未来予測手術具現化のための脳機能データベース及び標準脳の作成

• Project Area: Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
• Project/Area Number: 15H01128
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 田村 学 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (80453174)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 脳機能マッピング / デジタル化 / 標準脳 / 未来予測手術 / データベース / ログ取得 / 行程解析 / 覚醒下手術

Outline of Annual Research Achievements

当該施設では2000年以降、術中MRIを利用したナビゲーションシステムを1600例以上に経験し、加えて2004年以降、覚醒下脳機能マッピングを行う際、ナビゲーション画像や電気刺激及び患者反応の情報を同時記録したビデオ記録（IEMAS）を行い350症例以上に活用された。これら可視化プロセスは手術経験という勘のみならず科学的評価、そして意志決定プロセスとして重要である。ただし、脳表面や白質を電気刺激したprobeの位置情報はアナログのため術中MRIへの反映が不十分であった。この発展的解決のため、覚醒下手術中の刺激probeからの位置情報をログ情報として記録し、患者の脳機能情報を付加することでデジタル化さらにはデータベース構築を行い活用することを目的とした。
2015年から2016年に実施した覚醒下神経膠腫摘出手術29例（男性16名、女性13名、平均38.1±10.8歳、うち初発23例）に対し、マッピング時の刺激電極装置（ユニークメディカル社）の位置情報をログとして取得し、術中MRIナビゲーション（BrainLab社）と連動させ、画像解析ソフト（3D-slicer）上で電気刺激部位のデジタル情報を得た。得られた術中MRI上の反応点は術前MRI及び標準脳上に変換表示すると共に、画像変換に伴う精度を算出した。29名全例でログ情報取得が可能であった。従来のビデオ記録だけでは不確定な刺激位置情報の同定や、brain shiftの判定に有用であった。術中MRI上反応点の画像変換精度については、脳表上で言語停止が得られた10症例に対して近隣脳溝を基準に計測を行い、術前MRIへは2.8±1.3 mm、さらに標準脳へは5.5±3.6 mmと算出された。術中MRIナビゲーションと連動し脳機能マッピング情報のデジタル化が行えた。また、標準脳上への変換に関しても、個々の患者脳へ応用可能となる成果を得た。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Neurospin/Timone Hospital(France)
• [Int'l Joint Research] Neurospin/Timone Hospital(France)
• [Journal Article] Neurophysiological Monitoring and Awake Craniotomy for Resection of Intracranial Gliomas (2017)
  • Author(s): Saito T, Tamura M, Chernov M, Ikuta S, Muragaki Y, Maruyama T
  • Journal Title: Prog Neurol Surg Volume: 30 Pages: 117-158
  • DOI: 10.1159/000464387
  • ISBN: 9783318060560, 9783318060577
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Difficulty in identification of the frontal language area in patients with dominant frontal gliomas that involve the pars triangularis. (2016)
  • Author(s): Saito, T., Y. Muragaki, T. Maruyama, M. Tamura, M. Nitta, S. Tsuzuki, Y. Konishi, K. Kamata, R. Kinno, K. L. Sakai, H. Iseki and T. Kawamata
  • Journal Title: J Neurosurg Volume: Posted online on 22 Jan Issue: 4 Pages: 1-9
  • DOI: 10.3171/2015.8.jns151204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calcification on CT is a simple and valuable preoperative indicator of 1p/19q loss of heterozygosity in supratentorial brain tumors that are suspected grade II and III gliomas. (2016)
  • Author(s): Saito, T., Y. Muragaki, T. Maruyama, T. Komori, M. Tamura, M. Nitta, S. Tsuzuki and T. Kawamata
  • Journal Title: Brain Tumor Pathol. Volume: Posted online on 5 Feb Issue: 3 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1007/s10014-016-0249-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Why intra-epidermal electrical stimulation achieves stimulation of small fibres selectively: a simulation study (2016)
  • Author(s): Motogi J, Sugiyama Y, Laakso I, Hirata A, Inui K, Tamura M, Muragaki Y
  • Journal Title: Phys Med Biol Volume: 61 Issue: 12 Pages: 4479-4490
  • DOI: 10.1088/0031-9155/61/12/4479
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 手術支援機器による術中判断と行動 (2016)
  • Author(s): 村垣善浩, 伊関洋, 丸山隆志, 新田雅之, 齋藤太一, 田村学, 都築俊介, 安田崇之, 岡田芳和, 川俣貴一
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 25(7) Pages: 555-565
  • NAID: 130005253270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Navigated transcranial magnetic stimulation for glioma removal: prognostic value in motor function recovery from postsurgical neurological deficits (2016)
  • Author(s): Takakura T, Muragaki Y, Tamura M, Maruyama T, Nitta M, Niki C, Kawamata T
