多元計算解剖脳モデルに磁気刺激を周術期活用した神経機能回復維持プログラムの開発

在多维计算解剖脑模型上使用围手术期磁刺激开发神经功能恢复维持程序

• 批准号: 22H03443
• 负责人: 田村 学
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokyo Women's Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03443/
• 关键词: 脳磁気刺激; 脳機能マッピング; 電気刺激シミュレーション; 機能リハビリテーション; 画像セグメンテーション; 経頭蓋磁気刺激; リスクマップ

令和4年度における研究目標の1つとして、術中脳変形情報を修正しながら、脳機能部位情報を予測し標準化することを挙げており、所属機関のスマート手術室で実施した手術データ利活用する目的で55例のデータ抽出並びに解析を行った。具体的には、手術工程及び画像セグメンテーションについてAI解析を行い、脳機能位置を標準脳に統合する手法を確立した。この研究結果の成果により、術前磁気刺激情報から電気刺激の物理と電気生理応答を統合したシミュレーションと高精度な機能部位推定を行う準備を整えることができた。また、脳変形を伴う患者術中MRIに、機能情報を付加した標準脳を統合する画像変換工程を最適化すると共に、ここで作成した標準脳上に術中脳機能リスクマップを投影し、シミュレーションを実現するにいたりその結果を論文にまとめた。さらに、運動野近傍に腫瘍が局在する手術予定患者への前向き観察研究として、学内倫理委員会のの手続きも進め、研究登録の準備が整えられた。また、磁気刺激によって運動誘発電位が記録でき被験者のMRI上に投影記録されることを研究分担者ボランティアに対し複数回のシミュレーションで確認し、予定通りの記録取得並びに保存可能であることを確認した。具体的な研究手順として、運動野近傍に位置する脳腫瘍患者を適切にリクルートするため、定期的な脳腫瘍チームを脳神経外科医、リハビリ専門医、作業療法士、理学療法士で編成されたミーティングを重ね、術前後トータルに脳機能評価及び生活評価ができるシステムを作り上げた。この結果について学会報告としてまとめると共に、令和5年度より本格的な患者登録と術前後の適切かつ正確な脳機能評価、磁気刺激検査結果取得、リハビリテーション結果との関連評価につなげる基盤を構築した。

2022年的研究目标之一是在修改大脑变形信息的同时预测和标准化大脑功能站点信息，并为55例案例提取和分析数据，目的是利用在附属机构的智能手术室中进行的手术数据。具体而言，对手术过程和图像分割进行了AI分析，并建立了将大脑功能位置整合到标准大脑中的方法。这项研究的结果准备进行模拟，以整合术前磁刺激信息和高度准确的功能位点估计的电刺激的物理和电生理响应。此外，优化了将标准大脑与患者术中MRI添加到大脑畸形中的功能信息相结合的图像转换过程，并优化了术中大脑功能风险图图被投影到此处创建的标准大脑上，实现了模拟，并在论文中汇总了结果。此外，还作为一项前瞻性观察性研究，针对接受运动场附近肿瘤的手术患者进行了前瞻性观察研究，并进行了研究注册准备。此外，我们确认可以通过磁刺激记录电动机的电位，并通过多个模拟通过研究共享志愿者投射到受试者MRI上，并确认可以按计划获得并保存记录。作为一项特定的研究程序，为了适当招募位于运动场附近的脑肿瘤患者，定期的脑肿瘤小组在由神经外科医生，康复专家，职业治疗师和物理治疗师组成的一系列会议上举行，创建了一个允许进行整体脑功能评估和生活方式评估和生活方式评估的系统。这些结果总结为对社会的报告，自2023年以来，已经建立了基础，该基金会将导致全面的患者注册，并在手术前和之后，获取磁刺激测试结果以及与康复结果的相关评估。

项目成果

Numerical Calculation Method for Brain Shift Based on Hydrostatics and Dynamic FEM

基于流体静力学和动态有限元的脑移数值计算方法

• DOI: 10.1109/tmrb.2022.3168075
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics
• 作者: Chen Xiaoshuai;Shirai Ryosuke;Masamune Ken;Tamura Manabu;Muragaki Yoshihiro;Sase Kazuya;Tsujita Teppei;Konno Atsushi
• 通讯作者: Konno Atsushi

Comparative study of smart operating theater guidelines from a regulatory perspective and suggestion of additional considerations. Pharmaceutical and Medical Device

从监管角度对智能手术室指南进行比较研究并提出额外考虑因素的建议。

• 发表时间: 2023
• 期刊: Regulatory Science Society of Japan (PMRJ)
• 作者: Murase G;Tamura M;Masamune K
• 通讯作者: Masamune K

Normalized Brain Datasets with Functional Information Predict the Glioma Surgery

具有功能信息的标准化大脑数据集可预测神经胶质瘤手术

• DOI: 10.1007/978-981-16-4325-5_22
• 发表时间: 2022
• 期刊: Multidisciplinary Computational Anatomy: Toward Integration of Artificial Intelligence with MCA-based Medicine
• 作者: Tamura Manabu;Sato Ikuma;Muragaki Yoshihiro
• 通讯作者: Muragaki Yoshihiro

Contemporary management of intracranial gliomas -predicting surgery using intra-operative MRI and awake craniotomy -

颅内神经胶质瘤的当代治疗 - 使用术中 MRI 和清醒开颅手术预测手术 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 田村学;村垣善浩;石川栄一;橋本幸一;大野忠夫;池田 学;D. Arai S. Motoyama K. Nojiri H. Ohtsuka and E. Horikawa;池田 学;Tamura Manabu
• 通讯作者: Tamura Manabu

神経膠腫の術前機能画像と術中MRI統合ナビゲーションの現状と有用性-術前PET、術前拡散テンソルカラーマップ画像を例に-

胶质瘤术前功能成像和术中MRI整合导航的现状和实用性-以术前PET和术前弥散张量彩色图图像为例-

• 发表时间: 2022
• 作者: 田村学;齋藤太一;新田雅之;都築俊介;郡山俊一;桑野淳;正宗賢;川俣貴一;村垣善浩
• 通讯作者: 村垣善浩