PRESS RELEASE

令和 5 年 12 ⽉ 4 ⽇

公⽴⼤学法⼈ 名古屋市⽴⼤学

⽂部科学記者会、科学記者会、厚⽣労働記者会他
名古屋教育医療記者会と同時発表

国⽴⼤学法⼈ 滋賀医科⼤学

若い⼥性は男性よりも脳⾎流の総量が多い傾向
脳の容積と脳を栄養する⾎液量は密接に関連している。22 歳から 92 歳までの健常ボランティア
129 ⼈の脳の MRI を撮影し、３次元 MRI から⼈⼯知能（AI）※1 による脳区域⾃動分割で各脳領域の体積・体積割合を計測し、4 次元フローMRI から脳主幹動脈の⾎流量を計測した。この結果、加齢により脳体積が減少するのに伴い、脳循環⾎流量も減少していることを確認した。頭蓋⾻に占める脳の体積割合は男⼥で差はなかったが、主幹動脈の⾎流量を合計した総脳⾎流量※2 は、平均して⼥性の⽅が男性よりも多く、特に脳容積が⽐較的⼤きい 40 代以下の若年⼥性において総脳⾎流量が多い傾向にあることが明らかとなった。
本研究成果は、2023 年 11 ⽉ 29 ⽇（⽇本時間 0 時）付で、⽶国科学誌「Aging andDisease」のオンライン版に掲載された。

研究成果の概要
本研究は、名古屋市⽴⼤学、滋賀医科⼤学、東京⼤学、⼤阪⼤学、東京都⽴⼤学、⼭形⼤学、東北⼤学、洛和会⾳⽻病院、富⼠フイルム株式会社の共同研究による成果である。本研究グループは、ヒトの脳⾎液循環と脳脊髄液の動きの頭蓋内環境をコンピューター上で再現して、ヒトの脳の⾃然⽼化現象をシミュレーションし、脳卒中、認知症、正常圧⽔頭症などの脳環境に関連する病態を解明することを⽬指している。
本研究では、⾼解像度の 3 テスラ MRI 装置を⽤いて、22 歳から 92 歳までの健常ボランティア 129
⼈の頭部の３次元（D）T1 強調 MRI と脳のウィリス動脈輪※３を中⼼とした主幹動脈の 4D フロー
MRI を撮影し、AI で脳と脳脊髄液腔を 26 領域に⾃動分割する『脳区域解析』アプリと、脳動脈の3D 流速を計測する『4D フロー』アプリを⽤いて、各脳領域の頭蓋内に占める体積割合と主幹動脈の脳⾎流量を計測し、健常者の加齢性変化と性差、左右差を調査した。
この結果、頭蓋内容積は男性の⽅が⼥性よりも⼤きい傾向にあるため、脳の総容積も男性の⽅が⼤きい傾向となる。頭蓋内容積に占める体積割合では男⼥差がなくなるが、両側の前・中・後⼤脳動脈の⾎流量を合計した総脳⾎流量はどの年代においても平均して⼥性の⽅が男性よりも多く、特に脳容積が⽐較的⼤きい 40 代以下の若年⼥性において総脳⾎流量が多い傾向が明らかとなった。
この 40 代以前の⼥性において、総脳⾎流量が男性よりも多いことが、⽚頭痛や脳動脈瘤の発症リスクが⼥性に多いことと関連しているのではないかと考えて、今後さらに研究を進めていく予定である。
【背景】
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脳の容積は 20 歳から加齢により徐々に減少し、それに伴い脳循環に必要な⾎液流量も徐々に減少することが知られている。さらに、⼤脳⽪質・灰⽩質は加齢により直線的に減少する傾向にあるが、⽩質は 40 代までは増加し、50 代以降で減少する傾向にあることが知られている。
本研究では、医療機器として認可されている 3D 画像解析システム SYNAPSE VINCENT（富⼠フイルム株式会社）の『脳区域解析』と『4D フロー』アプリを⽤いて、脳と脳脊髄液の⾃動領域分割と脳⾎流量を計測し（下図）、健常者において年代別と男⼥別の脳の部位・左右差と脳⾎流の関係性について調査した。

