アルツハイマー病（AD）は、前臨床期（臨床的に無症状ではあるがADの病理所見が脳に出現している）から認知症を発症するまでの前臨床・臨床期の連続体として概念化することができます。前臨床期と臨床期の中間であるMCIの症例は、将来ADに進行する進行性MCI(pMCI)と進行しない非進行性MCI(sMCI)に分類されます。そこで、ADとpMCIをADスペクトラム、健常者とsMCIを非ADスペクトラムとしてBAAD-AIに学習させました。AIは、脳の構造に関連する数百の情報を処理し、ADの可能性を0から1までの値でアルツハイマー・スコア（ADS）として提示します。ADSが0.5以上であれば、ADスペクトラムの可能性があります。また、0.7以上のMCI症例は、将来ADになるリスクが高いと思われます。
BAAD-AIは、構造的磁気共鳴画像のレビューにおいて、ADの診断において放射線科医を上回る結果を示しました(論文参照)。

高齢者(70歳以上)の運転免許更新の際の認知機能検査で認知症が疑われるケースが増えています。これに関する対策はこちらから。

統合失調症では、前頭葉や島状回の萎縮が現れますが、通常のMRIではこれらの所見を把握するのは難しいとされています。BAAD-AIを使えば、これらの特徴をより早く捉える可能性があります。VBMの図で示したように、統合失調症の患者の多くは淡蒼球が肥大化しています。

老化を評価する検査として、血液からのAGEs（advanced glycation end products）、CAVI/ABIによる血管年齢、レントゲンによる骨粗鬆症、スパイろメーターによる肺年齢などがありますが、「脳年齢」の評価はどのようにしたら良いでしょうか。脳機能あるいは認知能力は、日常の仕事や生活の質に影響を与えるます。重さ約1.4kgの人間の脳は、約1000億個の神経細胞が数兆個のシナプスを介して相互に結合している驚くべき工学的結晶です。生まれてから数年の間、脳は毎秒100万以上の新しい神経結合を形成しています。加齢に伴い、神経細胞とシナプスは減少し、新しいことを学んだり、複数の作業を同時に計画・達成することが難しくなります。また、経験記憶や作業記憶、外部情報の処理や判断、神経由来の運動機能の低下も起こります。
脳の老化を評価するためには、認知機能や身体能力に関する検査が考えられますが、認知機能には教育や環境の違いが、身体機能には関節疾患や筋力低下などが影響するため、膨大な数の検査と複雑な評価アルゴリズムが必要になります。シナプスを形成する脳をコンピュータのハードウェアと考えれば、その能力は限界を引き出すソフトウェアで評価することができます。これはコンピューターでは可能ですが、限界に近い作業をする検査は人間にとって苦痛です。一方、ハードウェアとしての脳容積の測定は比較的容易にできます。脳の体積は加齢とともに減少することが知られており、40歳以降は10年に5％程度の割合で減少し、70歳以降は特に加速度的に減少することが分かっています。脳の大きさと能力は必ずしも一致しませんが、神経細胞の数は灰白質、そのネットワークは白質の脳体積に反映されることを考えると、脳の大きさは、普段発揮されている能力だけでなく、その潜在的能力を含めた指標になると考えられます。
BAADは、5歳から98歳までの7,000人以上の健常者の脳MRIから、脳の発達や加齢に伴う形態変化をAIに学習させることで、ヒトの生物学的脳年齢を評価することに成功しました。

実年齢と比較して老化している(+)か、若い(-)かをaging score (-----)として示しています。例えば、この点線が+8.9の場合は脳年齢が 8.9 歳進んで(老化して)いることを示しています。
この図の中の４つの菱形のプロットは、左から前頭葉、海馬、島回、白質病変の体積から相対的な年齢を示しています。体積が必ずしも脳の能力を反映するものではありませんが、あなたが本来もっている能力との相対的な変化を示唆しています。
◆ 前頭葉は、判断、思考、創造性、社会的協調性、暗算などに関係しています。
◆ 海馬は経験したことの記憶、試験などの暗記に関係しています。年齢とともに衰え、特にアルツハイマー病では加齢方向(+)に偏移します。
◆ 島回は原始的な知覚と情動に関係しています。加齢によりコントロールが難しくなります。
◆ 白質病変は脳の細血管の老化を反映しています。50歳をすぎると急速に増加します。中には、血栓による小梗塞も含まれていることもあります。数値が高いほど血管の老化を反映しています。

Volume change % (year)：
前回のMRIと比較してどのくらい脳が萎縮（病変が増加）しているかを年率で提示します。脳の萎縮は、年代にもよりますが0.5%程度とされています。 Your brain volume でもわかるように、高齢者では海馬の萎縮率は2%前後になります。

