2015 Fiscal Year Annual Research Report
医用画像と電磁界解析の融合による脳刺激支援技術の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy |
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| Project/Area Number |
15H01117
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平田 晃正 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00335374)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生体電磁界解析 / 医療支援システム / 脳磁気刺激 / 臨床応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、外部磁気刺激装置（８の字型ループコイル）により詳細内人体頭部の脳内に誘導される電流を評価する手法の高度化を行った。具体的には医用画像から人体モデルの作成、また、その物理計算を実施するために、シームレスなソフトウェア設計を行った。特に、この両者の設定により、結果が異なるため、妥当性評価が必要である。東京女子医大から提供いただいた実測データを用いて検討を行った。その結果、外部刺激装置による生体反応の実測値と計算による推定値が良好に一致することが分かった。また、一名の被験者に対し、複数の測定データを用いることによりその精度が改善でき、標的を高精度で推定できる可能性を示した。
また、コイルの設計が標的推定精度に大きく影響を与える可能性があるため、コイルの設計によるばらつきについて検討を行った。その際、複数の人体頭部モデルを用いて、デバイスを評価するという手法を提案し、用いた。本研究で取り扱った５つのシステムに対して適用した結果、コイル形状が推定精度に与える影響は軽微であり、むしろ被験者個々の脳構造の影響が大きいことを統計的に示した。
なお、以上の項目を実施するにあたり、本研究に関連する議題をIEEE ICES Workshop on Current Status of Low-Frequency Dosimetryで扱い（代表者が委員長）、情報交換の場を持った。現状では神経系に対するパルス形状を十分考慮しておらず、ゆえにその影響を考慮した評価が必要となる。本研究では、平成28年度に実施の一部項目（パルス幅の影響）について実施を行ったことを付記する。
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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年目の目標としていた
目標(i)：神経伝達方向考慮による電磁界解析（脳内電流推定）の高度化を実現。
目標(ii)：推定値と実測値との相違が10%以下となるシミュレータを開発。
について、おおむね達成できたため。新学術研究の枠組みで、東京女子医大との共同研究が実施でき、想定以上の有効性が確認できたため。一方、予期していない膨大な実測データを入手したため、最適解を得るのに時間を要している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の目標通り、下記項目に尽力する。
・神経軸索における神経活性化モデル化の改良，さらにはＨ27年度に医用画像から信頼性の高い電気的計算解剖モデルを短時間で作成とのの連携。
・脳の電気／磁気刺激における刺激部位を可視化。
上述の通り、当初予定していなかった共同研究のため、膨大なデータ処理、解析のために研究員を雇用する。そのため、当初ワークステーションの購入を予定していたがそれを取りやめる。代わりに、安価にスーパーコンピュータが利用できる環境を整えた（不足のため別経費で対応）。
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