【研究の成果】
22 歳から 92 歳までの健常ボランティア 129 ⼈の協⼒を得て、⾼解像度の 3 テスラ MRI 装置を⽤いて、頭部の 3D T1 強調 MRI 画像を撮影し、『脳区域解析』アプリにより、脳を 21 領域、脳脊髄液を 5 領域に⾃動分割し、各体積と頭蓋内容積に占める体積割合を計測した。さらに、同⼀被検者で脳のウィリス動脈輪を中⼼とした主幹動脈の 4D フローMRI を撮影し、『4D フロー』アプリにより、ウ
ィリス動脈輪を形成する脳底動脈、両側の内頚動脈、前⼤脳動脈、中⼤脳動脈、後⼤脳動脈と前交通動脈、後交通動脈に対して直交する断⾯を通過する 3D 流速を計測し、3D 流速×断⾯積から⾎流量（mL/min）を計算した。頭蓋内容積に対する局所脳の体積割合と脳⾎流量について相関を調べ、年代毎の変化、性差、左右差について検証した。
本研究によって、総脳⾎流量は、⼤脳⽪質・灰⽩質の体積割合と最も強く相関しており、加齢により直線的に減少していたが、ウィリス動脈輪よりも中枢側の両側の内頚動脈と脳底動脈の⾎流量の合計よりも、ウィリス動脈輪よりも末梢側の両側の前・中・後⼤脳動脈の合計と強く相関していた。