  • Journal Title: J Neurosurg Volume: - Issue: 4 Pages: 1-15
  • DOI: 10.3171/2016.8.jns16442
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳神経外科領域における医療技術の動向 (2016)
  • Author(s): 正宗賢，岡本淳，吉光喜太郎，堀瀬友貴, 小西良幸，前田真法，田村学，丸山隆志，伊関洋，生田聡子，村垣善浩
  • Journal Title: 映像情報メディカル Volume: 48-1 Pages: 16-20
• [Journal Article] 先端工学外科学(FATS)のプロジェクト活動進捗について (2016)
  • Author(s): 田村学，正宗賢，生田聡子，岡本淳，吉光喜太郎，小西良幸，前田真法，仁木千晴，Chernov Mihail，岸本眞治，堀瀬友貴, 丸山隆志，伊関洋，村垣善浩
  • Journal Title: Future Medicine Volume: 29 Pages: 20-34
• [Journal Article] Challenges of the Workflow during intraoperative MRI-guided Surgery for Intracranial Gliomas (2016)
  • Author(s): Muragaki Y, Iseki H, Maruyama T, Nitta M, Yoshimitsu K, Tamura M, Chernov M, Ikuta S, Okamoto J, Konishi Y, Saito T, Okada Y, Takakura K
  • Journal Title: Visualization of the Brain and its Pathologies Technical and Neurosurgical Aspects Volume: - Pages: 195-209
• [Journal Article] Difficulty in identification of the frontal language area in patients with dominant frontal gliomas that involve the pars triangularis. (2016)
  • Author(s): Saito, T., Y. Muragaki, T. Maruyama, M. Tamura, M. Nitta, S. Tsuzuki, Y. Konishi, K. Kamata, R. Kinno, K. L. Sakai, H. Iseki and T. Kawamata
  • Journal Title: J Neurosurg Volume: 56 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 頭頂葉言語野近傍神経膠腫に対し,硬膜下電極マッピングと覚醒下手術の併用が機能温存と積極的摘出の両立に有効であった1例 (2015)
  • Author(s): 竹林研人, 齋藤太一, 新田雅之, 田村学, 丸山隆志, 村垣善浩, 岡田芳和.
  • Journal Title: Neurological Surgery Volume: 43 Pages: 63-68
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intraoperative Functional Mapping and Monitoring during Glioma Surgery. (2015)
  • Author(s): Saito T, Muragaki Y, Maruyama, Tamura M, Nitta M, Okada Y.
  • Journal Title: Neurol Med Chir (Tokyo) Volume: 55 Pages: 1-13
  • NAID: 130004922268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大脳白質解剖に基づくグリオーマ手術 (2015)
  • Author(s): 丸山隆志, 村垣善浩, 新田雅之, 齋藤太一, 田村学, 伊関洋, 岡田芳和
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 24 Pages: 76-84
  • NAID: 130004842138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strategy of Surgical Resection for Glioma Based on Intraoperative Functional Mapping and Monitoring. (2015)
  • Author(s): Tamura M, Muragaki Y, Saito T, Maruyama T, Nitta M, Tsuzuki S, Iseki H, Okada Y
  • Journal Title: Neurol Med Chir (Tokyo) Volume: 55 Pages: 383-398
  • NAID: 130005069869
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 術中言語検査における音声情報を利用した覚醒下手術映像記録のタグ付け (2015)
  • Author(s): 西村俊彦, 長尾智晴, 伊関洋, 村垣善浩, 田村学, 南伸二
  • Journal Title: 医療情報学 Volume: 34-6 Pages: 271-279
  • NAID: 130005148402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 「覚醒下手術ガイドライン」の解説 (2015)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 村垣善浩
  • Journal Title: 脳神経外科速報 Volume: 25-12 Pages: 1292-1299
• [Presentation] Digitized Brain-mapping and Functional Database for the Future-predicting Glioma Surgery (2017)
  • Author(s): Tamura M, Maruyama T, Mangin JF, Sato I, Nitta M, Yoshimitsu K, Konishi Y, Okamoto J, Ikuta S, Nambu K, Masamune K, Yamada H, Minami S, Kawamata T, Iseki H, Muragaki Y
  • Organizer: The third International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2017-03-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 術中MRIを利用した脳機能マッピング情報のデジタル化 (2017)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 佐藤生馬, 生田聡子, 正宗賢, 山田浩之, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第17回日本術中画像情報学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 鹿児島市、鹿児島県
  • Year and Date: 2017-03-02
• [Presentation] 電極の相違による脳直接 電気刺激の局在性比較 (2017)
  • Author(s): 沓名崇晴，ゴメスタメス ホセ，平田晃正，田村学，村垣善浩
  • Organizer: 信学技報
