背景紹介 一世紀前、Hevesyは最初に放射性トレーサーを植物の生物指標として利用することを提案し、その後ラットの実験で確認された。この発見は、核医学と分子イメージングの生物医学分野の発展を促進し、分子レベルでの生物過程の定量的可視化を可能にした。数あるイメージング技術の中で、単光子放出計算機断層撮影（SPECT）と陽電子放出断層撮影（PET）が特に重要であり、これらは標識化合物を使って生物機能と代謝を定量的に検出することができる。これらの技術が発展する過程で、X線計算機断層撮影（CT）や磁気共鳴画像（MRI）を組み合わせて解剖情報を得ることで、診断とデータ補正の正確性がさらに向上した。 しかし、現行のシステムには、画像再構成のプロセスで時間がかかり、ノイズが拡散するという大きな制約がある。...
誘発成分分析（ECA）：GLM正則化に基づく機能的超音波信号の分解 背景紹介 機能的神経イメージングデータ分析は、脳活動の空間的および時間的パターンを明らかにすることを目的としています。既存のデータ分析方法は大きく二つに分けられます：完全にデータに基づく分析方法と、刺激時間コースを用いて脳活動を分析するなど、先験情報に依存する方法です。一般に、刺激信号を使うことで活発な脳領域を識別する手助けができますが、脳の刺激に対する反応は非線形および時間変動の特徴を示します。そのため、完全に刺激信号に依存して脳の時間反応を記述することは、脳機能の理解を制限する可能性があります。 このような背景のもと、著者は新しい技術、誘発成分分析（Evoked Component Analysis, ECA）を提案しま...
畳み込みニューラルネットワークに基づく頭部衝撃動力学測定のノイズ除去の研究と応用 研究背景 軽度外傷性脳損傷（MTBI）は、世界的な健康の脅威である。人間は転倒、交通事故、スポーツなどの状況でMTBIのリスクにさらされることが多い。統計によると、2016年には世界で2700万件以上の脳損傷の事例があり、そのうち80%は「軽度」の脳損傷で、症状は比較的軽いが長期的な病理変化を引き起こす可能性がある。MTBIの病状分類は通常、グラスゴー昏睡尺度（GCS）によって行われ、そのスコアが12以上の患者は軽度脳損傷に分類される。急性期後には症状が迅速に回復することが多いが、長期的には慢性外傷性脳症（CTE）などの合併症が生じる可能性がある。 頭部衝撃が脳に与える影響を定量化するために、研究者は頭部運動学...
物理知識に基づく深層学習を活用した低磁場MRI画像再構成 背景紹介： 最近、低磁場磁気共鳴画像法（MRI）の応用が注目されています。低磁場MRIはコストが低く、メンテナンスが簡単なため、さまざまな臨床および研究環境で広い応用可能性があると考えられています。たとえば、携帯型低磁場MRIスキャナは操作が容易で、緊急医療や手術室などの場面でも利用可能です。また、低磁場MRIは脳卒中の診断に有望である初期評価が示されており、この技術が全球的な医療診断においてより魅力的であることを示唆しています。しかし、低磁場MRIの主な課題は低信号対雑音比（SNR）と磁石設計、材料欠陥、および製造公差によるB0磁場の不均一性にあります。 この研究はDavid Schote、Lukas Winter、Christop...
人間の肩関節剛性の三次元姿勢特性と性別差異の研究 研究背景 肩関節は人間の構造の中で最も複雑な関節の一つであり、肩関節の安定性は肘や手首などの遠位関節の自然なコントロールと日常活動における手の細かい機能のために重要です。肩関節の安定性は、骨、靭帯、腱、筋肉の複雑な相互作用によって実現され、その中で剛性は外部の干渉に対して抵抗力を提供する特性です。近年の研究では、職業やスポーツにおいて女性の肩の傷害発生率が高いことが示されています。これにより、肩関節の剛性には性別差がある可能性が示唆されています。しかし、多次元空間、特に三次元（3D）空間での肩関節剛性およびその性別差異の研究は、まだ十分に行われていません。 論文出典 この研究はSeunghoon Hwang、Dongjune Chang、Ad...
