神経情報学研究：多カメラシステムによる神経解剖学3Dモデルの撮影 学術背景 中枢神経系の外科解剖学、特に頭蓋骨と脊柱は極めて複雑な三次元（3D）構造を持ち、学習者がそれぞれの構造間の複雑な関係を完全に理解するのは難しいです。これらの解剖学的関係を正確に理解し、3D認識を持つことは、安全な脳外科手術を行い、手術合併症を減少させるために非常に重要です。現在、教科書と図譜は人間の解剖学と脳外科を教える標準的方法となっています（Rhoton, 2023）。しかし、死体解剖は神経外科解剖学の最も現実的なモデルと見なされていますが（Sotgiu et al., 2020）、そのコストは高く、すべての神経外科および解剖学コースで普及しているわけではありません。したがって、実験室での学習にアクセスできない学...

3Tと1.5T fMRI指標の信頼性と感度に基づくTMSターゲット選択の向上 [DOI: 10.1007/s12021-024-09667-5], 本稿は《Neuroinformatics》に掲載された 背景紹介 初期の機能的磁気共鳴画像法（fMRI）の応用は主に認知過程の推論に集中していた。しかし、現代医学はその応用を術前計画や疾患鑑別など、さらに多くの臨床用途に徐々に広げている。反復経頭蓋磁刺激（rTMS）治療の臨床応用において、fMRIはTMSターゲット選択の最適化や治療効果の向上の可能性を示している。特に主要抑うつ症（MDD）の患者に対して、米国食品医薬品局（FDA）はfMRI指導の個別化治療プロトコルを承認している。しかし、現状ではほとんどの研究が3Tのスキャナーに集中しており、多...

科学実験による脳震盪後の急性軸索病理の性差 学術的背景 毎年、世界でおよそ5000万人が脳震盪、または軽度外傷性脳損傷（TBI）に見舞われています。しかし、15%以上の患者に対して、この「軽度」という脳損傷が長期間にわたる神経認知機能障害を引き起こすことがあります。現在の共通理解によれば、脳震盪は脳のネットワーク接続および機能の急性構造および生理的な破壊を引き起こし、特に白質に広がる軸索病理、すなわちびまん性軸索損傷（Diffuse Axonal Injury、DAI）を引き起こすことが分かっています。近年の研究では、脳震盪の主要な病理基質が白質軸索の損傷であることが示されており、男性と女性の間で脳震盪後の病理結果に差異がある可能性があることが報告されています。 男性が緊急治療室に来る脳震盪...

機械学習支援の定量高光スペクトルイメージングによる脳腫瘍切除のガイド効果研究 背景紹介 悪性グリオーマの完全切除は、浸潤領域の腫瘍細胞を区別するのが難しいという課題に常に直面しています。この研究の背景は、神経外科手術において、5-アミノレブリン酸（5-aminolevulinic acid、略称5-ALA）を使用することで、プロトポルフィリンIX（protoporphyrin IX、略称PPIX）の蛍光ガイドを実現し、腫瘍の切除率を向上させることです。しかし、スペクトルイメージングの助けを借りても、多くの低悪性度グリオーマや一部の高悪性度腫瘍は、PPIXの蓄積が少ないため、蛍光が弱く、腫瘍の区別が困難です。したがって、異なる種類の腫瘍組織におけるPPIX発光スペクトルを理解し、これらのスペク...

AI補助のスライスプーリングに基づくグリオーマグレーディングのラジオミクスアルゴリズム 背景紹介 グリオーマ（Glioma）は中枢神経系で最も一般的かつ脅威的な腫瘍であり、高発病率、高再発率、高死亡率、低治癒率を持ちます。世界保健機関（WHO）はグリオーマを四段階（I、II、III、IV）に分類し、そのうちI級とII級は低度グリオーマ（LGG）、III級とIV級は高度グリオーマ（HGG）と呼ばれます。高度グリオーマはより侵襲性のある悪性腫瘍で、予期寿命は約2年です。2016年にWHOは分子タイプ分けを導入し、感受性の低い治療を排除できるようになりましたが、グリオーマのグレーディングは依然として治療方針の選定において重要な診断基準となっています。 磁気共鳴画像法（MRI）は、グリオーマの検出と...

非侵入性胶質腫瘤の等級分類に関する研究概要：知識蒸留に基づく軽量な畳み込みニューラルネットワーク 背景紹介 膠質腫瘍は中枢神経系の主要な腫瘍であり、早期検出が非常に重要です。世界保健機関（WHO）は膠質腫瘍をⅠ級からⅣ級に分類しており、Ⅰ級とⅡ級は低級膠質腫瘍（LGG）、Ⅲ級とⅣ級は高級膠質腫瘍（HGG）です。膠質腫瘍を正確に分類することは生存率の評価にとって非常に重要です。 磁気共鳴画像法（MRI）は医学の分野で膠質腫瘍の診断と治療によく使用される方法です。現在、多くの研究者が機械学習や深層学習の方法で膠質腫瘍を分類しています。例えば、Zacharakiらはサポートベクターマシン（SVM）アルゴリズムをMRI画像に適用して膠質腫瘍を分類することに成功しました。一方、Fatemehらは畳み込...

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...

《IEEE生物医学工学会誌》2022年8月、第69巻、第8号、初めての臨床研究：近赤外ウィンドウIIA/IIB蛍光イメージングによる神経膠腫精密手術における応用 曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷（IEEE会員）、胡振华（IEEE高級会員） 導入 生物医学研究の分野では、蛍光イメージングの高い感度、高い空間解像度、リアルタイムイメージング能力、および操作の利便性が広く注目されています。本研究は、近赤外ウィンドウII（NIR-II、1000-1700ナノメートル）イメージング技術の臨床応用における価値を探索し、神経膠腫手術中の腫瘍の切除に役立てることを目的としています。著者らは、新たに開発したイメージング装置と術中画像融合方法を組み合わせることで手術の正確性を高め、術中の...

近赤外ウィンドウII蛍光イメージングによる手術ガイドが高グレードグリオーマ患者の無進行生存期間を延長 研究背景 高グレードグリオーマ（HGG）は中枢神経系において最も一般的な悪性原発性腫瘍で、その中でも膠芽腫（GBM）の予後が最も悪いです。GBM患者の治療効果を改善し、術中腫瘍切除率を向上させ、術後再発を減少させるために、研究者たちは近赤外ウィンドウII（NIR-II）蛍光イメージングを基軸とした手術ガイド戦略の研究を行っています。NIR-II蛍光イメージングは組織自発蛍光が低く、浸透深度が大の特性を持ち、腫瘍切除の精確性と安全性を向上させることが期待されています。 論文情報 この研究は夏晓静博士、张哲博士らによって共同で完成されました。彼らはそれぞれ中国科学院自動化研究所分子イメージング重...

人類腹内側前額葉皮質の親社会的動機に対する必要性 研究背景および動機 腹内側前額葉皮質（ventromedial prefrontal cortex、vmpfc）は、意思決定の過程で極めて重要な役割を果たしています。機能的神経画像研究は、vmpfcが報酬と努力の処理において重要な役割を果たし、親社会的行動とも関連していることを示しています。しかし、vmpfcがこれらの機能において不可欠であるかどうかは未知のままです。多くのvmpfcに関する病巣研究は症例研究または10人未満の患者のグループ研究に留まっており、社会行動、努力、報酬処理における個体の典型的な変異性を考慮すると、信頼性のある結論を得るためには大きなサンプルサイズが重要です。したがって、本研究は、まれに発生する焦点vmpfc病巣患者...