MRIO: 磁気共鳴イメージング取得および分析オントロジー 磁気共鳴イメージング（MRI）は、非侵襲的に組織の内部構造を三次元的に可視化するための生物医学的イメージング技術です。MRIは人間の脳の構造と機能の研究に広く用いられ、神経系疾患の診断においても強力なツールです。しかし、MRIデータを効果的に管理および分析する方法は常に課題となっています。この課題に対処するために、Alexander Bartnik らは「MRIO」と呼ばれる磁気共鳴イメージング取得および分析オントロジーを開発しました。 研究背景 MRI技術は、人体内部の画像を非侵襲的に取得できるため、臨床および研究において広く使用されています。臨床では、MRIは神経疾患の診断に用いられ、病変の位置と程度を評価して治療の指針を提供し...

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...

Neurohackademy：オンラインとオフラインを組み合わせた神経情報学の教育 背景紹介 近年、人類神経科学はビッグデータの時代に突入しています。人類コネクトーム計画（Human Connectome Project）、青少年脳認知発達（ABCD）研究などのプロジェクトのおかげで、科学者たちは以前には想像もできなかった規模と範囲のデータセットを取得することが可能となりました。これらのデータセットは基礎および臨床研究において重要な科学的潜在力を持っています。しかし、これらのデータセットは研究者に対して新たな挑戦ももたらしています。データの生成、処理、アクセス、分析、理解などがその一例です。特に大きな課題として、「ビッグデータスキルギャップ」と呼ばれるものがあります。これらのデータセットを活...

光学自旋軌道耦合の広帯域色差空間微分イメージング 背景紹介 画像処理において、従来の空間微分は通常デジタル電子計算によって行われます。しかし、多くのビッグデータアプリケーションではリアルタイムかつ高スループットな画像処理が求められており、これはデジタル計算にとって大きな挑戦です。光学的なアナログ空間微分はこの挑戦を克服する可能性があります。なぜなら、低エネルギーで全ての画像を大規模に並行処理できるからです。さらに、光学的な空間微分は純粋な位相物体（例：透明な生物細胞）のイメージングも可能であり、これはデジタル電子計算では実現不可能です。このため、光学的な微分は最近広く注目されており、ラベルフリーセルイメージング、画像処理、コンピュータビジョンなどの分野で広範な応用があります。 論文出典 本論...

在当今の腫瘍学臨床実践および薬物開発分野において、腫瘍反応の評価方法は革新の瀬戸際に立っています。1981年に世界保健機構（WHO）が抗癌薬の効果を評価するための腫瘍反応分類基準を提案して以来、この分野は何度も改良を経験してきました。最もよく知られているのは、1995年に設立された実体腫瘍における反応評価基準（RECIST）作業部会によるものです。この作業部会は、カナダ国立がん研究所、米国国立がん研究所、および欧州がん研究治療機構と協力して多数の症例データに基づく根拠に基づいた勧告を構築し、RECIST 1.0および1.1バージョンの公開を促進しました。これらのバージョンは、客観的な反応率などの画像学的エンドポイントを確定する上で重要な役割を果たしてきました。 しかし、腫瘍生物学のより深い理...

緊急問題の背景 前立腺がんは男性に最も一般的な癌の一つです。転移性去勢抵抗性前立腺癌（mCRPC）は、去勢治療に抵抗する腫瘍を特徴とする前立腺癌の末期形態です。ラジウム-223はα粒子放射線治療薬であり、mCRPC患者の全生存率（OS）を改善し、骨に関連するイベントを減少させることが証明されています。しかし、現在の臨床実践では、どの患者がラジウム-223治療に反応するかを予測したり、治療効果をタイムリーに監視したり、患者の予後を評価したりするための利用可能なバイオマーカーが不足しています。したがって、関連する循環および画像バイオマーカーの開発は重要な意味を持ちます。 論文の出典 この論文は、ハーバード医学校、ベイラー女性病院、マサチューセッツ総合病院のフィリップ・J・セイラーなどの研究者によ...

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...

深層学習における超音波心動図自動診断の新たな突破：自己教師あり学習法の比較研究レポート 研究背景 人工知能と機械学習技術が急速に発展する中、それらは医用画像診断分野でますます重要な役割を果たしています。特に、自己教師あり学習（Self-Supervised Learning, SSL）は、ラベルデータが希少な問題に効果を発揮し、医用画像のラベル取得が困難かつ高価である場合に重要となります。通常、自己教師あり学習の多くの方法は、豊富な時間情報を含むビデオ画像、例えば超音波心動図に特別に適応・最適化されていません。したがって、小型のラベルデータセットでの自動医用画像診断の性能を向上させるために、超音波心動図ビデオに特化した自己教師あり対照学習法の開発が特に切迫し、重要です。 研究出典 本研究は、...

心機能および豚の梗塞瘢痕の精密画像: 超高磁場MRIを用いた急性および慢性豚心筋梗塞モデル研究 研究背景 心臓磁気共鳴画像法（MRI）は、心機能と容量の評価において正確かつ繰り返し可能な技術です。近年、超高磁場（ultrahigh-field、UHF）MRIにより信号対雑音比（SNR）と画像分解能の向上が目指されています。7T MRIは臨床指標の精度を高め、機能障害の早期検出や治療反応の評価が可能になると考えられます。しかし、大型動物モデル（例えば豚）における心機能と梗塞瘢痕の正確な測定に関する現行の研究は限られており、従来の心臓MRIシステムは画像品質と時間分解能に欠けています。 この研究の動機は、心臓病理変化が射出分画（ejection fraction、EF）や心筋質量などの重要な生理...

小児低グレード膠芽腫の分割のためのマルチタスク学習の改善 背景紹介 小児脳腫瘍の分割は、腫瘍容量分析および人工知能アルゴリズムの主要なタスクである。しかし、このプロセスは時間がかかり、神経放射線学の専門家の知識が必要です。多くの研究が成人の脳腫瘍分割の最適化に集中していますが、人工知能主導の小児腫瘍分割に関する研究はまれです。さらに、小児と成人の脳腫瘍のMRI信号特徴は異なるため、小児脳腫瘍のための特別な分割アルゴリズムが必要です。したがって、本論文は、脳腫瘍の遺伝子変化分類器を主要ネットワークに補助タスクとして追加し、マルチタスク学習（Deep Multitask Learning, DMTL）を通じて分割結果の精度を向上させることを提案します。 論文出典 この研究は以下の研究者によって行...