《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...

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...

世界的に見て、悪性脳腫瘍の中で最も一般的で致命的なのは膠芽腫（Glioblastoma, GBM）です。近年、機械学習技術を通じて術前の単一モダリティまたは多モダリティの画像表現型に基づいてGBM患者の総生存時間（Overall Survival, OS）を予測しようとする研究が続けられています。これらの機械学習方法は予測において一定の進展を遂げましたが、多くの研究では放射線学に基づくOS予測方法に含まれる腫瘍の遺伝子型情報を考慮しておらず、この情報は予後に強い指示作用を持っています。この問題を解決するために、Tang Zhenyu、Xu Yuyun、Jin Lei などの研究者が2020年6月に《IEEE Transactions on Medical Imaging》に「Deep Lea...

腫瘍成長の数学モデル研究——縦断的MRIを利用したグリオーマの拡散探究 最近、《IEEE Transactions on Biomedical Engineering》に発表された論文は、グリオーマ（glioma）の数学モデリングと成長規則に関する系統的研究を報告しています。この研究は、Birkan Tunç、David A. Hormuth II、George BirosおよびThomas E. Yankeelovによって行われ、縦断的磁気共鳴画像法（MRI）のデータを通じて、腫瘍成長および質量効果（mass effect）をシミュレートする際の3つの異なる数学モデルの性能を評価しました。 研究背景 膠芽腫（glioblastoma multiforme, GBM）は、最も一般的な原発性脳...

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...

臨床検証無細胞DNA断片分析方法における肺癌早期検出の向上に関する研究 研究背景 肺癌は世界中で男性および女性の健康を脅かす最大の癌の一つです。アメリカでは毎年12.5万人以上が肺癌で死亡し、世界では約180万人に上ります。既存の研究で、低線量CTスキャン（LDCT）が肺癌の死亡率を大幅に低減できるとされていますが、実際にはLDCTの使用は非常に限られています。したがって、より多くの人々が受け入れやすい新しい早期肺癌検出方法の開発が特に重要です。このニーズに応えて、本研究チームは無細胞DNA（cfDNA）断片分析に基づく肺癌早期検出方法の検証を行いました。 研究出典 この研究はPeter J. Mazzoneらが複数の研究機関と共同で行ったもので、研究成果は『Cancer Discovery...

アルツハイマー病の診断と予測における脳脊髄液プロテオミクス研究 背景と研究目的 アルツハイマー病（AD）は、記憶喪失と認知能力低下を引き起こす神経変性疾患であり、現在のところ世界的には効果的な治療法が存在しません。従来、ADの病理学的特徴にはβアミロイド（Aβ）斑とタウ蛋白神経原線維変化があります。しかし、これらの特徴はADの複雑な病理過程の一部を反映するに過ぎず、その生物学的基盤を完全に明らかにはしていません。近年、Aβとタウに対する疾患修正治療が効果を示さなかったため、ADのバイオマーカー研究の重要性が一層浮き彫りとなっています。特に病気の早期段階でADを正確に診断および予後するためには、より多くの高性能なバイオマーカーを特定することが重要です。 論文の出典と著者 本論文は《Nature...

全脳スケールでの機能的結合性は、時間強調された非神経源低周波振動（SLFO）血流信号に関連している：機能的磁気共鳴イメージング（fMRI）スキャンに基づく研究 神経科学の分野では、脳の結合が時間とともに再構成され、適応的な機能の変化を支える方法が重要な問題です。この時間とともに動的に変化する神経変化は、機能的磁気共鳴イメージング（fMRI）を通じて人間で測定でき、機能的結合性（FC）の推定によって測定されます。FCは、脳の異なる領域間での神経活動の調整度合いを定量化し、神経結合の強度を反映します。 FCの正確な測定およびその時間的変動の能力は、fMRIに基づく血中酸素レベル依存（BOLD）信号の信頼性、有効性、特異性に依存します。これは神経活動を定量化するための基本的な入力です。本研究は、f...

長期生体サブセルラーレベルのイメージングの突破：共焦スキャン光場顕微鏡技術研究 研究背景 生体の長期細胞動態観察は、免疫反応や脳機能などの生理病理過程の研究に不可欠であり、高い時空間分解能と低い光毒性が要求されます。既存の共焦顕微技術は、光学切片を通じて背景蛍光を排除し、信号対雑音比（SNR）を向上させるものの、並列処理、分解能、および光毒性のバランスを取るのは難しいです。光場顕微鏡は並列処理を向上させ、光毒性を低減する一方で、背景排除には不足があります。 「共焦スキャン光場顕微鏡（Confocal Scanning Light-Field Microscopy, CSLFM）」は、軸方向に延長された線状共焦照明とローリングシャッターを採用し、三次元（3D）イメージングの質、速度、および低光...