ミトコンドリア脱共役剤によるE2F1活性の抑制と前立腺癌増殖の研究報告 背景紹介 前立腺癌は米国男性において最も一般的な癌であり、癌関連死の第2位の原因です。2024年には約299,010人の男性が前立腺癌と診断され、そのうち35,250人がこの病気で命を落とすと予測されています。アンドロゲン剥奪療法（androgen deprivation therapy）は前立腺癌の主要な治療法ですが、多くの患者で治療耐性、すなわち去勢抵抗性前立腺癌（Castration-Resistant Prostate Cancer, CRPC）が発生します。20%～40%の患者は、エンザルタミド（enzalutamide）やアビラテロン（abiraterone）などの現行療法に先天的耐性を示し、当初は効果的だっ...
術中偏光イメージングを利用した末梢神経の識別支援：最前線の研究 末梢神経は人体の感覚と制御ネットワークにおいて極めて重要な役割を果たしており、その完全性と正常な機能は私たちの生活の質にとって不可欠です。しかしながら、手術中の偶発的な末梢神経損傷は少なくなく、これに起因する機能障害や痛み、不良な手術予後のリスクが存在します。解剖学的に複雑な部位（例: 手部、手首、首）では、末梢神経と他の組織が密接に分布しており、手術中に神経を他の組織と明確に区別することが難しいため、神経損傷のリスクが高まります。現在のところ、外科医は主に術前の画像診断技術（MRIや超音波など）および個人の臨床経験に頼り、術中の末梢神経損傷を回避しています。しかし、これらの手法は小さな神経の識別に限界があり、術前画像もまた静的...
皮膚の色素沈着バイアスの挑戦：組織酸素測定における時域近赤外分光技術の応用 背景と研究動機 近年、光学技術は医療診断と治療における利用が急速に進んでいます。しかし、皮膚の色素沈着レベル（皮膚中のメラニンの含有量）の違いが光学デバイスの精度に著しく影響を及ぼす可能性があります。たとえば、COVID-19パンデミック中、複数の臨床医が報告したように、脈拍血中酸素飽和度計（SpO2）は低酸素状態にある肌の色が濃い患者に対して十分に正確な結果を示せませんでした。この問題は研究界において光学デバイスの多様な患者層への対応能力を再評価するきっかけとなりました。しかし、異なる光学デバイスに対する皮膚の色素沈着の影響に関する研究は依然として非常に限られています。特に新たに登場した時域近赤外分光技術（Time...
絹フィブロインヒドロゲルにおけるフェムト秒レーザー誘導屈折率変化研究：眼科用生体埋め込み材料の新たな可能性 高度に知能化と生物医学が急速に進化する今日、屈折矯正技術は世界中の眼科分野で注目される研究トピックとなっています。しかし、現在の矯正技術（例：角膜の機械的形状変更や商用設計の眼内レンズ材料の使用）は、精度の不足や使用材料の生体適合性の欠如といった問題に直面しています。このため、科学界では新しい非破壊的な矯正技術である「フェムト秒レーザー誘導屈折率変化（Laser Induced Refractive Index Change：LIRIC）」がますます注目されるようになりました。この背景のもと、University of Rochesterの研究チームはInstituto de Ópti...
光コヒーレンストモグラフィーとロボット工学の融合：現在の研究と将来の展望 学術的背景 光コヒーレンストモグラフィー（Optical Coherence Tomography、OCT）は、非侵襲的で高解像度の光学イメージング技術であり、その誕生以来、生物医学分野で広く利用されています。OCTはマイクロメートルレベルで組織の構造を可視化することが可能であり、特に眼科領域では、角膜や網膜のイメージングや病気の診断といった応用で大きな成功を収めています。しかし、従来型のOCT装置は通常、静的な環境でのイメージングに使用され、装置の大きさ、視野（Field of View, FOV）、および操作の柔軟性の観点で制約を受けています。動的で複雑な医療シナリオや外科手術への応用では、従来のOCT装置の限界が...
