| 研究課題/領域番号 |
15300169
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
中山 淑 上智大学, 理工学部, 教授 (00053653)
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| 研究分担者 |
小関 健 上智大学, 理工学部, 教授 (40245791)
藤井 麻美子 上智大学, 理工学部, 講師 (20173396)
福田 恵子 東京都立航空工業高等専門学校, 電子工学科, 助教授 (70396266)
鈴木 彰文 上智大学, 理工学部, 助手 (00221317)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
2005年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2004年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
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| キーワード | 近赤外光機器 / 脳活動 / 拡散反射光CT / 3次元再構成 / MP一般逆行列 / 深さ適応正則化 / 拡散反射型光CT / 逆問題 / 正則化パラメータ / 再構成画像ノイズ / 空間分解能 / Moore-Penrose / 単純正則化Moore-Penrose一般逆行列 |
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| 研究概要 |
代表的な医用近赤外光機器として頭部に装着して観測されるヘモグロビン循環情報から大脳皮質の賦活を観測するものがあるが、現在は2次元的なトポグラムしか得られず深さ方向の分解能がないために皮膚循環の影響を回避できない。本研究では深さ分解能を有する3次元画像化装置の実現可能性を実験的に示すことを目標とした。体表に光源、検出器を2次元配列する計測モデルについて吸収係数変化の3次元再構成をMP一般逆行列に基づいて行う。まずシミュレーションによる詳細な研究を行った。空間分解能、再構成画像ノイズの正則化パラメータ依存性、深さ依存性を明らかにし、さらに空間分解能と画像ノイズとの取引関係がvoxel sizeに依存しないことを明らかにした。最大の問題は再構成感度が強い深さ依存性をもち、深部の標的信号が表面付近の不要信号でマスクされることであったが、これについて深さ適応型voxelizationと深さ適応型正則化を考案し、いずれも有効であることをシミュレーションで確認した。総合して、空間分解能、再構成画像ノイズ、再構成範囲、再構成感度の空間的一様性などの性能指標相互の取引関係が明らかになり、要求される仕様に応じて最良の光源-検出器配置、再構成範囲の決定、性能限界の予測が可能になった。一方、市販の光トポグラフィ装置を改造して、受光信号及び光源変調信号を取得し、オフラインで信号処理を行う系について、ファントム実験で基本的性能を確認した。以上の理論、実験両面からの検討をもとに、皮膚循環の影響を最小化した実用的な大脳皮質活動画像化装置の設計指針が得られた。現有の光トポグラフィの光源-検出器系で頭皮表面から10mmの深さに想定した大脳皮質4cm×4cmの再構成面において空間分解能1cm程度の再構成画像を皮膚循環による不要信号を20dB程度抑圧して実現するシステムを設計し基礎ファントム実験を行った。
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