概要
- 脳活動から視覚情報を再構築する技術の進展
- MRIレベルの詳細を持つ新しい超音波ハードウェアの開発
- 頭蓋骨を貫通する超音波による高解像度脳血管イメージングの達成
- マイクロバブルを活用した超解像度画像化技術の紹介
- コントラスト剤不要の脳血管イメージングへの展望
脳活動から画像を再構築する技術の衝撃
- 数年前に発表された論文で、 脳活動のみから見ている画像を再構築 できることが示された
- MindEyeなどのfMRIデータ解析による、 見た画像と再構築画像の比較 事例
- テレパシー的未来の可能性を感じさせるが、 MRI装置が必要 という現実的な制約
- 脳インターフェース分野の最大のボトルネックは ハードウェア の限界
- 頭蓋骨に穴を開けて電極を挿入する方法
- EEGなど頭外からの低解像度計測
- 新しい超音波ベースのハードウェア を開発中
超音波を用いたMRIレベル脳活動計測
- ドリル不要 かつ MRI並みの詳細 を実現する新型デバイス
- 神経活動と血流の関連性を利用
- ニューロン発火時に血流が増加
- 超音波を頭蓋骨越しに送信し、 赤血球の散乱波を計測
- 脳全体の 血流・血液量マップ を構築
汎用的なマインドインターフェースの要件
- 広範囲の脳領域 を計測可能であること
- 1000個の電極でも脳の0.001%しかカバーできない現状
- 思考は脳全体に分散
- 高解像度 が必要
- EEGやMEGは広範囲だが画像がぼやける
- 物理的制約による限界
- Neurovascular ultrasound は両要件を満たす
- 100万ピクセル超の独立計測が可能
- 頭蓋骨除去時に有効性実証済み
- 課題は 頭蓋骨を残したまま の計測
世界初の頭蓋骨越し超音波3D脳血管画像
- 超音波を使い、頭蓋骨越しに生体脳の血管画像 を取得
- 大血管、皮質動脈、細動脈まで可視化
- 世界初の 3D超音波ローカリゼーション顕微鏡画像
- 同等のCT画像より 体積解像度が100倍高い
マイクロバブルによる超解像度画像化技術
- マイクロバブルで 回折限界を突破
- 超音波の波長より近い2点は通常分離不可
- バブルを 希薄に注入 し、各バブルの中心を高精度特定
- バブル通過時の位置情報を 累積して高詳細画像化
- バブルは 硫黄六フッ化物ガスの脂質シェル包接体
- FDA承認済みコントラスト剤
- 4分間連続注入で計測
- バブル中心を フレーム間追跡し、3D血流トラッキング 可能
コントラスト剤不要の脳血管イメージングへの展望
- コントラスト剤ありで 頭蓋骨越し高詳細血管像 の実現に成功
- 目標は コントラスト剤不要 の超音波脳血管イメージング
- ハードウェア進化
- 超音波装置が スマートフォンサイズ・低価格化
- データ解析進化
- 赤血球散乱信号は微弱だが 機械学習と大規模データ で抽出可能と予想
- 現在、 世界最大規模の脳血管超音波データセット を収集中
- 脳卒中、アルツハイマー、外傷など 従来法で捉えきれない血管変化の診断応用 に期待
注釈
- 超解像度技術は コントラスト剤使用時限定 である点に注意