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。

In the fourth year of this year, the purpose of the study was to correct the intraoperative shape information, to predict and standardize the functional site information, and to extract and analyze 55 cases of surgical use in the operating room of the affiliated institution. Specific procedures, surgical engineering and imaging procedures, AI analysis, functional location, and standard integration are established. The results of this study include the integration of preoperative magnetic stimulation information, physical and electrophysiological responses to electrical stimulation, and preparation for high-precision functional site estimation. The patient's intraoperative MRI, functional imaging, and imaging were optimized. In addition, the Department of Sports and Physical Education has prepared for the review of future studies on patients scheduled for surgery and the review of the work of the Ethics Committee of the University. The magnetic stimulation induced potential was recorded on MRI, and the study participants were confirmed to have acquired and preserved the potential. Specific research procedures, exercise field proximity, tumor patient selection, regular tumor selection, neurosurgery, occupational therapy, physiotherapy, and evaluation of pre-and post-operative functional and life outcomes The results of this study were reported to the Institute for a total of five years, and the appropriate evaluation of the correct function before and after the patient registration, acquisition of magnetic stimulation results, and construction of the related evaluation base.

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

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

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