fNIRSを基にした触覚フィードバックが脳卒中患者の手部リハビリにおける神経機能の研究 学術背景 脳卒中は一般的な神経系疾患であり、これが引き起こす機能障害は患者の日常生活や生活の質に深い影響を与えます。なかでも、手部の機能障害は特に顕著であり、筋力の低下や指の動作制御が著しく制限されます。これらの問題は、患者が基本的な生活技能を遂行する能力を制限するだけでなく、社会参加を大幅に減少させ、全体的な生活の質を低下させます。従来の運動機能リハビリ訓練は、運動機能の改善に一定の効果をもたらすものの、リハビリ後も半数以上の脳卒中患者は依然として手部運動障害を抱えています。 近年、触覚フィードバック（Tactile Feedback, TF）を組み込んだ運動リハビリ法が有望な介入手段として注目されてい...
光学革命の新たな扉：光学相関断層撮影とラマン分光技術を融合した多モダリティ網膜イメージングシステムの開発 研究の背景と意義 網膜組織の分子情報へのアクセスは、眼科および神経変性疾患の早期診断を可能にする重要な鍵の一つとなっています。しかし、現在の網膜イメージングのゴールドスタンダードである光学相関断層撮影（Optical Coherence Tomography, OCT）およびその機能拡張技術である光学相関断層血管撮影（OCTA）では、網膜の構造および血流灌流情報しか提供できません。これらの技術は糖尿病性網膜症やアルツハイマー病、多発性硬化症といった中枢神経系疾患に関連する網膜や血管の変化の診断に顕著な価値を持ちますが、疾患の起源に対する特異性が不足しています。これは、それらの構造および血...
ビデオベースの心拍数および呼吸数推定の新しい手法 背景と研究動機 心拍数（Heart Rate, HR）と呼吸数（Respiratory Rate, RR）は、心肺機能を反映する重要な生理学的指標であり、医学、健康モニタリング、心理学や行動研究などで広く利用されています。従来、これらの指標は接触型センサーで測定されてきました。たとえば、心拍数は心電図（Electrocardiography, ECG）や光電容積脈波記録法（Photoplethysmography, PPG）、呼吸数は呼吸ベルトや気流測定装置を用いて評価されます。しかし、接触型手法は、装着時の快適性や皮膚刺激の懸念を含む制約があり、特に遠隔モニタリングのような特定のシナリオでは適用が困難です。 近年、非接触型のビデオベース生理...
自動化ロボット頭蓋骨穿孔手術システム研究レポート 背景紹介 脳は複雑な生命活動の中核器官であり、すべての心理や意識過程を掌握し、生命活動のあらゆる面を担っています。21世紀に入り、神経科学は最も成長し、研究進展が著しい分野の一つとなりました。動物モデルは脳と神経機能の研究において重要な役割を果たしてきました。しかし、従来広く使用されている医学的画像診断技術、たとえば、コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像診断（MRI）、および機能的近赤外分光（fNIRS）は、脳組織の構造と機能を観察する能力を持つ一方で、神経細胞ひとつひとつの活動を高解像度でキャプチャするにはまだ限界があります。そのため、光学顕微技術として、二光子顕微鏡（two-photon microscopy）、共焦点顕微鏡（con...
次世代の低コスト光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システムの開発：視網膜イメージングの臨床応用を強化 学術的背景 光コヒーレンストモグラフィー（Optical Coherence Tomography, OCT）は、非侵襲的で高解像度の画像取得技術であり、特に視網膜疾患の診断において広く利用されています。しかしながら、商業用OCTシステムは非常に高価（4万ドルから15万ドル）であるため、資源が限られた地域ではその利用が制限されています。OCT技術の利用可能性を拡大するため、研究者たちは低コストOCTシステムの開発に取り組み、臨床現場（Point-of-Care）において高品質の視網膜イメージングを可能にすることを目指しています。本稿では、ハードウェア設計と画像処理アルゴリズムを改良するこ...