自己教師あり学習に基づく神経内視鏡リアルタイム3D再構成とナビゲーションに関する研究 学術的背景 神経内視鏡手術（neuroendoscopy）は、脳深部病変の治療に広く使用される低侵襲手術技術であり、内視鏡下第三脳室造口術（endoscopic third ventriculostomy, ETV）、脈絡叢焼灼術、嚢胞開窓術などに応用されています。しかし、手術中に脳組織移動（brain shift）や脳脊髄液（cerebrospinal fluid, CSF）の流出が発生すると、脳深部構造が幾何学的に変形し、従来の術前画像に基づいた神経ナビゲーション（neuronavigation）に課題をもたらします。伝統的なナビゲーションシステムは通常、術前磁気共鳴画像（MRI）やコンピュータ断層撮影...

単粒子冷凍電子顕微鏡における優先配向問題の克服：深層学習による革新的解決法 背景紹介 近年、単粒子冷凍電子顕微鏡（Single-Particle Cryo-EM）技術は、生体高分子を天然状態に近い条件下で原子分解能で解析できることから、構造生物学のコア技術として確立されました。しかし、実際の応用では、「優先配向」（Preferred Orientation）という技術的な壁に直面することが多いです。この問題の主な原因は、生体分子が冷凍電子顕微鏡のグリッド上で均等に分布せず、特定の方向のデータ収集が不十分になることです。この配向偏差は通常、試料調製プロセス中に分子が空気-水界面（Air-Water Interface, AWI）またはサポート膜-水界面との相互作用によって引き起こされます。 優...

疑似平面正則化符号距離場を用いたニューラル室内シーン再構築 学術的背景 室内シーンの3D再構築は、コンピュータグラフィックスや仮想現実など、幅広い応用が期待されるコンピュータビジョン分野の重要な課題です。従来の3D再構築手法は、高価な3Dグラウンドトゥルースデータに依存していましたが、近年、ニューラル放射場（NeRF）を用いた暗黙的なニューラル表現手法は、複数の画像のみを使用して優れた3D表面再構築能力を示しています。しかし、NeRFは主に色のボリュームレンダリングに基づいて最適化されるため、床や壁などの低テクスチャ領域での再構築品質が低いという問題があります。これらの低テクスチャ領域は室内シーンに広く存在し、通常は平面構造に対応しています。したがって、追加の監督信号を導入せず、部屋のレイア...