  • Place of Presentation: 伊勢市観光文化会館、三重県
  • Year and Date: 2017-01-18
• [Presentation] 覚醒下脳腫瘍摘出に有効な術前脳機能マッピングと術中脳機能情報のデジタル化 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, Mangin Jean-Francois, 佐藤生馬, 新田雅之, 生田聡子, 岡本淳, 吉光喜太郎, 小西良幸, 正宗賢, 山田浩之, 南伸二, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第25回日本コンピュータ外科学会
  • Place of Presentation: 大田区、東京都
  • Year and Date: 2016-11-26
• [Presentation] MRIからの脳溝情報を軸に展開した脳腫瘍術前治療計画 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 都築俊介, 安田崇之, 生田聡子, 正宗賢, 伊関洋, Mangin Jean Francois, 金野竜太, 酒井邦嘉, 川俣貴一, 村垣善浩
  • Organizer: 第75回日本脳神経外科学会総会
  • Place of Presentation: 福岡市、福岡県
  • Year and Date: 2016-09-30
• [Presentation] 脳腫瘍摘出に有用な術前脳機能マッピングと術中脳機能情報のデジタル化の試み (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, Mangin Jean-Francois, 佐藤生馬, 新田雅之, 山田浩之, 南伸二, 正宗賢, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第14回日本AwakeSurgery学会
  • Place of Presentation: 千代田区、東京都
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] TMSによる運動野の高分解能位置推定 (2016)
  • Author(s): 青沼新大，ゴメスタメスホセ，ラークソ イルッカ，平田晃正，高倉朋和，田村学，村垣善浩
  • Organizer: 信学技報
  • Place of Presentation: 網走 オホーツク・文化交流センター、北海道
  • Year and Date: 2016-07-21
• [Presentation] 脳腫瘍未来予測手術に向けた脳機能マッピング位置情報のデジタル化とデータベース構築 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, Mangin Jean-Francois, 佐藤生馬, 新田雅之, 山田浩之, 南伸二, 吉光喜太郎, 岡本淳, 生田聡子,南部恭二郎, 正宗賢, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第35回日本医用画像工学会大会
  • Place of Presentation: 千葉市、千葉県
  • Year and Date: 2016-07-21
• [Presentation] 覚醒下術中言語機能検査ツール（IEMAS）を用いた手術管理と医療安全 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 生田聡子, 吉光喜太郎, 南部恭二郎, 正宗賢, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第16回日本術中画像情報学会
  • Place of Presentation: 松山市、愛媛県
  • Year and Date: 2016-07-09
• [Presentation] Digitized brain-mapping localization and their compiled brain-function database can lead the future-predicting glioma surgery (2016)
  • Author(s): Tamura M, Maruyama T, Mangin J-F, Ikuma S, Nitta M, Yoshimitsu K, Konishi Y, Okamoto J, Ikuta S, Masamune K, Yamada H, Minami S, Kawamata T, Iseki H, Muragaki Y
  • Organizer: 20th annual conference of the International Society for Computer Aided Surgery (CARS)
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2016-06-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Localization of induced electric field in the brain by TMS coil (2016)
  • Author(s): S. Aonuma, J. Gomez-Tames, I. Laakso, A. Hirata, T. Takakura, M. Tamura, and Y. Muragaki
  • Organizer: ICNIRP International NIR Workshop
  • Place of Presentation: Cape Town, Souch Africa
  • Year and Date: 2016-05-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 術中MRIと連動するマッピング位置情報のデジタル化 － 未来予測手術のためのデータベース構築 － (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 佐藤生馬, Mangin Jean-Francois, 新田雅之, 正宗賢, 山田浩之, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第25回脳神経外科手術と機器学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター（新潟市）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] 神経膠腫摘出のための覚醒下皮質電気刺激言語マッピングにおける精度検討 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 齋藤太一, 南伸二, 生田聡子, 吉光喜太郎, 岡本淳, 正宗賢, 伊関洋, 金野竜太, 酒井邦嘉, 川俣貴一, 村垣善浩
  • Organizer: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • Place of Presentation: 京都大学桂キャンパス 船井哲良記念講堂（京都市）
  • Year and Date: 2016-03-08
• [Presentation] 脳腫瘍摘出のためのマッピング位置情報デジタル化と脳機能データベース構築 (2016)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, Mangin Jean-Francois, 新田雅之, 齋藤太一, 生田聡子, 岡本淳, 吉光喜太郎, 小西良幸, 正宗賢, 山田浩之, 南伸二, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • Place of Presentation: 京都大学桂キャンパス 船井哲良記念講堂（京都市）
  • Year and Date: 2016-03-08
