电子電気工程師学会 (IEEE)《神経系统与康复工程事务》2021年第29卷刊登了一篇题为《一种基于注意力深度学习的单通道EEG睡眠阶段分类方法》的文章。本文由Emadeldeen Edele、Zhenghua Chen、Chengyu Liu、Min Wu、Chee-Keong Kwoh、Xiaoli Li及Cuntai Guan等学者撰写。文章的主要目的是提出一种新型的基于注意力的深度学习模型，用于通过单通道的脑电图（EEG）信号进行自动睡眠阶段分类。 研究背景 睡眠是人类重要的生理过程，直接影响到每日生活的各个方面。有研究表明，高质量的睡眠能够促进身体健康和脑功能的提升，而睡眠中断则可能导致失眠或睡眠呼吸暂停等睡眠障碍。睡眠阶段（如浅睡和深睡）对免疫系统、记忆和代谢等起着关键作用，因此...
聴覚記憶の識別および予測符号化の脳の時空間階層構造 背景紹介 本研究は、人間の脳が記憶した音楽の連続性とその体系的な変化を識別する際の階層的な脳メカニズムを探ることを目的としています。視覚パターンの神経処理に関する研究は広範に行われている一方で、聴覚連続性の認識およびそれに関連する予測誤差の理解は未だに十分ではありません。聴覚システムは時間の経過と共に形成されるパターンと連続性から情報を抽出し、大脳の時間的な階層構造を理解するためのユニークな機会を提供します。関連する研究は、大脳が予測符号化理論（Predictive Coding Theory，PCT）を通じて内的モデルを常に更新し、外界の情報や刺激を予測していると仮定しています。 研究の出所 本論文の著者には、L. Bonetti、G. ...
臨床におけるOPM-MEGの応用拡大：効果的な自動金属アーチファクト抑制法 背景紹介 磁性脳電図（Magnetoencephalography, MEG）は、多チャンネル磁場測定センサーを用いて脳内の神経電流分布と機能ネットワークを再構成する技術である。MEGは、源空間分解能において電気生理学（Electroencephalography, EEG）よりも顕著な優位性を持ち、磁場信号が頭蓋骨や頭皮組織の伝導干渉を受けず、時間分解能においても機能的磁気共鳴画像法（Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）より優れている。したがって、MEGは脳機能と認知の研究、てんかんの臨床応用、および神経疾患の研究において重要な位置を占めている。 現時点で、MEG...
心臓突然停止後の予後予測ツールとしての脳CTの分析の教師あり機械学習分析 研究背景 心臓突然停止（Out-of-Hospital Cardiac Arrest、OHCA）は西洋世界における主要な死因の1つで、生存率は3〜16%と非常に低い。OHCAの後の神経学的予後と全体的予後は、主に低酸素性虚血性脳損傷（Hypoxic-Ischemic Brain Injury、HIBI）によって決定される。OHCAによる大半の死亡は、予後が悪いと判断されて生命維持治療が中止されるためである。したがって、HIBIを正確に特定し、信頼できる予後判断を下すことは、家族への情報提供、治療決定、および限られた集中治療資源の合理的な使用において非常に重要である。 研究動機 OHCAは医学的に大きな課題をもたらしてお...
近年来、がんこな間作性てんかん (refractory epilepsy) は医学界から注目されています。このてんかんは、適切な抗てんかん薬による治療を2回受けても、重度のてんかん発作が継続する状態と定義されています。薬物治療が無効な患者の場合、てんかん発作の起源領域 (seizure onset zone、SOZ) を正確に特定し、その領域を切除または破壊する治療法は治癒につながる可能性があります。しかし、米国では薬物難治性てんかん患者に対する一般的な手術評価法は、立体定位脳波 (stereoelectroencephalography、SEEG) 電極を用いて異なる脳領域のてんかん活動をモニタリングすることですが、この方法では十分な数のてんかん発作を検出する必要があり、患者は数日から数週...
