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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

公募研究

研究領域医用画像に基づく計算解剖学の多元化と高度知能化診断・治療への展開
研究課題/領域番号 15H01117
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード生体電磁界解析 / 医療支援システム / 脳刺激 / 臨床応用 / 生物・生体工学 / 医療・福祉 / 電気機器工学 / 脳磁気刺激
研究実績の概要

コイルを用いた脳への非侵襲脳刺激の施術では、刺激装置であるコイルを頭部表面と並行になるよう配置し、かつ脳溝などの形状を考慮し、その角度も選択する。頭部と刺激装置の典型的な位置関係を基準とし、脳内で誘導される電流を解析する必要がある。従来の施術では、この基準位置決め作業にすら時間が取られるため、また、脳科学を目的とした例が多く、基準の刺激位置以外の報告例がほとんどなかった。従って、脳外科手術における術前検査など、実測を見据えた刺激支援システムを開発する必要がある。
本研究では、新学術の枠組みで提供された、ランダムな位置角度で複数回(3-10回程度)の刺激を実施した場合の運動誘発電位(MEP)データを提供をいただき、刺激されたであろう部位特定の高精度化を実現した。具体的には、脳の標的部位をおおよそ1cm2で推定することが可能となった。また、解析結果を、脳表上のプロットすることによる可視化技術を開発した。さらに、頭部に対して任意相対位置に刺激装置を置く状況を可視化できるシステムを開発、医師など非専門家でも高速に最適化が可視化されるシステムを開発した。脳外科手術時の刺激位置、閾値との比較を行うことにより、有効性を検証することに成功した。
本システムについて、平成27年度に引き続き、多様なコイルを用いることによる特性改善の可能性を検討した。その結果、最も有効であるのは、コイルの半径が小さい場合であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation method for in-situ electric field in standardized human brain for different transcranial magnetic stimulation coils2017

    • 著者名/発表者名
      M. Iwahashi, J. Gomez-Tames, I. Laakso, A. Hirata
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: 62 号: 6 ページ: 2224-2238

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aa5b70

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Analysis of electrophysiological techniques for brain mapping using a multiscale model based on medical images2017

    • 著者名/発表者名
      J. Gomez-Tames, S. Aonuma, T. Kutsuna, A. Hirata
    • 学会等名
      The International Forum on Medical Imaging in Asia
    • 発表場所
      Tenbusu Naha
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電極の相違による脳直接電気刺激の局在性比較2017

    • 著者名/発表者名
      沓名崇晴, ゴメスタメス ホセ, 平田晃正, 田村 学, 村垣善浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 発表場所
      伊勢市観光文化会館
    • 年月日
      2017-01-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 標準脳を用いたTMSコイルの差異による脳内誘導電界のばらつき評価2016

    • 著者名/発表者名
      岩橋真宏, ゴメスタメス ホセ, ラークソ イルッカ, 平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会電磁界理論研究会
    • 発表場所
      白浜古賀の井リゾート&スパ
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fast and Accurate Multiscale Computational Modeling For Personalized Neurostimulation2016

    • 著者名/発表者名
      J. Gomez-Tames, A. Hirata
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエテイ大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation Method for In-situ Electric Field of Different TMS Coils in Human Brain2016

    • 著者名/発表者名
      A. Hirata, M. Iwahashi, I. Laakso
    • 学会等名
      URSI International Symposium on Electromagnetic Theory
    • 発表場所
      Espoo, Finland
    • 年月日
      2016-08-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TMSによる運動野の高分解能位置推定2016

    • 著者名/発表者名
      青沼新大, ゴメスタメス ホセ, ラークソ イルッカ, 平田晃正, 高倉朋和, 田村学, 村垣善浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 発表場所
      網走 オホーツク・文化交流センター
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Individualized neurostimulation models for translational neuroscience2016

    • 著者名/発表者名
      J. Gomez-Tames, A. Hirata
    • 学会等名
      Latsis Symposium ETH Zurich
    • 発表場所
      Zurich
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Localization of induced electric field in the brain by TMS coil2016

    • 著者名/発表者名
      S. Aonuma, J. Gomez-Tames, I. Laakso, A. Hirata, T. Takakura, M. Tamura, Y. Muragaki
    • 学会等名
      ICNIRP International NIR Workshop
    • 発表場所
      Cape Town
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TMSコイルによる脳内誘導電界局在性の被験者間ばらつき2016

    • 著者名/発表者名
      135.岩橋真宏,Illka Laakso,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] MSコイルを用いたリアル人体頭部脳内誘導電界の局在化評価2015

    • 著者名/発表者名
      146.岩橋真宏,杉山侑紀也,ラークソ イルッカ,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 発表場所
      石垣島
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] TMSコイルによる脳内誘導電界の局在性評価2015

    • 著者名/発表者名
      岩橋真宏,杉山侑紀也,ラークソ イルッカ,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 発表場所
      川崎市産業振興財団
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] IEEE ICES Workshop on Current Status of Low Frequency Dosimetry2015

    • 発表場所
      Monterey, USA
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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