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仮想ダイポールレイヤーを用いた時空間高精度脳機能マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 13480291
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 医用生体工学・生体材料学
研究機関新潟大学

研究代表者

堀 潤一  新潟大学, 工学部, 助教授 (80209262)

研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2001年度: 9,400千円 (直接経費: 9,400千円)
キーワード高分解能脳機能解析 / ダイポールレイヤー / パラメトリック射影フィルタ / 時空間解析 / 逆問題 / 雑音の共分散行列 / 脳機能マッピング / 瞬目アーチファクト / パラメトリック射影フィルター / 時空問解析 / 雑音の統計的情報
研究概要

脳内情報処理機構の解明や情緒活動の計測への応用を目指し,頭皮上で無侵襲計測された多チャンネル脳波電位から,脳内の時空間的電気活動を高分解能で推定し,脳機能解析の精度を改善することを本研究の目的とした.空間分解能を改善するために,仮想的に脳内に等価ダイポール層を設置し,頭皮電位からこのダイポール層の信号強度分布を推定した.この方法によれば,信号源の数や方向に関わらず,脳内電気活動を推定できる.信号源を推定する際,雑音の時空間的振る舞いを考慮した時空間フィルタを構築することによって,逆問題の推定精度を改善した.具体的には,時空間逆フィルタとして,復元の精度と雑音抑制を調節できるパラメトリック射影フィルタを採用した.このフィルタの正則化パラメータを信号雑音分布の時間的推移を考慮して時変性とし,また,背景雑音とまばたきなどの瞬目運動によるアーチファクトの2種類の雑音共分散行列を切り替えて使用することにより,時変性逆フィルタを構築した.
3層不均質実質同心球状頭部モデルを対象とし,種々の信号源,種々の雑音分布を考慮した計算機シミュレーションにより,脳内高精度時空間分析の有効性を確認した.また,多チャンネル脳波計を用いて構築した誘発脳波マッピングシステムによって,実際に視覚刺激誘発電位ならびに事象関連電位を計測し,高精度マッピングの試験研究を実施した.また,雑音情報に加えて信号の時空間情報も組み込んだ逆フィルタの構成についても検討した.
シミュレーション実験より,信号源推定の分解能を向上できることを示した.また実データに対しても,有効に動作することを確認した.さらに,背景雑音や瞬目アーチファクトを低減できることを確認した.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] Hori, J.: "EEG Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filters"IEICE Trans.Info.&Syst.. E86-D・9. 1909-1920 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J.: "Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filter"Methods Inform.Med.. 43・1. 66-69 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J.: "Spatio-temporal dipole source imaging of brain electrical activity by means of time-varying parametric projection filter"IEEE Trans.Biomed.Eng. 51・5. (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] He, B.: "Inverse EEG in Wiley Encyclopedia of Biomedical Engineering"John Wiley & Sons, Inc. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J., He, B.: "EEG Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filters"IEICE Transactions on Information & Systems.. vol.E86-D, no.9. 1909-1920 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J., Lian, J., He, B.: "Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filter"Methods of Information in Medicine. vol.43, no.1. 66-69 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J., Aiba, M., He, B.: "Spatio-temporal dipole source imaging of brain electrical activity by means of time-varying parametric projection filter"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. vol.51, no.5(in press). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] He, B., Hori, J., Babiloni, F.Edited by Akay, M.: "Inverse EEG in Wiley Encyclopedia of Biomedical Engineering"John Wiley & Sons, Inc.(in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori, J., He, B.: "EEG Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filters"IEICE Trans. Info. & Syst.,. E86-D・9. 1909-1920 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., Lian, J., He, B.: "Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filter"Methods Inform.Med.. 43・1. 66-69 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., Aiba, M., He, B.: "Spatio-temporal cortical equivalent dipole layer imaging by means of time-varying parametric projection filter"World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Sydney. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., Aiba, M., Saitoh, Y., He, B.: "Spatio-temporal brain electrical imaging based on time-varying spatial inverse filter"Proc.PIERS Progress in Electromagnetic Research Symposium. 518-518 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., Lian, J., He, B.: "Cortical potential imaging of brain electrical activity by means of parametric projection filter"Proc. 4th Int. Workshop Biosignal Interpretation. 4. 311-314 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., Lian, J., He, B.: "Comparison between parametric Weiner filter and parametric projection filter in cortical equivalent dipole layer imaging"Proc. 2nd Joint EMBS/BMES Conf.. 2. 929-930 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., He, B.: "Equivalent dipole source imaging of brain electric activity by means of parametric projection filter"Annals of Biomedical Engineering. 29. 436-445 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., He, B.: "High-resolution cortical imaging by means of parametric projection filters"2001 Asia-Pacific Radio Science Conference. 265 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hori, J., He, B.: "Brain Electrical Imaging by Means of Parametric Projection Filters"PIERS Progress In Electromagnetic Research Symposium in 2002. (発表予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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