タイトルページ: 深層学習放射線組織学モデルと臨床放射線学的特徴を併せた膵管腺癌患者の潜在的腹膜転移の予測モデルの開発と検証 背景 膵管腺癌(Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC)は極めて致死率の高い悪性腫瘍で、5年生存率は約11%です。予後不良の一部の理由は、80-85%の患者が症状が現れた時点で、すでに進行期の病気、切除不能、または転移(潜在的腹膜転移(Occult Peritoneal Metastases, OPM)を含む)が発生していることにあります。腹膜はPDACの第2の一般的な転移経路であり、約10-20%の患者が初診時に腹膜転移を示します。この部分の患者については、早期に腹膜転移を特定することは、不必要な手術を避けるための治療選択に大き...
深層学習を用いた乳房X線写真と超音波画像を組み合わせたBI-RADS US 4Aレジオンの悪性度予測に関する診断研究 背景紹介 乳がんは女性で最も一般的な悪性腫瘍で、comparatively高い発症率と死亡率を示しています。以前の研究では、乳腺の密度が高い女性ほど乳がんになりやすいことが示されています。アジア人女性の乳腺密度は一般に、アフリカ系アメリカ人や白人女性よりも高いため、乳腺密度の高いアジア人女性を対象とした研究が特に重要です。 乳房X線撮影(マンモグラフィー)は、乳がんのスクリーニングに重要な手段と考えられており、乳がん関連死亡率を30%減らすことができると言われています。しかし、マンモグラフィーは乳腺密度の高い女性の乳腺病変の検出能力が低く、感度は48%~85%に低下することが...
手術室を混合現実環境に変える:脳動脈瘤クリッピング手術のための前向き臨床研究 脳動脈瘤の外科的治療は、神経外科の中でも非常に複雑で繊細な過程である。手術成績を改善するため、研究者は新しい技術やアプローチを絶えず探求している。近年、Mixed Reality(MR)技術の進歩により、手術室(Operating Room, OR)に新たなブレークスルーがもたらされた。特に、ヘッドマウンテッドディスプレイ(Head-Mounted Display, HMD)の使用により、外科医は患者の実際の解剖構造に仮想の三次元(3D)画像を重ね合わせることができ、空間認識とハンドリングの直感性が向上する。 研究の背景と目的 本研究の目的は、脳動脈瘤クリッピング手術における新しいMR-HMDの応用可能性、特に外科...
人工知能に基づく乳房病変の分類に関する多施設研究 乳がん領域では、早期診断は治療効果と生存率の向上に不可欠です。乳がんは、非浸潤がん(原発性がん)と浸潤がんの2種類に大別されます。これらの2つのタイプのがんでは、治療戦略と予後が大きく異なります。非浸潤がんではリンパ節転移のリスクが低い(1-2%)ため、センチネルリンパ節生検(SLNB)は推奨されません。一方、浸潤がんの場合、SLNBまたは腋窩リンパ節郭清(ALND)が必要です。したがって、術前に良性、悪性、非浸潤がん、浸潤がんを正確に区別することが非常に重要です。 コントラスト強調乳房撮影(CEM)は、腫瘍の血管特性を描出できる新しい技術で、臨床応用が広がっています。しかし、CEMは乳がんの診断では悪性病変に対する感度は高いものの、特異度は...
脳転移患者の術後ステレオタクティック放射線療法局所制御予測における放射線機能解析の応用 学術背景 脳転移（Brain Metastases, BMs）は最も一般的な悪性脳腫瘍で、その発症率は原発性脳腫瘍（例えば膠芽腫）を大きく上回ります。最近の医療ガイドラインは、症状が顕著または大きな脳転移患者に対して手術治療を推奨しています。局所制御率を向上させるために、一または二つの切除されたBMs患者に対して切除腔のステレオタクティック放射線療法（Stereotactic Radiotherapy, SRT）を推奨しており、この方法により術後12ヶ月内に70%から90%の局所制御率が達成できます。しかし、補助SRT後でも局所失敗（Local Failure, LF）のリスクは依然として存在し、これが高...