ヒト咬筋に対する拡散テンソル画像ファイバートラクトグラフィーの応用

Application of Diffusion Tensor Imaging Fiber Tractography for Human Masseter Muscle.

抄録

拡散テンソルイメージング（DTI）は、水分子が線維構造に沿って優先的に拡散するという特徴を利用して、神経線維や筋線維の方向を示すために用いられてきた。しかし、咬筋のような多裂筋のDTIファイバートラクトグラフィは、イメージングパラメータに関するデータ不足のため困難である。本研究では、咬筋のファイバートラクトグラフィに最適なDTIパラメータを決定することを目的とした。27歳の健常男性が自発的に右咬筋のDTIとT1強調MRIを受けた。S/N比に特に影響するパラメータであるb値、励起数（NEX）、モーションプロービング勾配（MPG）方向数を組み合わせて4つのイメージングパラメータ設定を作成した。DTIファイバートラクトグラフィは、各パラメータ設定に特化したソフトウェアを用いて実施した。各層の筋線維の長さと方向が計算された。その結果、各層の咬筋線維がDTI上で同定された。検出された筋線維の長さは撮像パラメータに大きく影響されたが、筋線維の配向はほとんど影響されなかった。咬筋線維の解剖学的データに基づいて、咬筋線維トラクトグラフィに適したb値、NEX、MPG方向の数の組み合わせを決定することができた。DTIにより、咬筋線維の長さと配向を非侵襲的に評価できる可能性がある。咬筋線維配向の詳細の解明は、顎口腔バイオメカニクスおよび筋障害の評価に有用である。

Diffusion tensor imaging (DTI) has been used to indicate the direction of nerve and muscle fibers by using the characteristics that water molecules preferentially diffuse along the fibrous structure. However, DTI fiber tractography for multipennate muscles, such as the masseter muscle, is challenging due to a lack of data regarding the imaging parameters. This study aimed to determine the optimal DTI parameters for masseter muscle fiber tractography. A 27-year-old healthy man voluntarily underwent DTI and T1-weighted magnetic resonance imaging of the right masseter muscle. Four imaging parameter settings were created by combining the following parameters that particularly affect the signal-to-noise ratio: b-value, number of excitations (NEX), and number of motion probing gradient (MPG) directions. DTI fiber tractography was performed using specific software for each parameter setting. The length and orientation of the muscle fibers in each layer were calculated. As a result, the masseter muscle fibers of each layer were identified on DTI. Although the detected fiber length was affected significantly by the imaging parameters, the fiber orientation was insignificantly affected. The appropriate combination of the b-value, NEX, and the number of MPG directions for masseter muscle fiber tractography could be determined based on previously reported anatomical data of the masseter muscle fibers. DTI may enable the non-invasive evaluation of masseter muscle fiber length and orientation. Elucidation of the details of masseter muscle fiber orientation is useful in evaluating stomatognathic biomechanics and muscle disorders.