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頭蓋内容積は男性の⽅が⼥性よりも⼤きい傾向にあるため、脳の総容積は男性の⽅が⼤きく、頭蓋内容積に占める体積割合では男⼥差がなくなる。総脳⾎流量はどの年代においても平均して⼥性の⽅が男性よりも多く、特に脳容積が⽐較的⼤きい 40 代以下の若年⼥性の総脳⾎流量が多い傾向が明らかとなった。
【研究のポイント】
・20 歳以上の健常ボランティア 129 ⼈に頭部の 3D T1 強調 MRI と 4D フローMRI を撮影し、局所脳体積・体積割合と脳⾎流量の関係を明らかにした。
・総脳⾎流量は、⼤脳⽪質・灰⽩質の体積割合と相関し、加齢により直線的に減少していた。
・総脳⾎流量は、どの年代においても平均して⼥性の⽅が男性よりも多く、特に脳容積が⽐較的⼤きい 40 代以下の若年⼥性が多かった。
【研究の意義と今後の展開や社会的意義など】
本研究によって、総脳⾎流量はどの年代においても平均して⼥性の⽅が男性よりも多く、特に脳容積が⽐較的⼤きい 40 代以下の若年⼥性において総脳⾎流量が多い傾向が明らかとなった。この総脳⾎流量が、特に 40 代以前の⼥性において、男性よりも多いことが、⽚頭痛や脳動脈瘤の発症リスクが⼥性に多い原因となっているのではないかと考えて、今後さらに研究を進めていく予定である。
【⽤語解説】※1 ⼈⼯知能（AI）
︓Artificial Intelligence の略。AI を使った画像認証、領域分割の技術は、カメラの顔認証や、⾞の⾃動運転の技術などと同じニューラル・ネットワークを利⽤した深層学習法。
※2 総脳⾎流量︓決まった定義はなく、頭蓋内に⼊ってくる両側の内頸動脈と椎⾻動脈の⾎流量の合計が⽤いられることが多いが、本研究では、ウィリス動脈輪よりも末梢側の前⼤脳動脈、中⼤脳動脈、後⼤脳動脈の左右合計を総脳⾎流量と定義した。
※3 ウィリス動脈輪︓脳を栄養する動脈は、頭蓋内に⼊ってきた所で左右の前⼤脳動脈をつなぐ前交通動脈と、内頚動脈と後⼤脳動脈をつなぐ後交通動脈により、前後左右の⾎流を連結するリングを形成している。
【研究助成】
・⽇本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) [研究課題名︓脳卒中リスク予測のための全⾝―脳循環代謝の解析システム構築]・⽇本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) [研究課題名︓MRI を⽤いた脳脊髄液・間質液の動態解析]
・⽇本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) [研究課題名︓脳脊髄液の新規流体解析を⽤いた
正常圧⽔頭症の病態解明]
・⽇本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) [研究課題名︓ヒト脳髄膜・脊髄神経根鞘内-髄液排液システムの微細構造学的・MRI 画像解析]
・⽂部科学省 スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラム（次世代超⾼速電⼦計算機システム利⽤の成果促進）「「富岳」で実現するヒト脳循環デジタルツイン」(JPMXP1020230118)
・富⼠フイルム株式会社 [研究課題名︓3 次元画像解析システムを⽤いた脳・脳脊髄液・脳⾎流の動態解析・シミュレーション]
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【論⽂タイトル】
Aging and sex differences in brain volume and cerebral blood flow
【著者】河野 浩⼈ 1)、⼭⽥ 茂樹 2, 3)、渡邉 嘉之 4)、伊井 仁志 5)、⼤⾕ 智仁 6)、伊藤 広貴 7)、
岡⽥ 耕 7)、伊関 千書 8, 9)、⾕川 元輝 2)、和⽥ 成⽣ 6)、⼤島 まり 3)、間瀬 光⼈ 2)、吉⽥ 和道 1)
所属 1︔滋賀医科⼤学 脳神経外科学講座
2︔名古屋市⽴⼤学 脳神経外科学講座
3︔東京⼤学⼤学院 情報学環 ⽣産技術研究所
4︔滋賀医科⼤学 放射線科学講座
5︔東京都⽴⼤学⼤学院システムデザイン研究科・機械システム⼯学域
6︔⼤阪⼤学⼤学院基礎⼯学研究科 機能創成専攻⽣体⼯学領域、⽣体機械学講座
7︔富⼠フイルム株式会社 メディカルシステム開発センター
8; 東北⼤学⼤学院 ⾼次機能障害学
9; ⼭形⼤学医学部第三内科・脳神経内科【掲載学術誌】
学術誌名︓Aging and Disease
DOI 番号︓10.14336/AD.2023.1122
本⽂︓ https://www.aginganddisease.org/EN/10.14336/AD.2023.1122.
【研究に関する問い合わせ】
名古屋市⽴⼤学 ⼤学院医学研究科 脳神経外科学 講師 ⼭⽥ 茂樹
住所︓〒467-0001 愛知県名古屋市瑞穂区瑞穂町川澄１
TEL︓ 052-853-8286 FAX︓052-851-5541
E-mail︓shigekiyamada393@gmail.com
滋賀医科⼤学 脳神経外科学講座 助教 河野 浩⼈
住所︓〒520-2192 滋賀県⼤津市瀬⽥⽉輪町
TEL︓ 077-548-2257 FAX︓077-548-2531
E-mail︓hkawano@belle.shiga-med.ac.jp【報道に関するお問い合わせ】
名古屋市⽴⼤学 病院管理部 経営課
愛知県名古屋市瑞穂区瑞穂町字川澄 1
TEL︓052-858-7114
FAX︓052-858-7537
E-mail︓hpkouhou@sec.nagoya-cu.ac.jp
滋賀医科⼤学 総務企画課広報係
滋賀県⼤津市瀬⽥⽉輪町
TEL︓077-548-2012
FAX︓077-543-8659
E-mail︓hqkouhou@belle.shiga-med.ac.jp
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