| 研究課題/領域番号 |
17K18376
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
岩男 悠真 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 計測・線量評価部, 研究員(任非) (40758330)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 体動計測 / ICP |
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| 研究実績の概要 |
頭部体動を非接触かつマーカレスで測定するシステムを開発した．
開発システムでは，Microsoft Kinectをレンジセンサとして，初期フレームからの姿勢変化を，レンジセンサから得られる各フレームの３D形状マップのICPマッチングにより明らかにする．このとき，前年度の研究成果より，高精度なトラッキングを行うためには頭部全体をICPマッチングの対象とするのではなく，目と鼻梁を含む小領域のみを用いたほうが高精度かつロバストな精度が得られることが明らかになった．
本年度においては，まずはこのマッチング対象領域の選択の違いが精度に及ぼす影響についてより詳細な検討を行った．具体的には，前年度までの成果によりモデル中に含まれる特徴領域の割合が最終的な精度に影響するのではないかとの仮説が得られており，この説を裏付けるためのデータ解析を行った．ICPマッチングでは，変換行列はリファレンスとターゲットモデル間の距離の最小化によって求められている，この時距離はリファレンスとターゲットモデル間の最近傍点のペアの距離の総和として定義される．この最近傍点間の距離が，計算過程でどのように変化するのかを計算した．Y軸周りの回転運動において，頭部全体モデルの近傍距離は一定値に収束する傾向にあるのに対し，小領域モデルにおいては，モデル間の重なりが大きくなるにつれてこの近傍距離が減少する傾向が確認された．これは，頭部を円筒形状と仮定すると，円筒はその軸方向に沿って回転することとなり，これにより円筒の大部分の領域（例外は鼻梁周辺の小領域のみ）は移動後も重なったままとなる．これは頭部全体モデルを使った場合に近傍点間の距離が小さい値を保つこととなり，これによりICPアルゴリズムによるマッチング精度が減少することとなる．
以上の検討より，高精度かつロバストな体動測定システムの妥当性が明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
頭部体動を高精度にトラッキング可能なシステムを構築し，モデル実験を通しその性能評価を行った．今年度は特に精度向上のためのモデルの選定方法について詳細な検討を行い，定量的な成果をもとにその妥当性を明らかとした．
体動補正への適用に当たり，トラッキングセンサの座標系とPET上の座標系のキャリブレーションが必要となるが，これに関しては専用の器具を作成し検討を進めている段階である．
また，体動補正を適用した再構成アルゴリズムの構築については，再構成時に時系列の座標変換パラメータを読み込み，コインシデンスイベントのLine of Responseを対応する時刻のパラメータにより変形させる機構を構築したが，NormalizeやAttenuation correctionへの対応が今後の課題として残されている．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは速やかに各種補正処理を含めた体動補正処理を実装し，シミュレーションにより，Wobbling効果による画質向上効果の実証を行う．
その後，ファントム実験を行い，実データによる性能評価を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初は複数のレンジセンサを用いて非接触に被験者の動きを測定するシステム構築を検討していたが，これはセンサの干渉や取り扱いの煩雑さなどの要因から，実装が困難であることが判明した．そこで，1台のレンジセンサのみで，安定的にかつ高精度に体動を測定可能なシステムの構築に取り組んできた．この検討に想定以上の時間を要したため，研究計画に遅延が生じ，購入予定のワークステーションや実験用モーションセンサ等の購入を見送った．翌年度予算において，当初の予定どおり研究を進めるにあたり，これらの物品を購入する予定である．
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