《多パラメータMRI画像による腫瘍内外のラジオミクス特徴に基づく膠芽腫のグレード予測》 研究背景 膠芽腫は中枢神経系で最も一般的な原発性脳腫瘍であり、成人の悪性脳腫瘍の80%を占めます。臨床実践では、治療の決定は通常、腫瘍のグレードに基づいて個別に調整されます。世界保健機関（WHO）は膠芽腫を4つのグレード（I-IV）に分類し、さらに低グレード膠芽腫（LGG、I級とII級）と高グレード膠芽腫（HGG、III級とIV級）に分けています。正確な膠芽腫のグレード分類は、治療計画の立案、個別治療の実施、予後および生存期間の予測において極めて重要です。現在、膠芽腫のグレード診断は主に外科的生検や組織病理学的分析によって行われています。しかし、この診断法は侵襲的であり、場合によっては患者に適さないため、...
自己注意類似性に導かれたグラフ畳み込みネットワークを用いた多タイプ低グレード膠芽腫の分類 一、研究の背景 低グレード膠芽腫は一般的な悪性脳腫瘍であり、脳および脊髄のグリア細胞の癌化に起因します。膠芽腫は発症率が高く、再発率が高く、死亡率が高く、治癒率が低いという特徴があります。多タイプ低グレード膠芽腫を正確に分類することは、患者の予後において非常に重要です。診断において、医師は通常、磁気共鳴画像法(MRI)やコンピュータ断層撮影(CT)を用いて膠芽腫細胞の異クエン酸脱水素酵素(IDH)変異状態を分析します。 IDH変異状態は、野生型と変異型膠芽腫を区別する重要な指標です。従来は、生検や手術によって免疫組織化学や遺伝子シーケンシングを行い、IDH変異状態を特定していました。生検には一定のリスク...
多模態解凍変分オートエンコーダとゲーム理論解釈性が膠質腫分類における応用 背景紹介 中枢神経系統で膠質腫は最も一般的な原発性脳腫瘍です。細胞活性と侵襲性に応じて、世界保健機関（WHO）はこれをIからIV級に分類しています。IおよびII級を低位膠質腫（LGG）、IIIおよびIV級を高位膠質腫（HGG）と呼びます。臨床実践において、治療決定は通常、腫瘍の異なる級に合わせて個別に調整する必要があります。そのため、正確な膠質腫分類は、治療決定、個別化治療、患者の予後予測にとって非常に重要です。現在、膠質腫分類のゴールドスタンダードは手術生検や組織病理学分析によって行われています。しかし、この方法は侵襲性があり、リアルタイム性を持っていないため、てんかん、感染症、さらには穿刺経路沿いの腫瘍転移によって...
全自動マルチモーダルMRI多タスク学習によるグリオーマ分割とIDH遺伝子分類の研究報告 研究背景 グリオーマは中枢神経系で最も一般的な原発性脳腫瘍で、世界保健機関（WHO）2016年分類によると、グリオーマは低悪性度グリオーマ（LGG、グレードIIおよびIII）と高悪性度グリオーマ（HGG、グレードIV）に分類されます。イソクエン酸デヒドロゲナーゼ（Isocitrate Dehydrogenase, IDH）変異の状態はグリオーマにおける最も重要な予後指標の一つです。臨床研究では、IDH変異を持つ低悪性度グリオーマ患者の予後は通常、野生型患者よりも良好であることがわかっています。従来のグリオーマの手動セグメンテーションは時間と労力を要するもので、正確なIDH遺伝子分類と正確なグリオーマ分割は...
脳グリオーマ分割のためのコンテキスト認識ネットワークに関する研究レポート 脳グリオーマは成人における一般的な脳腫瘍であり、健康に対して重大な損害を及ぼし、高い死亡率を持っています。早期診断、手術計画及び術後のフォローアップに充分な証拠を提供するために、多モード磁気共鳴イメージング（MRI）が広く利用されています。本レポートで研究されている目的は、脳グリオーマの自動分割においてコンテキスト情報を組み込むことであり、これは局部的な曖昧さを扱う上で基本的な手がかりを提供しています。 研究背景 以前に行われた研究では、深層ニューラルネットワークに基づく手法が、脳グリオーマ分割において有望な技術を示しました。しかし、これらの方法は腫瘍細胞及びその周辺のコンテキスト情報を組み合わせるための有力な戦略を欠...
