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2017 年度 実績報告書

多元計算論に基づく最適脳刺激:オーダーメイドリハビリテーションへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H00869
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)

研究分担者 田中 悟志  浜松医科大学, 医学部, 准教授 (10545867)
定藤 規弘  生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (00273003)
大高 洋平  藤田保健衛生大学, 医学部, 准教授 (00317257)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード電気薬学 / 脳刺激 / リハビリテーション / 電磁界シミュレーション / ニューロモ デュレーション / 最適化 / 支援システム
研究実績の概要

MR装置による高解像度画像に基づき、大脳灰白質や白質といった脳組織の詳細な解剖情報に加えて皮膚、脂肪、筋肉などの脳以外の詳細な解剖情報を考慮し、0.5mmの分解能の人体頭部モデルを構築した。その際、組織ごとに最適な画像モダリティは異なるため、複数の画像モダリティのデータを用いた。その結果、複数の画像セットに対し、高精度に人体モデルが再現できることを確認した。
次に、MR画像に基づき構築した人体モデルに対し、脳内電流分布計算実験 tDCS電気刺激最適化のための脳誘導電流推定ソフトウェアの改良を行った。脳電図(EEG)で用いられている典型的な電極配置(10-10法)に対して、任意の被験者に対して自動的に電極配置を決定できるような設定とした。また、磁気刺激を例にとり、購入したポジショナーと実測との比較により、その計算配置の精度が十分であることを確認した。さらに、電気刺激にかかわるシミュレーションでは、電極と皮膚の接合面のモデル化が重要となる。この種のモデル化にともなうばらつきについては、電磁界解析については研究協力者と共同して比較計算を実施の上、また、実測結果との対比により検討した。その結果、健常者を対象とした脳内電流分布と最適刺激パラメータの予備的な検討を行った。特に、計算結果を標準的(グループレベルでの平均的)脳に対して投射することにより、有効性の確認を行った。その結果、脳構造の複雑さのため、必ずしも典型的な電極配置に対して刺激が最適化できるとは限らないことなどを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

共同研究を実施予定の海外研究者の来日の予定がずれ込んだものの、当初の予定していた項目は実施できているものと判断する。

今後の研究の推進方策

医用画像から構築した人体モデルに対する計算科学と実験結果の比較による計算推定技術の有効性検証、計算科学に立脚した実験における簡易実装法などに重点を置いて検討していく予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Aalto University
  • [国際共同研究] University of Split(クロアチア)

    • 国名
      クロアチア
    • 外国機関名
      University of Split
  • [雑誌論文] 電磁界シミュレーションと機械学習の融合によるパーソナル診断・治療の展望2018

    • 著者名/発表者名
      平田晃正, 本谷秀堅
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 100 ページ: 362-366

    • 査読あり
  • [学会発表] サブグリッド法を適応したSPFD解析による一様磁界ばく露解析2018

    • 著者名/発表者名
      電子情報通信学会総合大会
    • 学会等名
      中西優大,平田晃正
  • [学会発表] Variability in TDCS electric fields: Effects of electrode size and configuration2017

    • 著者名/発表者名
      I. Laakso, S. Tanaka, M. Mikkonen, S. Koyama, A. Hirata
    • 学会等名
      URSI General Assembly Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] ctDCSによる小脳内誘導電界の解析2017

    • 著者名/発表者名
      山上智義, 伊藤孝弘, 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

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公開日: 2019-12-27  

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