脳画像処理ソフトブレイン・ボイジャーQX

脳画像処理ソフトブレイン・ボイジャーQX [BrainVoyager QX]

「ブレイン・ボイジャーQX」のメーカのホームページはこちら(http://www.brainvoyager.com/)をご覧下さい。

以下では、①ブレイン・ボイジャーQXの全体説明と、磁気刺激装置と組み合わせて使用する際に用いられる②TMSニューロナビゲータの説明が記載されています。

①ブレイン・ボイジャーQXの全体説明

概要

あなたが脳画像研究の初心者であろうが権威であろうが、もしあなたの機能的、解剖MRIデータの分析と視覚化において、一体化した解決を求めているのであれば、ブレイン・ボイジャーQXのソフトウェア・パッケージを選択するのが最良の選択です。

ブレイン・ボイジャーQXはブレイン・ボイジャー2000の後継であり新しく魅力ある機能があります。

ブレイン・ボイジャー2000とブレイン・ボイジャーQXは世界的に500以上の研究機関で用いられており、高い処理速度と対話式の使いやすいインターフェイスでよく知られています。対話的使用に加えて、基本的な分析のステップをバッチモードで走らせるスクリプトを書くことも容易にできます。プログラムインターフェイスが完全に開放されているので、先進的なユーザであれば、自分のプログラムルーティンを呼び込むことによって、そのソフトに含まれていない機能を付け加え・評価し・視覚化することができます。

ブレイン・ボイジャーQXは研究上および学術上で使用することだけを目的にしています。

ブレイン・ボイジャーQXはクロスプラットフォームによる解決を提供しますので、使用者は好きなOSを使うことができ、現在お持ちのハードウェアを活用することができます。

ブレイン・ボイジャーQXは学習が容易です。高度に教育的な学習資料が揃っており、素早く機械に慣れ、ステップバイステップのトレーニングですべてのツールを迅速に・効率的に使いこなすことができるようになります。

お客さまからはブレイン・ボイジャーのサポートチームは、ソフトウェアの使用についても、またｆMRI研究の方法論上の質問においても、信頼がおけ、素早いアドバイスしてくれると、お褒めを頂いております。

また、使用者の皆様はブレイン・ボイジャーのホームページにあるユーザフォーラムにおいて自分の経験を交換しあうことができます。

ブレイン・ボイジャーQXの開発者について

ブレイン・ボイジャーは1996年以来レイナー・ゲーベル教授によって開発されてきました。彼は過去20年以上に亘って、科学研究分野だけでなく、マルチメディア応用の開発においても、多くの受賞ソフトウェアを開発してきています。

現在、ブレイン・イノベーションの学者とプログラマーのチーム、マーストリヒト大学の心理学教室、および協力団体が、幅広いユーザ層に対して最も先進的な分析方法をできるだけ早く提供できるようにブレイン・ボイジャーQXの性能の改善作業に取り組んでいます。

ハードウェア仕様

インテルペンティアムIV、AMD AthlonのPC
Power Mac G5 (G4, Power Book G4, iBook G4)
Unix Workstation (i.e. Sun Solaris)
Open GL graphics board (i.e. NVIDIA GeForce, ATI Radeon)
512+ MB RAM

	ブレイン・ボイジャーQXはMacOS上で動き、UNIXの力とApple Aquaインターフェイスの優雅さを最大限引き出します。
	ブレイン・ボイジャーQXは、Windows 9x/NT/2000/XPで動作し、ブレイン・ボイジャー5.0のすべてツールが使え、質に基づくアラインメントのような新しい機能が実現できます。
	ブレイン・ボイジャーQXはリナックスの上で走り、KDEとGNOMEデスクトップ環境をサポートします。

表示ユーテリティ、イメージとムービーをエクスポートする機能

統計的表層マップまたはICA構成要素マップの色でコード化された同時表示
ポイントモデル、ワイヤーフレーム、陰影をつけた表層としてメッシュ
選択されたメッシュの透明表示
MEG/EEG複数ダイポールモデルと波形の視覚化
メッシュ色彩と多様光源の規格
シーンアンチエイリアシング；シーンアニメーション
シーン視覚条件の保存とローディング
スライスとメッシュでのfMRIとMEGの賦活動画の作成と表示
8ビットPNG/GIF/BMPまたは24ビットBMP/JPEGファイルによる、現時点の2Dまたは3D画像のエクスポート
AVIかMNGの動画ファイルによる、動的過程のエクスポート
統計マップを3D構造的画像と結合させDICOMでエクスポート
.DXF, .VRML, .STL形式のポリゴンメッシュとしてエクスポート（すなわち、プロトタイピング、フィジカル脳モデル）