• [Presentation] Digitized Brain-mapping Localization and their Compiled Brain-function Database For the Future-predicting Glioma Surgery (2016)
  • Author(s): Tamura M, Maruyama T, Mangin JF, Sato I, Nitta M, Yoshimitsu K, Konishi Y, Okamoto J, Ikuta S, Masamune K, Yamada H, Minami S, Kawamata T, Iseki H, Muragaki Y
  • Organizer: The second International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
  • Place of Presentation: 名古屋大学 東山キャンパス 野依記念学術交流館（名古屋市）
  • Year and Date: 2016-02-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 未来予測手術実現のための画像情報デジタル化と脳機能データベース構築 (2015)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, Mangin JF, 新田雅之, 斉藤太一, 生田聡子, 岡本淳, 吉光喜太郎, 小西良幸, 正宗賢, 山田浩之, 南伸二, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第24回日本コンピュータ外科学会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-23
• [Presentation] 神経膠腫摘出術における覚醒下言語機能皮質マッピングの精度検討 (2015)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 齋藤太一, 南伸二, 生田聡子, 正宗賢, 伊関洋, 川俣貴一, 村垣善浩
  • Organizer: 第13回日本AwakeSurgery学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際センター（名古屋市、愛知県）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] Functional MRI and DTI in Evaluation of Intracranial Gliomas (2015)
  • Author(s): Tamura M, Muragaki Y, Maruyama T, Kinno R, Sakai K, Kawamata T, Masamune K, Iseki H
  • Organizer: The Educational Course “Contemporary management of intracranial gliomas
  • Place of Presentation: Nobosibirsk, Russia
  • Year and Date: 2015-08-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Preoperative MRI-based delineation of the sulcal and gyral anatomy and its usefulness for glioma resection in neurosurgery (2015)
  • Author(s): Tamura M, Maruyama T, Nitta M, Saito T, Yoshimitsu K, Konishi Y, Okamoto J, Ikuta S, Masamune K, Mangin J-F, Okada Y, Iseki H, Muragaki Y
  • Organizer: 19th annual conference of the International Society for Computer Aided Surgery (CARS)
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2015-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 未来予測手術を見据えた覚醒下手術中の電気刺激位置情報取得 (2015)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 斉藤太一, 生田聡子, 正宗賢, 山田浩之, 南伸二, 川俣貴一, 伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第15回日本術中画像情報学会
  • Place of Presentation: 東京サイエンスセンター（川崎市、神奈川県）
  • Year and Date: 2015-06-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Advantage of Leksell GammaPlan for Brain Tumor Management: Image Co-registration, Volumetry and Delineation for Brain Mapping (2015)
  • Author(s): Tamura M, Muragaki Y, Hayashi M, Konishi Y, Chernov M, Tamura N, Regis J, Masamune K, Iseki H
  • Organizer: 12th Bi-annual Congress of the International Stereotactic Radiosurgery Society (ISRS)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-06-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Contemporary management of intracranial gliomas - Information-guided Surgery and Precision-guided Therapy - (2015)
  • Author(s): Tamura M, Muragaki Y, Chernov M, Iseki H, Maruyama T, Nitta M, Yoshimitsu K, Konishi Y, Ikuta S, Okamoto J, Niki C, Maeda M, Horise Y, Kishimoto S, Masamune K, Takakura K
  • Organizer: Seminar on Oncology with the XIV International Congress ‘Evidence-based Medicine - The Cornerstone of the Modern Healthcare’
  • Place of Presentation: Khabarovsk, Russia
  • Year and Date: 2015-05-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] MRIからの脳溝イメージング情報を活用した脳外科手術支援 (2015)
  • Author(s): 田村学, 丸山隆志, 新田雅之, 斉藤太一, 生田聡子, 正宗賢, Jean-Francois Mangin, 岡田芳和,伊関洋, 村垣善浩
  • Organizer: 第24回脳神経外科手術と機器学会シンポジウム
  • Place of Presentation: ナレッジキャピタルコングレコンベンションセンター（大阪市北区）
  • Year and Date: 2015-04-03