グリオーマ予後の透明性機械学習と説明可能なAIを用いた洞察の応用 学術的背景 本研究は、患者が特定のタイプの脳腫瘍であるグリオーマに罹患しているかどうかを検出するために、複数の機械学習および深層学習法を使用し、説明可能な人工知能（XAI, Explainable Artificial Intelligence）技術を組み合わせた信頼できる技術を開発することに取り組んでいます。グリオーマ（glioma）はグリア細胞に由来する中枢神経系のがんの一種で、成長が速く健康な脳組織に侵襲する特性を持ちます。一般的な治療方法には手術、放射線療法、化学療法などがあります。患者のデータ、例えば医療記録や遺伝情報を統合することで、機械学習アルゴリズムが個々の患者に対する様々な医療介入の反応を予測できます。 論文...
脳グリオーマ患者の生存分析研究：データエンジニアリングの力を借りたレビュー 序論 脳グリオーマはグリア細胞に発生する腫瘍であり、全ての原発性脳および中枢神経系腫瘍の26.7%を占めています。腫瘍の異質性の存在により、脳グリオーマ患者の生存分析は臨床管理における重要な課題となっています。過去数十年間にわたり、研究者たちは画像や遺伝情報などのさまざまなタイプのデータを組み合わせた多種多様な生存分析手法を提案してきました。特に近年は、機械学習技術や深層学習の台頭により、伝統的な統計分析に基づく生存分析手法が革新されています。本稿では、診断画像技術やゲノムプラットフォームから得られる予後パラメーター、予後予測に用いる技術、学習および統計分析アルゴリズムをレビューし、現行の生存予測研究において直面する...
ベイズ推論を用いた個別化予測による膠芽腫の成長 序論 膠芽腫（glioblastoma）は最も侵襲性の高い原発性脳腫瘍であり、腫瘍細胞は周囲の組織に高度に侵入します。標準的な医学的イメージング技術によってこれらのびまん性腫瘍境界を正確に識別することは困難であり、そのため臨床介入の効果が低く、予後も不良です。このような課題に対処するために、医学画像を用いて腫瘍の空間的および時空的な発育を信頼性を持って計算し予測することが、各個体に最適な治療計画を立てる際に有益です。 近年、腫瘍成長の生物物理モデルが非侵襲的画像測定データを用いて開発および校正され、将来の腫瘍成長や治療結果を予測することを目指しています。しかし、腫瘍の発展を予測するには2つの主要な課題を解決する必要があります。一つは、モデル予測...
数値解析埋め込みTiO2-Au-MXeneの矩形オープンチャネルPCFバイオセンサーによる脳腫瘍診断 学術背景と問題提起 近年、コスト効率が高く信頼性の高いバイオセンサーの開発が研究のホットトピックとなっています。これらのセンサーは、微小な濃度の分析物を検出することを目的としており、多様な技術を網羅し、細胞や液体の監視と検出に用いられています。フォトニック結晶（photonic crystals, PHCs）とPHCファイバー（photonic crystal fibers, PCFs）は、そのコンパクトなサイズ、電磁干渉への耐性、少量の分析物で済むこと、構造設計の柔軟性、および統合の容易さなどの利点から、センサー技術のホットな選択肢として急速に注目を浴びています。 特に、表面プラズモン共鳴...
聚焦超音波による血脳関門の大容量薬物運搬における音響モードとマイクロバブル投与戦略の比較応用 背景紹介 小児における最も一般的で致命的な脳幹腫瘍である拡散性固有橋脳膠腫（Diffuse Intrinsic Pontine Glioma、DIPG）は、血脳関門（Blood-Brain Barrier、BBB）が通常維持されているため、薬物が効果的に浸透することができず、治療に大きな挑戦をもたらしている。近年、聚焦超音波を組み合わせたマイクロバブルを介したBBB開放（FUS-BBBO）技術は、この障壁を破る大きな可能性を示している。DIPGの高い拡散性を考慮すると、全ての腫瘍域をカバーできる大容量のFUS-BBBO治療戦略が必要である。本研究の目的は、脳幹で効果的かつ均一な大容量BBBOを実現す...