DTIモジュール

拡散テンソルイメージング（DTI）データのインポートと分析
神経線維束の3D視覚化とトラッキング

実時間ニューロナビゲーションモジュール

　　（詳細は②TMSニューロナビゲータの説明を参照ください。）

Zebrisデジタイザーシステムを併用した、MRI/ｆMRIデータの同時登録ベースの経頭蓋磁気刺激（TMS）への応用における正確なニューロナビゲーション

スクリプトとプラグイン

単・複数サブジェクト分析におけるバッチモード処理
クロスプラットフォームC/C++のプラグインを書くことによる機能性の拡大

プロジェクト生成、データのインポート／エクスポート

イメージを2Ｄと3Ｄの機能的および解剖学的マルチスライスプロジェクトへ自動的にアセンブルすること
サポートする生データのフォーマット:DICOM;　Siemens IMA, Philips PAR/REC; GE　Image, MR; Bruker; ANALYZE
NifTI-1ファイルフォーマットのサポート（インポート／エクスポート）

データの前処理

スライス間のスキャン時間補正
2Dと3Dの動きの検出と補正
周波数領域における空間と時間のバンドパスフィルタリング
空間/時間領域でのガウス平滑化
時間経過データにおける、線形および高次のトレンドの除去

統計解析

パラメトリック統計マッピング：線形相関、相互相関、一般線形モデル（GLM）
GLMコントラスト（t-maps）、モデル比較（F-maps）、（共）分散
色でコード化された相対的寄与率マップ
階乗設計ビルダー、結合およびランダム効果解析
皮質ベースの固定効果およびランダム効果GLM
ランダム効果ANCOVA分析
容積および皮質ベースの独立構成要素解析（ICA）
系列相関および多重比較補正、ボンフェロニ補正、偽発見率（FDR）補正
関心領域解析ツール
事象関連fMRI解析ツールと表示
グレンジャー因果マッピング
混合効果分析

ユーティリティ機能と視覚化ツール

刺激プロトコールの作成：統計テストのグラフィック規格、条件に基づいた時間経過プロットのセグメンテーションと視覚化
参照機能と時間経過プロットを同時表示
プロトコールに基づいた事象関連平均化ファイルの自動生成
元データ値または信号変化パーセントの表示
ROIに基づいたGLM分析のための表形式出力
適切マップの交差彩色による、複数の統計マップのローディングと表示
閲覧色彩表の対話的編集
解剖学的および機能的領域のラベル化

セグメンテーションと容積測定

三次元的強度不均一補正、Tarairachテンプレート、ヒストグラム解析、および領域拡大を用いた、３Dデータからの脳の自動セグメンテーション
解剖学的領域と機能的クラスタの容量（mm3）の決定
空間または周波数領域での３Ｄフィルタリング（例：ガウス平滑化）

タライラッハ・ツール

全体的または部分的タライラッハグリッドと機能クラスタの選択ボクセルまたは重心の座標を視覚化することにより、３Dデータセットをタライラッハスペースへ対話的に変換
タライラッハスペースにおける機能的４D時間経過データで以下を与える；選択されたボクセルまたはクラスタの時間経過表示; 統計的３Dマップの計算；３D解剖学的データ、４Ｄ時間経過および３Ｄ統計マップの被験者間平均
自動タライラッハ変換

空間の変換と登録

機能的および解剖学的な一連のデータの自動的同時登録
剛体による３D位置あわせ、３D動き補正
タライラッハ変換
Tri-linear、sincおよびcubic spline補間
対話的に多様なモードで同時登録（MRI，fMRI，and EEG/MEG）
対話的に多様なモードで同時登録（MRI，fMRI，and PET）

メッシュ操作と表層再構築

変形可能なモデルでの頭の再構築（例：球）
白質/灰白質境界および脳軟膜表面に沿ったセグメント化された大脳皮質の自動的ポリゴンメッシュ再構築
大脳皮質表面における位相幾何学エラーの自動修正
多重表面の作成および表示、つまり大脳皮質半球と透明化表示された頭部からなる各場面
凸面/凹面彎曲、溝深度および統計マップの色彩化
大脳皮質容量・大脳皮質厚さの自動解析

表層スライス、大脳皮質膨張と平坦化

頭/脳メッシュを通しての対話的リアルタイムスライシング
多重切断平面の結合表示
再構築された大脳皮質半球の自動膨張、切断と平坦化
多様な変形力のためのパラメーターの規格
変形したメッシュ（例：平坦化された大脳皮質）の3D座標の、元のメッシュ（例：皺のある大脳皮質）への対応づけ
膨張したまたは平坦化された皮質の統計学的表層マップの作成と表示
いかなる表層断片であっても、時間経過データを即時にアクセスして表示
表層に基づいた被験者間重ね合わせ

②TMSニューロナビゲータの説明　　ＴＯＰに戻る

ブレインボイジャーQXにイメージガイド機能を付加したシステムで、TMSコイルを脳の刺激希望部位に正確に位置決めすることができます。

はじめに

ブレインボイジャーTMSニューロナビゲータは、脳の特定の解剖学的領域上ではもちろんのこと、脳の機能面の興味領域上においても、TMSコイルを正確に独立的にナビゲートさせることができるシステムです。
このシステムは、ベースモジュールとサーフェスモジュールからなるブレインボイジャーQXソフトウェアパッケージ、専用のニューロナビゲーションモジュール、およびディジタイザー・ハードウェアシステム（Zebris Medical GmbHが設計・製造した3次元計測装置CMS20）からなります。

