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逆問題解析におけるアプリオリ情報の有効利用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 09450168
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測・制御工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

小杉 幸夫  東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 教授 (30108237)

研究分担者 亀山 啓輔  筑波大学, 電子・情報工学系, 講師 (40242309)
ビチャイ サエチャウ  東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 助手 (10235096)
小俣 透  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10262312)
IREN Valova  日本学術振興会, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 1997 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1998年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1997年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワード等価ダイポール推定 / PET画像 / ネットワークインバージョン / 動的正則化 / アプリオリ情報 / インピーダンス・トモグラフィー / 曲面推定 / ステレオ画像 / ネットワークインバーション / 地理画像 / 遺伝的アルゴリズム / 複号化問題
研究概要

本研究では、脳内の神経活動分布を頭部表面電位やPET装置を用いた計測結果から逆推定する種々の方法について、アプリオリ情報の一表現形態である「動的正則化」の手法を適用することで、不適切問題の適切化をはかる方式の効果を評価した。
まず、脳内活動の等価ダイポール表現に対しては、イポール相互の距離の関数としてダイポール相互の関係に協調関係を仮定し、推定すべき解の自由度を実質的に低減することで逆問題としての不適切性を回避し、3個程度のダイポール推定が安定に行えるものとした。この方法によれば、ある面積を持った皮質の活動を、三角形の各頂点にダイポールを配したモデルで表現し、誘発電位などの時間的推移を、三角形の移動軌跡として的確に把握することが可能になる。
ついで、FDG代謝分布推定の問題では、順方向の問題をIIMMを埋め込んだ階層型ネットワークの配列で表現し、一定時間ごとに得られるPET画像データおよび血中FDG濃度を教師データとしたネットワークインバージョンによって、時間的推移の連続性というアプリオリ情報を生かした形で脳内糖代謝の画像化を可能にした。
また、電気インピーダンス・トモグラフィーにおける導電率分布の逆推定問題をとりあげ、特に組織内の電流分布を摺動部無しに連続的に制御することのできる磁気併用型四電極法の計測データについて解析を行った。この場合、少数個の電位計測電極から得られる電位データから、導電率の分布を画像化する問題は、いわゆる不適切問題を構成する。この逆推定問題の解法について導電率の分布が同一組織内では急激には変化しないというアプリオリ情報を正則化項として加えた動的正則化の手法を適用し、不適切問題の適切化をはかり、その効果を実験的に確認した。
さらに、ステレオ画像からの曲面推定問題では、対応点を自動的に探索するネットワークと、微小曲面間の高次連続性を考慮した再構成アルゴリズムを組み合わせることにより,逆問題の不適切性を排除する方式を提案した。また、この方式を航空写真からの地表曲面の生成問題に適用し、実画像によりその有効性を確認した。

報告書

(5件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (33件)

