• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実績報告書

全頭型経頭蓋磁気刺激コイルアレイによる電流分布のボクセルモデル解析に基づく合成法

研究課題

研究課題/領域番号 22560419
研究機関京都大学

研究代表者

濱田 昌司  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20246656)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード経頭蓋磁気刺激 / 誘導電流 / コイルアレイ / ボクセル / 電流分布合成 / 電磁界解析 / 異方性 / データ解像度行列
研究概要

経頭蓋磁気刺激(TMS)装置を念頭に置き、アレイ型磁界源を使用し頭蓋内に所望の誘導電界分布(に近い分布)を合成することを目指し、磁界源パラメータ決定手法を順・逆計算の両面より検討してきた。
306チャンネルMEG装置のコイルアレイ配置を流用し、頭部詳細ボクセルモデル内に希望電界分布を実現するコイル電流値を、重み付最小二乗法により逆計算する計算環境を整備した。逆計算挙動の把握のために、データ解像度行列に含まれる単位応答を観察して局所・大域挙動を把握する手法を新たに整備した。詳細ボクセルモデルにも適用可能な汎用手法である点が意義深い。得られた主な知見は以下の通り。
(1)1個またはクラスタ化したボクセルで1種の目標電界を指定した時、そこでの合成電界方向は自由に制御でき、実現可能な電界を回転楕円体表示できる。(2)単一コイルによる注入電力と比較し、例として10倍程度の電力を、コイルアレイを用いて局所集中できた。(3)1個またはクラスタ化したボクセルでの注入電力の灰白質への注入電力に対する比率を考えると、この比率を最大化する電界方向は一般化レイリー商最大化問題を解いて決定できる。(4)先の比率を最大化する方向を求め、各ボクセルでの注入電力をソートし、全ボクセルでの大域的電力注入状況を把握した。条件に依存するが、有効な電界集中は脳回から10mm以下程度の深さに限定される計算例を得た。
コイルアレイ型TMSの実用には、熱・機械設計などの観点からなお多くの困難が見込まれるが、整備した誘導電界・コイル磁場分布の計算法は、単一コイルの設計に役立つ可能性があり有用性が期待される。
一方、ボクセルモデル用表面電荷法による異方性導体内電界計算については、脳梁付近の拡散強調画像から導電率分布を簡易決定したモデルの電界計算も実施した。ボクセル解析の階段形状誤差緩和法についても検討し実用性の改善に寄与した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Performance comparison of three types of GPU-accelerated indirect boundary element method for voxel model analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Shoji Hamada
    • 雑誌名

      International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields

      ページ: 1-18

    • DOI

      DOI:10.1002/jnm.1883

    • 査読あり
  • [学会発表] ボクセルモデル用表面電荷法による直交異方性媒質内電界計算法の検討

    • 著者名/発表者名
      濱田 昌司
    • 学会等名
      計算工学講演会
    • 発表場所
      京都教育文化センター
  • [学会発表] ボクセルモデル用表面電荷法による異方性導電体内の電界計算

    • 著者名/発表者名
      濱田 昌司
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 発表場所
      秋田大学
  • [学会発表] 全頭型MEG 用コイルアレイ配置を磁気刺激用途に用いた場合の誘導場に関する検討

    • 著者名/発表者名
      濱田 昌司
    • 学会等名
      電気学会医用・生体工学研究会
    • 発表場所
      九州工業大学
  • [学会発表] ボクセルモデル用表面電荷法による不均質異方性導電体内電界計算法の検討

    • 著者名/発表者名
      濱田 昌司
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi