2015 Fiscal Year Research-status Report
多次元生体信号のIVAを用いたアーチファクト除去法とその解析法に関する研究
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15K06123
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
吉田 久 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50278735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小濱 剛 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (90295577)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ICA / IVA / 脳波 / 母体腹壁生体電位 / 胎児心電位 / アーチファクト除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳機能解析において，脳波などの生体電気信号に混入する筋電位アーチファクトを取り除き，脳機能由来の信号のみを抽出することは大変重要である。従来，適応フィルタやICA などを用いて脳波などに混入した筋電位を除去しようとする研究が行われているが，決定打がないのが現状である。そこで，本研究では①脳機能・生理解析を行う上で未解決の課題となっている脳波などの生体電気信号に混入する筋電位アーチファクトを除去するために，IVA(Independent Vector Analysis) を用いた方法を開発すること，②光トポグラフィー計測信号に混入する運動性および全身性アーチファクトの除去法に上記のIVA を用いた除去法を適用し，さらに発展させることを主たる目的として研究を実施する。
平成27 年度は，まず協力機関である奈良県立医大において妊婦腹壁心電位計測試験を実施した。この妊婦腹壁心電位には，腹筋や子宮筋の緊張による筋電位アーチファクトが混入することがあり，その場合，妊婦腹壁心電位から胎児心電位を抽出することが困難となる場合がある。上記の事例に対して，IVA 法における時間－周波数変換のための短時間フーリエ変換窓幅パラメータを変化させた結果，データにはほとんど依存しない最適値の存在が明らかになった。22週から40週の妊婦35名の母体腹壁生体電位信号に対して，一般的なICA法とIVA法を適用して，胎児心電位の分離精度を比較した結果，全ての被験者において，胎児心電位の検出率が向上した。特に通常のICAによる胎児心電位の検出率が50%～70%であったとき，IVAによる胎児心電位の検出率は70%～80%へと10%以上の精度向上を果たした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の研究実施計画では，まず手始めに妊婦腹壁心電位計測試験を協力機関である奈良県立医大において実施し，妊婦腹壁生体電位に混入する腹筋や子宮筋の緊張による筋電位アーチファクトをIVA法により除去するために，IVA法の各種パラメータを変化させ，各種パラメータの最適値を見出すことにあった。
そこで，IVA 法における時間－周波数変換のための短時間フーリエ変換窓幅パラメータを変化させた結果，データにはほとんど依存しない最適値の存在を明らかにした。また，35名の母体腹壁生体電位信号に対して，このIVA法を適用した結果，一般的なICA法によって胎児心電位を分離した場合に比べ，胎児心電位の検出率が向上することを示した。
一方，IVA 法における変更パラメータには，IVAアルゴリズム，評価関数，時間－周波数変換なども考えられるが，これらのパラメータに関しては更なる検討が必要である。
こうした状況を踏まえ，３年間全体で研究実施計画を考えた場合、概ね順調に研究目的の達成する方向に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度以降は，母体腹壁生体電位から胎児心電位の検出精度を試金石として，平成27年度に検討が十分出なかったIVA法の他のパラメータの最適化を進める。上述の研究に加え「妊婦腹壁心電位」計測実験から得られるデータとは異なる性質を持つ信号計測実験として，「眠気に抗して覚醒維持を課した状態，および視覚刺激時における脳波計測」を実施する。眠気に抗している時や視覚刺激時の脳波計測実験を実施することによって，筋の緊張による不規則に出現するタイプの筋電位が混入した脳波を計測することができる。このようにして計測される観測信号には，妊婦腹壁心電位に混入する筋電位アーチファクトとは異なる様式で，また活動する筋肉の部位も異なる信号が混合されていることが予想されるため，両者を比較検討する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は，臨床試験を実施するにあたり，補助者への謝金が予定より少なくなったためである。臨床試験の実施対象者は計測に適した状態にあるボランティアであるため，想定よりも少なかったことがその理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度，これらの予算は昨年度と同様に，臨床試験補助者への謝金として使用する予定である。
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Research Products
(16 results)
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[Presentation] A microsaccadic latency analysis of the amblyopic eye2015
Author(s)
Yuji Kanoh, Takeshi Kohama, Kumi Shirai, Yuma Nakai, Hiroko Tanaka, Hisashi Yoshida, and Shizuya Saika
Organizer
The 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS)
Place of Presentation
イタリア・ミラノ
Year and Date
2015-08-25 – 2015-08-29
Int'l Joint Research
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