超広帯域レーダ技術を利用した遠隔歩行分析 研究背景 歩行分析、すなわち人間の歩行運動の協調生体力学的パターンの研究は、生体力学研究の重要な内容であるだけでなく、豊富な健康状態情報を提供します。特に近年、家庭内での歩行分析ソリューションの新たな開発が注目されています。これにより、個人が快適な家庭環境で包括的な歩行評価を受けることができます。この進展は自身の歩行パフォーマンスを最適化したい健康な人々だけでなく、慢性的な筋骨格疾患（関節炎や背中の痛み）や取得性脳損傷（脳卒中や外傷性脳損傷）、および神経変性疾患（パーキンソン病やアルツハイマー病）を持つ患者にも恩恵をもたらします。 既存の歩行分析技術は主にウェアラブル型（直接型）と非ウェアラブル型（遠隔型）の二つに分けられます。ウェアラブルシステムは...
利用連邦学習で心音異常を検出する多機関協力研究 学術的背景 心血管疾患（Cardiovascular diseases, CVDs）は主要な死因の一つとなっており、特に高齢者において心血管の健康問題が社会の注目を集めています。早期のスクリーニング、診断および予後管理は入院を防ぐために非常に重要です。心音信号は豊富な生理学的および病理学的情報を含んでおり、心音を用いたCVDsの早期診断は取得が容易で、広く存在し、非侵襲性といった利点があります。近年、人工知能（AI）が心音補助診断に応用され、広く注目を集めています。自動心音聴診技術は心臓の状態を迅速かつ効果的に評価するのに役立ちます。しかし、現存する研究はデータの安全性およびプライバシー問題を無視しており、特に多機関がデータを共同使用する場合に...
アルゴリズムによる電気穿孔技術を用いた自発性馬メラノーマ治療の安全性と有効性の研究 近年、電気穿孔(irreversible electroporation, IRE)は非熱焼灼技術として腫瘍治療において大きな潜力を見せている。伝統的な熱焼灼法に比べ、IREは細胞外マトリックスや主要血管をよりよく保存し、周囲の組織への損傷を最小限に抑えることができる。しかし、現段階の電気穿孔技術には実際の応用においていくつかの課題があり、特に治療プロセス中の温度変化を効果的に制御する方法が重要である。本研究はその背景に基づき、アルゴリズムによる電気穿孔(Algorithmically Controlled Electroporation, ACE)治療法の自発性馬メラノーマに対する安全性と有効性を探るもので...
カプセルロボットと結腸間の摩擦係数の特性評価 背景紹介 伝統的な結腸内視鏡検査は、結腸の健康状態を効果的に検出することができるが、侵襲性が高く、不快感や潜在的な合併症を引き起こしやすい。これを解決するために、研究者は能動的な運動機構を持つカプセルロボット（Capsule Robot, CR）を開発し、低侵襲で結腸検査を実現しようとしている。しかしながら、CRの効果的な運動と制御を実現するためには、CRの牽引力と運動抵抗を正確に予測することが不可欠であり、これらは主に摩擦力に起因する。しかし、現在の文献では、結腸内摩擦係数（Coefficient of Friction, CoF）に関する詳細な研究は提供されていない。したがって、本論文は実験測定とデータ分析を通じて、摩擦係数と接触圧力、環状ひ...
科研報告：ポリエチレン基頭蓋インプラントを用いた超音波ガイド下での頭蓋内焦点超音波焼灼治療の実現可能性に関する研究 学術背景 焦点超音波（Histotripsy）は、非温熱的かつ非侵襲的な癌腫瘍焼灼技術です。その頭蓋内応用においては、頭蓋骨による超音波の著しい吸収および反射が問題となり、大規模で複雑なアレイトランスデューサを使用してこれを克服する必要があります。この問題を解決するため、超音波が頭蓋内空間に侵入する際の歪みを減少させる目的で、ポリエチレン基生体対応頭蓋修補物が開発されました。しかし、この方法が高強度焦点超音波治療（例：Histotripsy）に対してどの程度実行可能であるかは、十分には検証されていません。 出典と著者情報 本研究は、Lauren Ruger、Maya Langm...