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

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560419
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 濱田 昌司 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20246656)
• 連携研究者: 笈田 武範 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70447910)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 経頭蓋磁気刺激 / コイルアレイ / ボクセル / 電界計算 / 逆計算 / データ解像度行列

研究概要

所望の経頭蓋磁気刺激電流分布に近い電流分布を頭蓋内に合成することを目指し、コイルアレイ方式の適用について検討した。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の電界計算結果を用い、コイル電流値を重み付き最小二乗法により逆計算し、誘導電流分布を合成した。データ解像度行列に基づき電流(電界)分布の挙動を把握する汎用的手法を整備した。単一コイルによる電界分布よりも局所集中度の高い電界分布を、コイルアレイにより合成できる計算結果を得た。最大電力の50%以上の電力での電界集中が可能な領域は、灰白質表面から1cm程度までの深さとなる計算例を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Performance comparison of three types of GPU-accelerated indirect boundary element method for voxel model analysis (2013)
  • 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
• [雑誌論文] Thermal noise calculation method for precise estimation of the signal-to-noise ratio of ultra-low-field MRI with an atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yamashita, Takenori Oida, Shoji Hamada, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance 巻: 215 ページ: 100-108
  • DOI: DOI:10.1016/j.jmr.2011.12.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time harmonic electromagnetic field analysis in multisphere model by Gumerov's method of two scalar potentials (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji Hamada, Keigo Masutani, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Electrical Engineering in Japan 巻: 178 ページ: 1-10
  • DOI: DOI:10.1002/eej.21224
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU-accelerated indirect boundary element method for voxel model analyses with fast multipole method (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji Hamada
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: 182 ページ: 1162-1168
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2011.01.020
  • 査読あり
• [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 (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-03-22
• [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 (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-01-26
• [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 (2012)
  • 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
  • 年月日: 2012-09-21
• [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 (2012)
  • 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
  • 年月日: 2012-05-30
• [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誘電体内の電界計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱田昌司
  • 学会等名: 平成24年電気学会全国大会
  • 発表場所: 広島工業大学
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 二状態で変化がある脳波共分散行列の同時対角化に基づく信号源推定法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 笹山瑛由, 濱田昌司, 小林哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] fMRI 賦活部位を線形制約とするプリホワイトニングビームフォーマの脳波律動変動データへの適用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 笹山瑛由, 濱田昌司, 小林哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] ボクセルモデル用表面電荷法による異方性誘電体内電界計算手法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田昌司
  • 学会等名: 平成23年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 分極電荷を模擬するボクセルモデル用表面電荷法による異方性誘電体内電界計算 (2011)
  • 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: 大阪大学
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] GPU を用いるボクセルモデル用表面電荷法の性能比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田昌司
  • 学会等名: 電気学会静止器回転機合同研究会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] 機能的MRI と脳磁図の統合解析法への適用をめざした空間フィルタに関する基礎的検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 玉置直寛, 濱田昌司, 小林哲生
  • 学会等名: 電気関係学会関西連合大会
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] Construction of human head voxel models from MR images for EEG analysis base on EM algorithm (2010)
  • 著者名/発表者名: Teruyoshi Sasayama, Tomoaki Iida, Takenori Oida, Shoji Hamada, Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 2010 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
  • 発表場所: GOLD COAST, AUSTRALIA
  • 年月日: 2010-07-15
• [図書] エレクトロニクス機器設計と電磁波による生体影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原修, 宅間董, 濱田昌司, 他
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 三松株式会社
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.kuee.kyoto-u.ac.jp/~shamada/
• [備考] 木村陸王, 経頭蓋磁気刺激のための誘導電流分布合成用外部磁界源設定手法に関する検討, 京都大学学士論文, 2011 年 2 月 10 日