病院やクリニックにBAADサーバーシステムを導入してはいかがでしょうか。これまでスタッフが行ってきたBAAD解析を自動化できます。MR装置からDICOMファイルの取り出し、BAAD解析、結果を紙に印刷あるいはDICOM変換してPACSに送りかえす、といったスタッフの労力が省略され解析漏れのリスクがなくなります。
MR装置からDICOMファイルをBAADサーバーに送信しておきます。BAADクライアントは、BAADサーバーを監視し、新しいDICOMファイルを検出すると、自動的に解析を開始し、その結果をBAADサーバー経由でPACSに送り返します。この自動化システムは、VSRAD*などの他のアプリケーションにも対応できます。そのため、医師はBAADやVSRADの結果をMR画像とともにPACSを介して電子カルテで確認することができます。
BAADビューアを外来のPCにインストールしておくことにより、より詳細な解析をその場で行うことができます。例えば、症例のMMSEスコアをBAADビューアに入力すると、BAAD-AIが脳MRIの結果にこの情報を加えて、新たな予測結果を表示します。MRIを含めた解析結果はBAADサーバーに保存・管理され、長期間の経時的解析を可能にします。

BAADサーバーシステムはご自身でセットアップすることも可能ですが、サポートが必要な場合はご連絡ください。また、L.A.Systemsに依頼することもできます。
*VSRADはご自身でご用意下さい。VSRADをBAAD clientにインストールすれば、自動化されます。

BAADの導入は簡単です。ダウンロード後、指示に従ってインストールしてください。デスクトップに表示されたBAADのアイコンをダブルクリックして起動すると、トップパネルが開きます。解析したいデータを入力して、「解析」ボタンをクリックしてください。あとは全自動で実行されます。

データを入力するためには、DICOMファイルをNIfTI形式に変換する必要があります。NIfTI形式に変換すると、データ中の個人情報が匿名化されますので、BAADはDICOMのヘッダーから名前、年齢、性別の情報を抽出してNIfTIファイルに登録します。このようにして、年齢と性別をVBM解析の共変量として使用することができます。

MRI装置から直接DICOMファイルを受信するDICOM receiverを設置すると便利ですが、BAAD server systemを導入するとさらに便利です。DICOM receiverを自作する場合は、Conquest DICOM などのフリーソフトを使用するとよいでしょう。また、患者が持ち込んだCDからDICOMファイルを読み込むことも可能です。MR装置のベンダーごとにCDへの出力方法が異なり、DICOMファイルの読み込みが困難な場合があります。このような場合には、BAADのDICOMインポート機能を使ってみてください。
BAAD server systemは、BAAD server、BAAD client、BAAD viewerの３つのコンポーネントで構成されています。BAAD serverはMR装置から送られてきたDICOM ファイルを保存・管理します。BAAD clientはBAAD serverにあるデータを監視し、新しいデータであればBAAD解析を実施します。BAAD viewerを電子カルテに組み込むか、電子カルテと同じPCにインストールしておくと、BAAD clientが解析した結果を呼び出し、その場で新たな解析を実行することができます。例えば外来で実施したMMSEの結果を入力すると、脳の画像と合わせた予測結果を再表示します。
BAAD serveにはPACSの機能がありますので、小規模な病院やクリニックではPACSとして使うことも可能です。

BAADが採用しているIXIデータベースのボクセルサイズは、0.9375×0.9375×1.2mmなので、撮像の解像度は1mm立方に近いサイズが良いでしょう。T1強調3次元MP-RAGEシーケンスがよく使われています。
例えば

1.5T (Gyroscan): TR/TE=9.813/4.603, FA=8, FOV=240, 256x256x150
3.0T (Intera 3T): TR/TE=9.600/4.603, FA=8, FOV=240, 256×256×150

脳の3Dイメージングでは、灰白質と白質のコントラストを高く保つことが必要です。矢状断を推奨しますが、水平断や冠状断でも解析可能です。
BAADでは、病的変化を正確に捉えるために、Markov-MAP法を用いてセグメンテーションを行います。FLAIR画像があれば、3D-T1強調画像で補完して白質病変を抽出し、補正することができます。この機能を使って、白質病変の体積を測定します。補完はしますが、FLAIR画像はできるだけ薄いスライスでギャップレスがよいでしょう。3D-FLAIR画像の場合は、3D-T1強調画像と同じスライスでの撮像が理想的です。
BAADの結果を症例ごとに管理するためには、BAAD clientやBAAD viewerと連携できるBAAD server systemを導入する必要があります。ユーザー自身で設定することもできますし、我々のサポートを受けることもできます。お気軽にお問い合わせください。

図は、BAADのコントロールグループとして使用したIXIデータベースの画質（IQR）の結果です。中央値は85.59で、範囲は86.06から80.76まででした。

JADNIを用いた研究に関しての本学での扱いについて

Textbook for VBM
【理論編】
ベイズの定理、最尤推定、相互情報量、マルコフ確率場、線形モデル、SPMにおける統計学（検定の多重度、多重検定の補正、検定水準、並べ替え検定、TFCE）、座標変換、Dartel、Geodesic shoot
【基礎編】
画像データのファイル形式、脳の座標空間、解析のための前処理（AC-PC補正、信号値の不均一性の補正、組織のセグメンテーション、ガウス混合モデル、MNI空間へのワープ、変調と濃度の違い、頭蓋内容積、脳白質病変の容積計算）（脳白質病変の容積計算）、VBM、TBM、SBM、皮質厚測定、フラクタル次元、人工知能
【実践編】
BAADのインストールと使用方法（データの管理方法、カスタムROIの作成方法などを含む
SPM12の使い方（SPM12を用いたVBM、TBM、geodesic shoot、Dartel、MNI空間への変換など
SBMの手法（CAT12を用いたVBM、SBMの手法など