科研報告：ポリエチレン基頭蓋インプラントを用いた超音波ガイド下での頭蓋内焦点超音波焼灼治療の実現可能性に関する研究 学術背景 焦点超音波（Histotripsy）は、非温熱的かつ非侵襲的な癌腫瘍焼灼技術です。その頭蓋内応用においては、頭蓋骨による超音波の著しい吸収および反射が問題となり、大規模で複雑なアレイトランスデューサを使用してこれを克服する必要があります。この問題を解決するため、超音波が頭蓋内空間に侵入する際の歪みを減少させる目的で、ポリエチレン基生体対応頭蓋修補物が開発されました。しかし、この方法が高強度焦点超音波治療（例：Histotripsy）に対してどの程度実行可能であるかは、十分には検証されていません。 出典と著者情報 本研究は、Lauren Ruger、Maya Langm...

空間特異性混合励起技術を用いた磁性粒子イメージングの高信号対雑音比空間エンコード 背景紹介 磁性粒子イメージング（Magnetic Particle Imaging、MPI）は、新興の無放射線トレーサーイメージング技術として、超常磁性酸化鉄ナノ粒子（Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles、SPIOs）の空間分布を可視化することにより、高感度の定量イメージングを実現します。光学イメージングとは異なり、MPIはイメージング深度に制限がなく、組織のバックグラウンド信号に影響されずに直接SPIOsを定量化できます。しかし、従来のMPI空間エンコード方法は、固定された勾配強度の勾配磁場に依存し、無場点（Field-Free Point、FFP）または無場線...

機械感受性イオンチャネルPiezo1およびPiezo2が齧歯類における経頭蓋集束超音波による脳運動皮質刺激への反応を調節する 学術背景 経頭蓋集束超音波（Transcranial Focused Ultrasound，TFUS）神経調節は、非侵襲性で深部脳刺激技術の一つであり、その高精度と安全性から神経回路研究や脳疾患治療において大きな可能性を示しています。しかし、経頭蓋集束超音波の具体的な作用メカニズムはまだ完全には解明されていません。既存の研究では、超音波の機械的効果、特に音響放射力（Acoustic Radiation Force，ARF）が機械感受性イオンチャネルに働きかけることで、ニューロンの活動に影響を与える可能性が示唆されています。そのため、これらのイオンチャネルがTFUS神経...

学術ニュースレポート：軟骨における光伝播特性の研究 序論 軟骨は細胞と大量の基質から構成される複雑な生体組織で、主な成分はコラーゲン線維、プロテオグリカンと水であり、これらの成分は顕微鏡的構造において層状の組織区分を形成しています。この組織内での光の伝播は、その内在的な光学特性、例えば吸収係数（𝜇𝑎）、散乱係数（𝜇𝑠）、散乱異方性因子（𝑔）、および屈折率（𝑛）によって影響されます。これらの光学特性の変化は、組織の微細構造および病理状態に由来し、それらが光の伝播特性に与える影響を理解することで、組織の構造や生化学的特性を明らかにすることができます。そのため、軟骨における光の伝播特性の研究は、診断および治療において重要な意義を持っています。 背景 本論文はI. Kafian-Attari、E. ...

背景と研究動機 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は神経変性疾患であり、主に患者の運動能力に影響を与え、震え、運動の遅れ、四肢の硬直、歩行バランスの問題を引き起こす。この運動障害は患者の独立した生活能力と生活の質に重大な影響を与える。統計によると、2030年までに、アメリカだけで約120万人がパーキンソン病にかかると予想され、世界的には患者数が1000万人を超える。したがって、患者の運動障害を正確に評価し診断する方法を見つけることは急務となっている。 現存するPDの重症度評価方法は主に臨床医の主観的な観察と経験に依存しており、患者が実験室や診療所で特定の動作を行うことによって評価される。この方法は人為的な主観的要因の影響を受けるばかりでなく、制御された環境での観...

時間歪曲技術に基づくT波ピークトゥエンド変動予測豚心筋梗塞モデルにおける心室細動 背景紹介 論文出典 突発性心臓性死亡（Sudden Cardiac Death, SCD）は世界中の死亡の主な原因であり、その主要な致病メカニズムの一つが心室細動（Ventricular Fibrillation, VF）であり、特に心筋梗塞後の環境下で顕著です。この背景の下、早期のVFリスク予測が特に重要です。心室再分極（Ventricular Repolarization, VR）の変化が心室不整脈の形成に関与することは、実験モデルや臨床研究で確認されています。T波ピークからT波終末間隔（T-peak-to-T-end interval, Tpe）は、VR離散度（VR Dispersion, VRD）の代替...

学術ニュースレポート：新しいMRI技術が感光血管の局所血流動態を検出することで生物蛍光イメージングを実現 学術背景紹介 生物発光プローブは、生体内の生物医学関連プロセスや細胞ターゲットのモニタリングに広く使用されています。しかし、組織による可視光の吸収と散乱は、生物発光の検出深度と分解能を大きく制限します。特に脳内では、頭蓋骨による光子の阻害が短波長光の伝播を制限し、生物発光イメージング（Bioluminescence Imaging, BLI）のデータが浅い層のものに限られ、多くは二次元の投影であり、深さ情報に欠けています。 これらの制限を克服するために、研究者たちは光音響トモグラフィーや他の光散乱再構成に基づく方法を開発しましたが、これらの方法には先験知識と独立したイメージングモードの解...

自己監督学習による手首加速度計データが明かす睡眠と死亡率の新たな関連性 現代社会において、睡眠は生命活動に欠かせない基本的な行為であり、その重要性は言うまでもありません。睡眠/覚醒状態や異なる睡眠段階を正確に測定および分類することは、睡眠障害の診断や消費者向けデバイスが提供する運動および心理的健康データの解釈において非常に重要です。しかし、現在のポリソムノグラフィー（Polysomnography, PSG）以外の睡眠分類技術は主にヒューリスティックな方法に依存しており、これらの方法は比較的小規模なサンプル集団で開発されるため、ある程度の限界があります。従って、本研究の目標は手首に装着する加速度計を用いて睡眠段階分類の正確性を確認し、睡眠時間と効率が死亡率とどのように関連しているかを調査する...

心電図に基づく大規模な心血管診断機械学習アルゴリズムの開発と検証 序論 心血管疾患（Cardiovascular diseases, CV）は、世界中で病気の負担の主な原因であり、早期診断と介入が病気の合併症、医療利用率、および費用の削減において重要です。伝統的な心電図（Electrocardiogram, ECG）は、低コストで便利な診断ツールとして、心血管疾患の検出に広く使用されています。しかし、現在のECG解釈技術（人工およびコンピュータアルゴリズムを含む）は、高次の信号相互作用および「隠れた」臨床関連パターンの識別に制限があります。人工知能（Artificial Intelligence, AI）、特に深層学習（Deep Learning, DL）の出現は、ECG信号における「隠れた...

MRI による段階的焦点超音波両側視床下核切除術でパーキンソン病を治療 背景紹介 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は一般的な神経変性疾患で、震え、硬直、運動緩慢などの運動症状が主に現れる。伝統的な治療法として、薬物療法および外科手術があり、後者には深部脳刺激術（Deep Brain Stimulation, DBS）や放射周波外科手術も含まれ、これらも進化を続けている。しかし、片側のMRIガイド下での焦点超音波視床下核切開術（FUS-STN）は、非対称性のパーキンソン病患者の対側における運動特性を改善することが証明されているが、両側FUS-STNの実現可能性はまだ検討されていない。片側治療では全体的な症状の制御ができず、特に進行途中の未治療の側の身体に運動の悪...