheimer disease at baseline differentiated between progressive and stable aMCI with an area under the curve of 0.87.

"This work suggests that PAD has the potential to be developed into a computerized marker for early diagnosis of cognitive impairment and monitoring response to treatment," the authors write.

One author disclosed financial ties to the pharmaceutical industry.

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