医用画像工学

Radiological Imaging and Informatics

放射線医学・バイオイメージング, 神経科学

可視化技術と数理解析による神経情報処理機構と知能の起源解明

保健学専攻

  • 修士課程/博士課程

教員構成

本間 経康本間 経康

本間 経康教授

HOMMA, Noriyasu Professor, Ph.D.

TEL:022-717-7914

E-Mail:secretary*rii.med.tohoku.ac.jp
(「*」を「@」に変換してください)

URL:http://www.rii.med.tohoku.ac.jp/

その他の教員・スタッフ
  • 小山内 実准教授

    Assoc. Prof.OSANAI, Makoto

この分野の研究テーマ

  • 大脳皮質―大脳基底核ループにおける神経回路の情報処理機構の解明
  • 計算知能技術による医用機器の高性能化

研究キーワード

大脳基底核, パーキンソン病, カルシウム(Ca<sup>2+</sup>), 画像誘導放射線治療, 計算機支援診断

技術キーワード

Ca<sup>2+</sup>イメージング, MRI, X線CT, 計算知能, 機械学習

分野の紹介

ミクロレベルの神経細胞活動からマクロレベルの脳機能に至るまで、実際の現象をより正確に可視化すること、そしてそこから医療・生命科学に有用な情報や機能を発掘・提供する研究を行っています。
たとえば、大脳皮質から入力を受け、出力を大脳皮質に返す大脳基底核は、運動制御や、報酬予測、学習など様々な高次機能と関連しています。また、パーキンソン病の発症に直接関与している部位でもあります。しかしながら、その情報処理機構や、パーキンソン病の発症メカニズムはほとんど解明されていません。そこで私達は、パーキンソン病の発症機序の解明も含めた、大脳皮質―基底核ループにおける情報処理機構の解明を目指した研究を行っています。その中で大脳基底核線条体における遅いカルシウム振動に関する研究、MRI を用いた in vivo 全脳神経活動イメージングなどの研究を展開しています。
さらに、脳の情報処理機構の数理的解析結果を基に、専門家のもつ高度に知的な能力をコンピュータで実現し、それを医療機器に応用する研究も行っています。たとえば、画像診断における専門医の読影論理や画像解剖学的知識を数理的に実装することで、一般的な画像解析では実現できなかった高性能な診断・治療支援システムや、これまでにない革新的なX線断層撮影システムなどを開発しています。また、企業との共同研究も積極的に進め、知財の技術移転等を通して研究成果の社会還元を行っています。

Figure 1 MRIで神経活動が変化した領域を可視化する
Figure 1 MRIで神経活動が変化した領域を可視化する

主な論文

  • Zhang X, et al, Tracking tumor boundary in MV-EPID images without implanted markers: A feasibility study, Medical Physics, 42(5): 2510-2523, 2015
  • Kikuta S, et al. Quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI reveals severity of Parkinson’s disease in mice. Scientific Reports 5: 12800, 2015

OB・OGの主な進路

大学病院診療放射線技師、その他の病院診療放射線技師、医療機器メーカ社員、国立大学教員、海外大学博士研究員、国立大学博士研究員

担当教員より進学志望者へのメッセージ

学際的共同研究も盛んで、国際的研究環境もあります。脳の情報処理機構、イメージング技術、革新的医用機器開発に興味のある方、お気軽にご連絡・ご訪問ください。

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