経頭蓋磁気刺激（TMS）は近年、非侵襲的に脳活動に一時的な変化を起こさせるための十分に確立された方法となっています。さまざまな場面の行動的、認知的、感情的機能の研究領域において、脳のふるまいの原因究明のために脳活動を変化させ得るTMSの能力を活用する研究が増加しています。
TMSは最近では、様々な神経的・精神的不具合、たとえば、うつ病、拒絶症、脳梗塞や統合失調症などの臨床研究も始められています。これら研究をみても、TMSが認知的神経科学の幅広い問題において独特で潜在力を秘めた独特の研究ツールとなっていることがよくわかります。
認知神経科学と神経精神医学におけるTMSの使用は増加してきており、個々の被験者もしくは患者において、脳の特定部位の上にTMSコイルを正確に位置づけることが必須となってきています。TMSコイルの被験者それぞれに応じた正確な位置づけは、イメージガイドによるナビゲーションによってのみ可能となり、TMSの実験と臨床治療で信頼度の高い結果が得られ成功するのです。

処理手順

ＣＭＳ２０　ディジタイザー

CMS20ディジタイザーは人間と物体の3次元的動きに関するデータの取得と分析のために開発されたコンピュータ制御によるシステムです。

このシステムは、写真のように、被験者の頭部、ペンおよびTMSコイルにつけられた各送信子の超音波パルスを実時間で観測・測定します。
CMS20は持ち運びが簡単で、すばやい立ち上げとスムーズな運用ができます。特別な実験室は不要で標準的な環境で高信頼性が得られます。カメラシステムを利用した他の3次元ディジタイザーに必要な光の調節は不要です。
また、市販の標準のウィンドウズ2000/XP・PC上で動き、ブレインボイジャーQXと本装置の制御ソフトウェアによって制御され、データはUSBインターフェイスで出力されます。

システムサービス

修理、保守、再調整は製造者Zebris Medical GmbH（ドイツ）および世界各地に居る公認され訓練された要員により確実に行われます。新しいTMSコイルの型式については、要求に応じてブレイン・イノベーションが対応します。（弊社・光電メディカル（株）は、これらの会社への依頼などのサービスにつき責任を持って対応致します。）

システムコンポーネント

　★　CMS20基本ユニット：電源部、各種ケーブル接続、
　　　データインターフェース経由PC接続を含む
　★　MA-XX測定センサー：３個の超音波マイクロフォン
　★　マーカーアダプター：３個のマーカー（送信子）
　★　体表面用超音波マーカーと貼り付け材
　★　３点送信子ユニット
　★　接続ケーブル類
　★　ユーザマニュアル、はじめてのガイド
　★　Zebrisソフトウェア（USBドライバー、Windows 2000/XP）

テクニカルデータ

CMS20基本ユニット
寸法：	75×150×266mm（W×H×D）
重量：	3.2kg
消費電力：	20W
バッファーメモリー：	60KB
ディジタル入力：	2
アナログチャンネル：	最大4(ｼﾝｸﾞﾙﾓｰﾄﾞ -5V…+5V 　　　分解能 8/ 12 Bit) 最大2(差分ﾓｰﾄﾞ　　　分解能 8/ 12 Bit)
超音波経路分解能：	0.085mm
動作温度：	摂氏　10 ~ 35度
保存温度：	摂氏　-10 ~ 60度
動作条件：	実験室環境
PCポートにおけるデータ：	超音波パスルの走行時間
PCポート：	USBポート
測定レート：	最大300Hz/使用マーカー数
測定距離：	160Hz以下 - 2m（最大） 300Hz - 1m
分解能：	1/10 ~ 1/300 mm (30cm)
座標測定およびパラメータ測定の計算、外乱変数の補正は、評価プログラムの中で行われる。相対パスに対する最大誤差は絶対パスの2.5/1000である。
同期：	ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙ入力毎のｽﾀｰﾄ/ｽﾄｯﾌﾟ-同期
測定センサー　MA-XX
寸法：	360×320×30mm（W×H×D）
重量：	0.7kg
ケーブル長：	3.5m
最大測定距離：	最大2m
超音波マーカー　M1008/M1005
圧電トランスデューサ寸法：	10×8/5（D×H）
重量：	約1g
標準ケーブル長：	1250mm/300, 500, 750mm
放射角：	最小120度
周波数：	約40kHz
粘着パッチ
両面、アレルギーを起こさない直径20mm、はがし用タブ付き
CMS20用アクセサリー
超音波ポインターPS33-1：	表面の規準点をブレインボイジャーQXへ入力する
TMSコイルホルダー：	コイルのﾊﾝﾄﾞﾙ直径は21~32mm
3ポイント送信子ユニット：	コイルホルダーに取り付け、コイルの相対位置を基本ユニットに伝える
床上スタンドFS-1：	測定センサーMA-XXを固定、高さと角度が調整可能