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Network Analysis of multidimensional biosignals focused on non-linear correlation

Research Project

Project/Area Number 18K04184
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Yoshida Hisashi  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50278735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小濱 剛  近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (90295577)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsネットワーク解析 / コネクティビティ強度 / 相互相関関数 / 偏相関関数 / 平均コネクティビティ強度追跡法 / 皮質脳波解析 / てんかん / Granger因果性 / コネクティビティ強 / F検定 / 非線形相関 / 有向最小木 / 脳波 / fNIRS / 相互情報量
Outline of Final Research Achievements

Network analysis of multidimensional biological signals is a very useful tool to understand the mechanism of signal generation. Although network analysis has been widely used in brain function analysis, most of them are based on linear correlation analysis using the Pearson product-moment correlation coefficients. In this study, we conducted a research on multidimensional network analysis methods using network analysis of intractable epilepsy as a touchstone. We introduced a partial correlation function to accurately capture the network structure in multivariate connectivity analysis, introduced a directional graph that takes into account time delays. We have also developed a macroscopic network analysis method called "average connectivity strength tracking.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

てんかんは脳内で発生する異常興奮脳波の伝播によって意識障害や痙攣などを引き起こす慢性的な脳神経疾患疾患である。有病率は約1%に上り、最も多い慢性疾患の一つである。一般にてんかんの治療では抗てんかん薬を用いた投薬治療が行われるが、投薬によって発作を抑制できない場合、外科治療が考慮される。外科治療を行う際にはてんかん焦点や異常興奮脳波伝播経路を正確に同定することが重要である。本研究ではこのてんかん患者の皮質脳波を用いて、多次元生体信号のネットワーク解析法の開発を行ったものである。てんかんの病態解明(異常興奮脳波の伝播経路や焦点の特定など)につながる成果は臨床上も極めて重要である。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Response of Effective Voltage Scaling Factors in Alpha Band EEGs under Affective Picture Stimuli2019

    • Author(s)
      富永 滋、吉田 久、中迫 昇、岩城 達也
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J102-D Issue: 5 Pages: 399-410

    • DOI

      10.14923/transinfj.2018JDP7050

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2019-05-01
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 感情画像刺激提示下の脳波アルファ帯域実効電圧のスケーリング係数の応答2019

    • Author(s)
      富永滋, 吉田久, 中迫昇, 岩城達也
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 D

      Volume: J102-D Pages: 399-410

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      2019 Research-status Report
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  • [Journal Article] Application of Time-Frequency Analysis in Biomedical Signals and The Challenges2019

    • Author(s)
      Hisashi Yoshida, Kazuhiro Ishida, Sho Kikkawa
    • Journal Title

      数理解析研究所講究録

      Volume: 2102 Pages: 32-41

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  • [Journal Article] Connectivity analysis of ECoG in the initial, middle and terminal phase of epileptic seizure2018

    • Author(s)
      田中 綜一郎、吉田 久、宮内 正晴、中野 直樹、加藤 天美
    • Journal Title

      Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering

      Volume: Annual56 Issue: Abstract Pages: S236-S236

    • DOI

      10.11239/jsmbe.Annual56.S236

    • NAID

      130007483781

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
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    • Open Access
  • [Presentation] CT画像からのCOVID性肺炎診断支援システムKindAI-COVIDの開発2021

    • Author(s)
      永岡 隆、小塚 健倫、根本 充貴、波部 斉、山田 誉大、吉田 久、木村 裕一、石井 一成
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      第60回日本生体医工学会大会
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    • Author(s)
      Mika Yamamuro, Yoshiyuki Asai, Naomi Hashimoto, Nao Yasuda, Takahiro Yamada, Mitsutaka Nemoto, Yuichi Kimura, Hisashi Handa, Hisashi Yoshida, Koji Abe, Masahiro Tada, Hitoshi Habe, Takashi Nagaoka, Yoshiaki Ozaki, Seiun Nin, Kazunari Ishii, Yongbum Lee
    • Organizer
      Proceedings Volume 11597, Medical Imaging 2021: Computer-Aided Diagnosis; 115972V (2021)
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      吉田久,小仲沙季,成瀬勝彦,左道俊幸,小林浩
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      2020年度統計数理研究所共同研究集会「健康・医療情報学,生体計測・生体信号解析とその周辺」
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    • Author(s)
      谷島祐至,小濱剛,吉田久
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      日本生体医工学会専門別研究会「第63回生体信号計測・解釈研究会」
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      吉田 久、北岡 由圭、永野 海斗、小濱 剛
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      第59回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] 映像酔いにおける眼球運動特性2020

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      谷島祐至,小濱剛,吉田久
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      北岡由圭, 永野海斗, 小濱剛, 吉田久
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      2020年 電子情報通信学会 総合大会
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  • [Presentation] 状態空間モデルを用いたマイクロサッカード検出2019

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      吉田久 , 小濱剛
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    • Author(s)
      篠原雅岳, 吉田久, 松下千枝, 鳥本一匡, 坂宗久, 平尾佳彦, 藤本清秀
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  • [Presentation] 母胎腹壁上で観測される微少な胎児心電位抽出とその分布推定2019

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      吉田久, 鈴木佑実, 成瀬勝彦, 佐道俊幸, 小林浩
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] Modeling of Fixational Eye Movement Using a non-Gaussian State-Sapce Mode2019

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      Hisashi Yoshida, Kaito Nagano, Yoshitaka Kitaoka, Takeshi Kohama
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      Life Engineering Symposium 2019 & ECTI BME
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on urinary flow rate and volume based on multiple measurements per healthy adult Japanese men using a portable uroflowmeter (P-Flowdiary)2019

    • Author(s)
      Masatake Shinohara, Kazumasa Torimoto, Atsushi Yamada, Chie Matsushita, Hisashi Yoshida, Toshihisa Saka, Yoshihiko Hirao
    • Organizer
      Life Engineering Symposium 2019 & ECTI BME
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microsaccade Detection Method Using a non-Gaussian State-Space Model2019

    • Author(s)
      Hisashi Yoshida, Kaito Nagano, Takeshi Kohama
    • Organizer
      Neuroscience 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習を用いた虚弱高齢者の判定2019

    • Author(s)
      高木智弘, 小濱剛, 楠正暢, 岡田荘市, 藤田英二, 竹島伸生, 吉田久
    • Organizer
      2019電子情報通信学会大会
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  • [Presentation] A corpus callosotomy affects the functional network around hippocampus of epilepsy patients2018

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      Hisashi Yoshida, Toshiki Sugino, Masaharu Miyauchi, Naoki Nakano, Amami Kato
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      World Congreaa on Medical Physics & Biomedical Engineering
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Copula正値時間-周波数分布と等価帯域幅2018

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      吉田 久
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      2018年度統計数理研究所共同研究集会「生体信号・イメージングデータ解析に基づく医療・健康データ科学の展開」
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  • [Presentation] 脳梁離断手術によるDefault mode networkの変化について2018

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      杉野寿樹,吉田久,宮内正晴,露口尚弘,中野直樹,加藤天美
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      第59回日本生体医工学会専門別研究会生体信号計測・解釈研究会
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  • [Presentation] 携帯式尿流量計(P-Flowdiary)を用いた排尿量と尿流量に関する検討2018

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      篠原雅岳, 松下千枝, 鳥本一匡, 坂宗久, 吉田久, 平尾佳彦, 藤本清秀
    • Organizer
      日本泌尿器科学会総会
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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