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Adaptive AE Tomography technique for novel diagnosis of osteoarthritic knees by passive volumetric reconstruction algorithm

研究課題

研究課題/領域番号 21K03948
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関佐賀大学

研究代表者

KHAN M.I.  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (50423603)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード適応型AEトモグラフィ技術 / 知能機械 / 人間機械システム / 診断評価 / 膝関節炎症診断 / 診断評価 膝関節炎症診断 / AE トモグラフィー / 解析・評価
研究開始時の研究の概要

Proposed technique adaptively clusters multivariate AE signals in reconstruction algorithm. Hence, the proposed procedure is an generalized inverse localization technique to a locally isotropic heterogeneous medium and leads to a new tomography for accurate diagnosis of osteoarthritic knees.

研究成果の概要

令和3年度では提案した関連実験を実施するために必要な実験装置を準備した。研究の基礎を明確し、代数的再構成(ART)に基づくAEトモグラフィ理論を考案した。令和4年度では明確にした理論の実証実験を行った。膝関節は非常に小さいので、より少ない数のセンサを利用してトモグラフィ画像の品質と精度を確認した。令和5年度では内部の損傷が評価できる高い精度のAEトモグラフィ研究装置の準備した。シミュレーション的な研究課題を出してAEトモグラフィ関連問題解決を高い精度で行った。この結果は、OA膝の早期の正確な検査にも利用できうる。全ての研究結果より査読論文,国際及び国内発表も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

適応型AEトモグラフィ技術ではAE信号処理より新しい体積画像、特に膝関節内の軟骨損傷を可視化する。この研究の主な特徴は、膝を速度分布が変化する局所的に等方性の不均質媒体と見なしてAEトモグラフィ再構成技術を適用することである。現在のトモグラフィによる再構成は、OA膝の初期段階であってもその診断を行いうる。また、提案されたAEトモグラフィでは、動的に自己生成されたAE信号を使用するため、従来装置のように外部から放射線や高エネルギー信号を体に照射しない。従って、提案された技術は健康的に安全であり、OA膝の早期発見もできる。従って、高齢者の生活の質を向上させる上で重要な役割を果たす。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Modeling of Acoustic Emission Wave and Its Parametric Characterization Based on Peak Sensor Sensitivity on an Aluminum Block2023

    • 著者名/発表者名
      Arif Abdullah Rashid, Md. Tawhidul Islam Khan and Kenbu Teramoto
    • 雑誌名

      International Journal of Aoustics and Vibration

      巻: Vol. 28, No. 1 号: 1 ページ: 34-43

    • DOI

      10.20855/ijav.2023.28.11900

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of Ageing Effect on Lower Limb Muscle Activity using Short Time Fourier Transform and Wavelet Decomposition of Electromyography Signal2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan, Md. Moznuzzaman, Shuya Ide
    • 雑誌名

      AIP Advances (Journal of American Institute of Physics)

      巻: Vol. 13, Issue 5 号: 5

    • DOI

      10.1063/5.0148044

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gaussian mixture model in clustering acoustic emission signals for characterizing osteoarthritic knees2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan, Nazmush Sakib, Md. Mehedi Hassan, Shuya Ide
    • 雑誌名

      Biomedical Signal Processing and Control (Elsevier Journal)

      巻: 87 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.bspc.2023.105510

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental analysis of acoustic emission signal for resonant sensor on homogenous material2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan, Arif Abdullah Rashid, Tokumaru Nanami
    • 雑誌名

      Sensing and Bio-Sensing Research (Elsevier)

      巻: 39 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.sbsr.2023.100550

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Adaptive Acoustic Emission Technique for Tomographic Characterization in Damage Detection2024

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan
    • 学会等名
      30th International Congress on Sound and Vibration, Amsterdam, July 8-11, 2024 (2023年度のデータ及び2023年度内にサブミッション, Accepted already for Oral Presentation)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Machine Learning Algorithms in Clustering Acoustic Emission Feature for Characterizing Knee Integrity2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan, Tokumaru Nanami, Nazmush Sakib
    • 学会等名
      29th International Congress on Sound and Vibration, Prague, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating the slowness characteristics in acoustic emission tomography2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam KHAN, Md Abdur Rahman
    • 学会等名
      Inter-noise 2023, Chiba, Greater Tokyo
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AEトモグラフィーの原理を用いたアルミニウムブロックにおいて局所変化する波速分布の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      Md Tawhidul Islam KHAN, Md Abdur Rahman and Arif Abdullah RASHID
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第76期総会・講演会実行委員会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アコースティックエミッションパラメータ解析による膝関節の異常検出2023

    • 著者名/発表者名
      カーン タウヒドゥルイスラム, エムディ メヘンディ ハッサン, 井手 衆哉, 鶴田 敏幸, 馬渡 正明
    • 学会等名
      日本スポーツ整形外科学会 2023,リーガロイヤルホテル広島
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 共振センサーのピーク感度に基づくアコースティックエミッション波の伝播モ デルの評価2023

    • 著者名/発表者名
      ラシド・アリフアブドゥラ,カーン タウヒドゥルイスラム,德丸七生
    • 学会等名
      第21回評価・診断に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Acoustic Emission Technique for Damage Detection and Evaluation2023

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam Khan
    • 学会等名
      7th International Conference on Mechanical Engineering and Renewable Energy
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of Osteoarthritic Damage Location in Knee Joint by Three-Dimensional AE Source Location Technique2022

    • 著者名/発表者名
      Tawhidul Islam KHAN, Md. Mehedi Hassan, Shuya IDE
    • 学会等名
      26th International Acoustic Emission Symposium (IAES-26)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of acoustic emission signal and its verification on a resonant sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Arif Abdullah Rashid, Md. Tawhidul Islam Khan, Nazmush Sakib, Tokumaru Nanami
    • 学会等名
      International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Acoustic Emission Wave Propagation for a Point Source in Homogeneous Material2021

    • 著者名/発表者名
      A.A.Rashid, Md. T. I. Khan, et.al.
    • 学会等名
      27th International Conference on Sound and Vibration (online)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection Criteria for Knee Osteoarthritis using Acoustic Emission2021

    • 著者名/発表者名
      Nazmush Sakib, Tawhidul Islam KHAN, et. al.
    • 学会等名
      10th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (online)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Lower Limb Muscle Activities to Osteoarthritic Knees2021

    • 著者名/発表者名
      Md. Moznuzzaman, Tawhidul Islam KHAN, et. al.
    • 学会等名
      5th International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acoustic Emission Features in Characterizing Osteoarthritic Knees by Applying Unsupervised Machine Learning Algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      Nazmush Sakib, Tawhidul Islam Khan, et. al.
    • 学会等名
      第23回 アコースティック・エミッション総合コンファレンス, 2021年
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数のAE センサを用いた周波数解析による膝関節の異常検出に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      カーン タウヒドゥルイスラム,栗原 萌
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Acoustic Emission Wave Propagation in Aluminum for Surface Load2021

    • 著者名/発表者名
      Arif Abdullah Rashid, Tawhidul Islam Khan, et.al.
    • 学会等名
      第23回 アコースティック・エミッション総合コンファレンス, 2021年
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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