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2018 年度 実施状況報告書

内因性光学的計測法を用いた脳神経手術支援技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 18K19933
研究機関鹿児島大学

研究代表者

王 鋼  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40274831)

研究分担者 平野 宏文  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (00264416)
花谷 亮典  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (60304424)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード光計測
研究実績の概要

脳腫瘍などの摘出脳外科手術において、術中に患部と正常組織の境目を把握する必要がある。本提案は、脳組織そのものの内因的光学特性を利用して開発された皮質機能マッピング技術を術中の患部組織の特定と周辺正常組織機能のモニタリングに応用することを目的としている。その目的を達成するために、まずは計測システムの構築を行った。我々は、これまでに内因性光計測法を用いて、実験動物を対象とした調査を行ってきた。脳外科手術に用いるために、手術室に適した計測システム構築は、最初に解決しないといけない問題の一つである。本研究では、使用するパソコンやカメラを更新したシステムを構築した。計測と刺激の呈示にそれぞれ1台のパソコンを用いた。また、計測にはディジタルCCDカメラを使用することにした。光源はLEDタイプの照明を用いた。刺激の呈示には、OpenGLを用いたパソコン単体での波形の呈示を行い、クロスケーブルを用いたTCP/IP通信を用いて計測との同期を行った。また、研究計画に基づいて、患部境界の画定法について研究を行った。研究室従来開発した内因性光学的信号の抽出法は主に実験動物を対象としたものであり、それに比べ人を対象とした脳外科手術の計測対象面積が遥かに広い。呼吸などによる脳組織表面の動きに生じる位置のずれが結果に大きい影響を及ぼす。初年度に、まずは内因性光計測法で得られた画像に対し構築した自動補正システムを構築した。まず計測開始時の画像から4点の座標を取得し、得られた 4点の座標を全計測画像で追跡した。その後追跡した特徴点座標を用いて計測画像を補正した。補正は拡大縮小、回転、せん断、平行移動に加え、台形状の変換を用いて行い、特徴追跡は、計測画像の隣り合うフレームの間でオプティカルフローを計算し、指定した画素の移動を推定した。

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

実験を立ち会うために、実験参加者の予防接種が求められている。半年を空けて数回の接種が必要な項目もあり、やや遅れている。

今後の研究の推進方策

特に実験計画の大きい変更が必要ない。遅れを取り戻すように進める。

次年度使用額が生じた理由

実験参加に必要な予防接種に時間が取られ、計画よりやや遅れているため、システムの構築が遅れている。効率的に進むため、計測システムが確定してから最終システムの計測機を構築することになったため、当初計画より一部の機器の購入が遅れた。次年度使用に生じた額はシステム構築に使用する光源装置、カメラ及び消耗品の購入に使用する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Long-term object discrimination at several viewpoints develops neural substrates of view-invariant object recognition in inferotemporal cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chunzhen Zhao, Ridey Hsiao Wang, Gang Wang
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 392 ページ: 190-202

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2018.09.039

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Difference in the generalization of response tolerance across views between the anterior and posterior part of the inferotemporal cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Jun-ya Okamura, Koki Uemura, Shintaro Saruwatari, Gang Wang
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 48 ページ: 3552-3566

    • DOI

      10.1111/ejn.14162

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 視覚連合野細胞活動を用いた機械学習による物体弁別パフォーマンス2019

    • 著者名/発表者名
      山本悠介、岡村純也、王鋼
    • 学会等名
      平成30年度日本生体医工学会九州支部学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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