2016 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 | Kindai 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 | IVA / ICA / 脳波 / 母体腹壁生体電位 / 胎児心電位分布 / 筋電位 / アーチファクト除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、例えば脳波など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を目的としている。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，脳機能・生理解析を行う上で未解決の重要課題である筋電位アーチファクト除去を行うために，IVA(Independent Vector Analysis) を用いた方法を開発することを目標に、その試金石として、妊婦腹壁生体電位などに含まれる筋電位アーチファクトを除去し，妊婦腹壁心電位から胎児心電位を抽出することなどを実施する他、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28年度は，平成27年度と同様に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，この妊婦腹壁生体電位に含まれる筋電位アーチファクトの除去、あるいはその影響を受けにくい解析方法について検討した。平成27年度に研究開発したIVAを用いた方法を適用した結果、妊婦腹壁心電位から胎児心電位を抽出する精度は通常のICAに比べて、10％以上の向上が見られたが、それでもなお、胎児心電位の検出が困難となる場合があった。胎児心電位の検出が困難であった原因が真に筋電位アーチファクトによるものなのか、それとも他の原因、例えば胎児心電位が非常に微弱であるためなのかを検討するために、妊婦腹壁上で観測される胎児心電位分布の推定法を開発した。その結果、現在の計測環境では母体腹壁上に現れる胎児心電位が10μVを下回ると、検出率が下がることが確認できた。また母体腹壁上の胎児心電位分布は、個人によって大きく異なることが明らかになった。
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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28年度の研究実施計画では，脳波に混入する筋電位アーチファクトは、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たので、これら平成27年度に開発したIVAを用いて比較することにあった。平成27年度に開発したこの方法は、通常のICAに比べて、胎児心電位を抽出する精度を10％以上の向上させることが示されていたが、それでもなお検出が困難な場合があり、原因究明のために平成28年度は母体腹壁上の胎児心電位分布推定法の開発を実施した。この方法は、胎児心電位分布のみならず、筋電位アーチファクトの分布推定も行える方法であるため、この方法を用いることによって、脳波に混入する筋電位アーチファクトと、妊婦腹壁心電位に混入する筋電位アーチファクトとが異なる様式で混入するかどうかを検証することが可能である。実際に、比較は行えなかったが、方法論の研究が進んだことなどを鑑みると、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29年度以降も，母体腹壁生体電位から胎児心電位の検出精度を中心的な試金石として，平成28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。この際に平成28年度に開発した、母体腹壁上の胎児心電位分布や筋電位アーチファクト分布推定法が強力に役立つものと考えられる。また、一方で「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」も後ろ倒しにはなっているが実施する。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、fNIRSを用いた実験を行う際に、被験者への謝礼金として主に使用される予定であったが、より計測精度を高めるために、fMRIと協調した実験へとその方法論を変更するように計画の練直しがあり、実験準備等のために平成29年度へその実験が先延ばしされたことがその理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度において、計画を練直したfNIRSを用いた実験時の被験者への謝礼金として主に使用する予定である。
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Research Products
(17 results)
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[Presentation] 母体腹壁上の胎児心電位分布推定法2017
Author(s)
小仲沙季, 吉田 久, 成瀬勝彦, 佐道俊幸, 小林 浩
Organizer
2017電子情報通信学会総合大会
Place of Presentation
名城大学天白キャンパス（愛知県・名古屋市）
Year and Date
2017-03-22 – 2017-03-25
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[Presentation] 胎児心電計測用e-Textile 開発の試み2016
Author(s)
黒田知宏, 足立敏, 平野喜久夫, 杉村和重, 上島一夫, 吉田久, 吉田正樹, 小林浩
Organizer
生体医工学シンポジウム2016
Place of Presentation
旭川市大雪クリスタルホール国際会議場（北海道・旭川市）
Year and Date
2016-09-17 – 2016-09-18
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