2015 Fiscal Year Research-status Report
心疾患の早期診断を可能とする磁気シールドルームレス心磁計の開発
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26350535
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
小林 宏一郎 岩手大学, 工学部, 教授 (60277233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 明宗 岩手医科大学, 医学部, 教授 (20208937)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SQUID磁束計 / 心磁図 / アクティブ磁気シールド / 三次元可視化 / ノイズ除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、心疾患の早期診断を可能とする磁気シールドルームレス心磁図計測システムの開発であり、計測した心磁図の高い信号ノイズ比を実現することである。
１．アクティブ磁気シールドを組み込んだワイドレンジ型心磁計の開発を行った。昨年度に提案した、打消しコイルとしてSQUIDのフィードバックコイルを用いる方法による実験を行った。この結果、磁界印加実験によるは遮蔽率27dBとなり、研究目標値の30dBに近い値を実現できた。従って、本研究ではこの方法を採用することした。
２．心磁図のノイズ除去用信号処理ソフトウエア開発を行った。独立成分分析（ICA）を用いた信号処理の検討を行った。信号ノイズ比（SNR）が、0dB、-10dB、-20dBのデータに対して、研究目標値であるSNR 40dB以上の改善が行えた。昨年度に引き続き、独立成分分析における遮蔽率に影響を与える成分選択の自動決定方法の検討を行い、アトラクタ解析と回帰直線を用いた定量的成分選択方法を検討した。この結果、人が手動で行う選択と提案した自動選択でほぼ同等の高い相関値が得られた。
３．心磁図の三次元可視化ソフトウエアの開発を行った。脳波や脳磁図の可視化技術で有効な成果を上げているROLETA法を心磁図に応用した。この方法を心磁図へ応用する場合、推定解の広がりや深さ方向での推定解の大きさが異なる問題がある。そこで、重みづけパラメータの導入や推定解に後処理を加える方法を実施して、この問題の低減を可能とした。しかし、十分な精度は得られていないため、最終年度ではこの問題を重点的に検討する。
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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
１．アクティブ磁気シールを組み込んだワイドレンジ型心磁計の開発では、打消しコイルとしてSQUIDのフィードバックコイルを用いる方法により、磁界印加実験では遮蔽率27dBとなり、研究目標値の30dBに近い値を実現できた。
２．心磁図のノイズ除去用信号処理ソフトウエア開発では、独立成分分析を用いたノイズ除去により、信号ノイズ比（SNR）の向上が40dB以上となり、研究目標値であるSNR 40dBの向上を得られた。さらに、独立成分分析における成分選択の自動化への検討も順調に進んでいる。
３．心磁図の三次元可視化ソフトウエアの開発では、重みづけパラメータの導入や推定解に後処理を加える方法により、三次元可視化へ向けたプログラム作成が順調に進んでいる。計画通りであるが、本項目以外は、すでに目標値をほぼ達成できているため、最終年度では、可視化技術に重点を置き、実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通り順調に進んでいるため、引き続き申請書の計画を確実に実現する。
１．アクティブ磁気シールを組み込んだワイドレンジ型心磁計の開発では、研究の目標値である遮蔽率30dBに近い27dBを達成できたこと、次の項目であるソフトウエアでのSNR向上が目標値の40dB向上を超える成果を得ていることから、研究全体の目標であるSNRの高い心磁図の計測が可能と判断できる。
２．心磁図のノイズ除去用信号処理ソフトウエア開発では、目標値を超えるSNRの向上が得られたため、独立成分分析によるノイズ除去における成分選択の自動化、縮約次元の決定方法の検討を行う。また、信号処理後の評価方法の提案を行い、最適なアルゴリズムの検討と評価を行う。
３．心磁図の三次元可視化ソフトウエアの開発では、LORETA法を心磁図に適したアルゴリズムに改良を行い、臨床診断に利用可能な三次元可視化法を検討する。昨年度に引き続き、作成する空間フィルタ（LORETA）の特徴に着目して、推定する信号（心臓の電気的活動）の過度な広がりを低減するアルゴリズム実現する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたアクティブ磁気シールド用コイル（打消しコイル）の配置の検討を新たな提案方法で確定できたため、試作コイルや制御回路用部品などの物品費が大幅に節約できた。一方、検証実験やソフトウエアの開発のため謝金を当初予定より多く使用した。最終的には、約27.8万円の予算を次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
この繰り越し予算は、今年度不足した謝金と旅費として利用予定である。
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Research Products
(6 results)