  • [文献書誌] Y.Kosugi,M.Sase,Y.Suganami,N.Uemoto,T.Momose and J.Nishikawa: "Neural Network-Based PET Image Reconstruction"Methods of Information in Medicine. 36. 329-331 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小杉幸夫,植本尚子,小川毅彦: "ネットワークインバージョンにおける動的正則化"電子情報通信学会論文誌. J81-DII・7. 1639-1646 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoko Uemoto and Yukio Kosugi: "Dynamic Regularization for the Restoration of PET Images"Stems and Computers in Japan. 30・8. 23-31 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Hayashi,Y.Kosugi and B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Method of Information in Medicine. 39. 134-137 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宇都有昭,小杉幸夫,土居原健: "区分的曲面構築法によるステレオ地理画像に基づく地形モデル生成"電子情報通信学会技術報告. N98-63. 7-14 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 竹前忠,東好宏,小杉幸夫: "磁気併用四電極法による電気インピーダンス・トモグラフィ"医用電子と生体工学. 38・3. 246-249 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kosugi, M.Sase, Y.Suganami, N.Ucmoto, T.Momose and J.Nishikawa: "Neural Network-Based PET Image Reconstruction"Methods of Information in Medicine. 36. 329-331 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kosugi, N.Uemoto, T.Ogawa: "Dynamic Regularization in the Network Inversion"Trans. IEICE. J81-DII-7. 1639-1646 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoko Uemoto, Yukio Kosugi: "Dynamic Regularization for the Restoration of PET Images"Stems and Computers in Japan. 30-8. 23-31 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Hayashi, Y.Kosugi and B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Method of Information in Medicine. 39. 134-137 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Uto, Y.Kosugi, K.Doihara: "Geographic Surface-Model Generation from Stereo Images based on the Segmented Surface Reconstruction Method"IEICE Technical Report. N98-63. 7-14 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takemae, Y.Higashi, Y.Kosugi: "Electrical Impedance Tomography Applying the Tetrapolar Circuit Method Using Magnetic Field"Jap. J.of Mod. Elect. & Biolo. Eng.. 38-3. 246-249 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kosugi,N.Uemoto,Y.Hayashi,B.He: "Estimation of Intra-Cranial Neural Activities by Means of Regularized Neural-Network-Based Inversion Techniques"Neurological Research. (印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 竹前忠,東好宏,小杉幸夫: "磁気併用四電極法による電気インピーダンス・トモグラフィ"医用電子と生体工学. 38・3. 246-249 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] C.Jia,Y.Kosugi.E.Watanabe: "An Optical Navigator for Computer Aided Surgery"Proc.CAS/CADM2000. 第9回. 10-11 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 武紀之,武者利光,小杉幸夫: "ダイポール推定法を用いた脳内活動部位間の情報の流れの解明"電子情報通信学会技術報告. MBE2000・15. 103-110 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宇都有昭,呉鉄城,渡辺英寿,小杉幸夫: "ステレオ脳表面画像に基づく脳3次元形状生成におけるJGN援用遠隔処理システムの活用"日本コンピュータ外科学会大会講演論文集. 第9回. 25-26 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 坂元光輝,上居原健,小杉幸夫: "都市域を対象とした航空写真によるステレオマッチングの高度化に関する研究"電子情報通信学会技術報告. CS2000・106. 115-120 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Naoko Uemoto,Yukio Kosugi: "Dynamic Regularization for the Restoration of PET Images"Systems and Computers in Japan. 30・8. 23-31 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hayashi,Y.Kosugi,B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Proc.3^<rd> Int.Workshop on Biosignal Interpretation. III. 79-82 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hayashi,Y.Kosugi,B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Method of Information in Medicine. (未定)(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] I..Valova and Y.Kosugi: "Modeling higher Ievel processing functions inherent to the human brain"Proc.IJCNN. CD-ROM. 2062 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] I..Valova and Y.Kosugi: "Hadamard-based image decomposition and compression"IEEE Trans.On Information Technology in Biomedicine. Vol.4,No.1(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 宇都有昭、小杉幸夫、土居原健: "区分的曲面構築法によるステレオ地理画像に基づく地形モデル生成"電子情報通信学会技術報告. NC99-63. 7-14 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小杉,植本,小川: "ネットワークインバージョンにおける動的正則化" 電子情報通信学会論文誌. J-81-DII no 7. 1639-1646 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 青木宏之,小杉幸男: "ペナルティ項を有する複素連想記憶モデルの性質" 電子情報通信学会論文誌 A. J-81-A no.11. 1538-1546 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松井和宏,小杉幸男: "遺伝的アルゴリズムにおける正則化に関する検討" 電子情報通信学会誌文誌 D-II. J81-D-II no.12. 2887-2891 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ogawa,Y.Kosugi,H.Kanada: "Regularization of Ill-posed Inverse Problems by Answer-in-Weiobts Neural Network" Proc.5th.Int'l Conf.on Control,Automation,Robotics and Vision. 932-936 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ogawa,Y.Kosugi,H.Kanada: "Neural Network Based Solution to Inverse Problems" Proc.IJCNN'98. 2471-2476 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Uto,Y.Kosugi: "Acquisition of the Unigue Solution Based on Spline Network" Proc.IJCNN'98. 349-352 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Yukio Kosugi 他: "Neural Network-Based PET Image Reconstruction" Methods of Information in Medicine. 36. 329-331 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 植本, 小杉: "動的正則化を用いたPET画像修復" 電子情報通信学会論文誌(DII). J81-D-II(印刷中). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 久保, 亀山, 小杉: "画像からの曲面推定問題におけるネットワークインバージョンの適用" 電子情報通信学会技術報告. NC97(印刷中). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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