MEG時系列に基づく脳年齢予測に関する研究 学術的背景 人類の寿命が延びるにつれ、ライフサイクルにおける脳の変化を理解することがますます重要になっています。脳の構造と機能は加齢に伴い顕著に変化し、これらの変化は認知機能に影響を与えるだけでなく、アルツハイマー病などのさまざまな神経変性疾患とも密接に関連しています。しかし、現在のところ、特に脳磁図（MEG）のような脳電活動がどのように年齢とともに変化するかについての理解はまだ十分ではありません。この問題を解決するために、研究者たちは成人の大規模な安静時MEGデータを分析し、年齢を効果的に予測できる脳信号特性を探求しました。 本研究は、特に時間系列解析技術を通じて、脳の加齢に関連する変化を捉えられる信号特性を特定することを目指しており、健康な老化...

世界的高齢化問題が深刻化する中、神経変性疾患（例：アルツハイマー病、Alzheimer’s Disease, AD）の発症率は年々増加しています。脳老化（Brain Aging, BA）は神経変性疾患の重要なリスク要因の一つですが、生理学的年齢（Chronological Age, CA）とは完全には一致しません。従来の脳老化評価法は主にDNAメチル化時計に依存していましたが、この方法では血液中の細胞と脳細胞を分離する血液脳関門（Blood-Brain Barrier）の存在により、脳組織の老化状況を直接反映することはできません。したがって、非侵襲的な手段で脳老化速度（Pace of Brain Aging, P）を正確に評価する方法の確立が重要な研究課題となっています。 本研究は、深層学習...

pth根圧縮遅延和積分ビームフォーミングのパッシブキャビテーションイメージングへの応用に関する研究 学術的背景 パッシブキャビテーションイメージング（Passive Cavitation Imaging, PCI）は、超音波治療中の気泡活動を監視する技術であり、薬物送達や組織破壊（例：ヒストトリプシー、Histotripsy）などの治療シーンで広く使用されています。しかし、既存のPCI技術には、特に遅延和積分（Delay, Sum and Integrate, DSI）ビームフォーミングアルゴリズムを使用した場合、軸方向解像度が低いことやサイドローブアーチファクトが顕著であるといった問題があります。PCIの性能を向上させるために、研究者たちは計算複雑性を大幅に増加させることなく画像品質を改善...

軽量3.0 T液体ヘリウム不要MRIシステムの設計と試験 学術的背景 磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging, MRI）は、非侵襲的で放射線を使用しないイメージング技術として、医学診断や科学研究に広く応用されています。特に、小動物研究や材料分析分野では、高磁場MRIシステムがより高い空間分解能と豊富な組織コントラストを提供し、研究者に正確なイメージングデータを提供します。しかし、従来の3.0 T MRIシステムは液体ヘリウム冷却超伝導マグネットに依存しており、コストが高く、さらに液体ヘリウムの消費とメンテナンスが大きな経済的負担と環境影響をもたらしています。また、従来のMRIシステムは体積が大きく、設置や運転には広いスペースが必要であり、これが研究所や小型...

超音波バックスキャッタ技術の腱の定量的特性評価への応用 学術的背景 腱病（tendinopathy）は、一般的な筋骨格系疾患であり、腱の微細構造、組成、および細胞組織が変化し、痛みや機能低下を引き起こす特徴があります。腱病は通常、過使用によって引き起こされ、血管増生、炎症、コラーゲン繊維の乱れなど、さまざまな病理的変化を伴う可能性があります。腱病の早期診断は非常に重要ですが、現在の診断方法は主に医師の経験に依存しており、定量的で客観的な評価手段が欠けています。超音波画像技術はすでに腱病の診断に応用されていますが、これも医師の主観的な判断に依存しており、定量データを提供することはできません。したがって、腱病の早期診断と治療において、非侵襲的で定量的な診断方法の開発が重要です。 超音波バックスキ...

マイクロ波誘導熱音響イメージングにおける受動的ビームフォーミングメタサーフェスに関する研究 学術的背景 マイクロ波誘導熱音響イメージング（Microwave-Induced Thermoacoustic Imaging, MTAI）は、マイクロ波と超音波イメージングの利点を組み合わせた新しい医療イメージング技術です。この技術では、マイクロ波パルスが生体組織に照射されると、組織は電磁エネルギーを吸収して熱膨張を起こし、これにより超音波（すなわち熱音響信号）が生成されます。これらの信号は組織内部の形態および機能情報を含んでいます。MTAIは非侵襲性で高解像度、深部浸透性、高コントラストといった利点があり、そのため乳がんスクリーニング、脳画像、関節画像などの分野で広く応用されています。しかし、イメ...

仰臥位乳房MRIにおける可穿戴コイルを用いたモーション補正の研究 学術的背景 乳がんの診断とモニタリングにおいて、磁気共鳴画像法（MRI）は極めて重要なツールです。現在、標準的な乳房MRIは通常、うつ伏せ姿勢で撮像されますが、この姿勢は呼吸運動によるアーチファクトを減少させるのに役立ちます。しかし、患者にとってうつ伏せ姿勢が常に快適なわけではなく、手術、超音波検査、放射線治療などの臨床介入で一般的に用いられる仰向け姿勢とは乳房の形状や位置に差異があります。したがって、仰向け姿勢での乳房MRIの開発には重要な臨床的意義がありますが、その一方で、動きの影響を受けやすいという課題があります。 仰向け姿勢での乳房MRIにおける呼吸運動によるアーチファクトを軽減するため、研究者たちは複数の戦略を提案し...

スペクトル拡散後続サンプリングに基づく多材料分解に関する研究 背景紹介 医用画像分野では、CT（コンピュータ断層撮影）技術が疾患診断や治療計画に広く利用されています。近年、スペクトルCT（spectral CT）はエネルギー依存の減衰情報を提供できることから注目を集めています。スペクトルCTは複数のエネルギーチャネルの投影データを使用して、異なる材料の密度分布を再構成します。このプロセスは材料分解（material decomposition）と呼ばれます。しかし、材料分解は高度に非線形な逆問題であり、従来の分解方法である解析的分解（analytical decomposition）や反復モデル分解（iterative/model-based decomposition）には計算効率の低さ、...

自己校正メカニズムを備えた深層再構成フレームワーク（DEISM）の化学交換飽和移動イメージングへの応用 学術的背景 化学交換飽和移動（Chemical Exchange Saturation Transfer, CEST）イメージングは、高感度な分子磁気共鳴イメージング技術であり、がん、てんかん、脳卒中などのさまざまな疾患に関連する生体分子を検出することができます。しかし、CESTイメージングにはスキャン時間が長くなるという大きな欠点があり、これは異なる飽和周波数オフセットで複数回のデータ取得を行う必要があるためです。この長いスキャン時間は、CESTイメージングの臨床での広範な採用を制限しています。この問題に対処するために、研究者たちは加速されたCESTイメージング技術の開発に取り組んでおり...

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...