脳死判定ための弱脳活動成分の解析と識別基準に関する研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560425
• 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: 埼玉工業大学
• 研究代表者: 曹 建庭 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (20306989)
• 連携研究者: 田中 聡久 東京農工大学, 共生科学技術研究科, 准教授 (70360584)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 信号処理 / 脳波 / 脳死判定

研究概要

本研究では,まず海外研究協力者の協力を得て, 上海復旦大学付属医院で計25名の擬似脳死患者(昏迷患者と脳死者が両方いる)に対して延べ64回以上の脳波を計測した.これらの貴重なデータは本研究の遂行,また本研究を広めて行くことに不可欠なものである.次に弱脳活動成分解析ための独立成分解析(ICA)などのアルゴリズムを開発し,また昏迷患者と脳死者を識別するための複雑度(ApEn)による識別基準,経験モード関数(EMD)による脳活動エネルギーの識別基準をそれぞれ開発した.開発されたアルゴリズムの実用性を高めるため, 患者脳死判定のブラインドテストを行い,即ち患者データを解析した結果を,臨床医者判定の結果と照合し,照合した結果がほぼ一致していることが分かった. これらの研究成果はジャーナルに22篇,国際会議に18篇,著書(Springer社)に1篇(章節),計41篇の論文を公表した.そのなか,2010年6月中国上海で開催されている国際会議 International Symposium on Neural Network(ISNN 2011)において,国際神経回路学会(International Neural Network Society) による「Best Student Paper Award」を受賞した.受賞した論文はL. Li, Y. Xia, B. Jelfs, Jianting Cao and D. P. Mandic "Modelling of Brain Consciousness based on Collaborative Adaptive Filters"で, 著名な国際ジャーナルNeurocomputing, ELSEVIERに公表された.

研究成果

• [雑誌論文] A design method of an auditory P300 with P100 brain computer interface system (2012)
  • 著者名/発表者名: Shohei Suwa, Yunchao Yin, Gaochao Cui, Toshihisa Tanaka and Jianting Cao
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Signal Processing ページ: 152-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing the EEG energy of healthy human, comatose patient and brain death using multivariate empirical mode decomposition algorithm (2012)
  • 著者名/発表者名: Yunchao Yin, Huili Zhu, Toshihisa Tanaka and Jianting Cao
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Signal Processing ページ: 148-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-Based Brain Consciousness Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Ling Li, David Looney, Cheolsoo Park, Toshihisa Tanaka, Jianting Cao and Danilo P. Mandic
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 IEEE Engineering in Medicine and Biology 34th Annual Conference ページ: 1032-1035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling of brain consciousness based on collaborative adaptive filters (2012)
  • 著者名/発表者名: Ling Li, Yili Xia, Beth Jelfs, Jianting Cao and Danilo P. Mandic
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: vol.76, issue 1 ページ: 36-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] An application of translation error to brain death diagnosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Gen Hori and Jianting Cao
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.7062 ページ: 314-321
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel oddball paradigm for affective BCIs using emotional faces as stimuli (2011)
  • 著者名/発表者名: Qibin Zhao, Akinari Onishi, Yu Zhang, Jianting Cao, Liqing Zhang, and Andrzej Cichocki
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.7062 ページ: 279-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactive components extraction from fEEG and fNIRS for affective brain machine interfacing paradigms (2011)
  • 著者名/発表者名: T.M. Rutkowski, T. Tanaka, A. Cichocki, D. Erickson, and J.Cao, D.P. Mandic
  • 雑誌名: Computers in Human Behavior 巻: Vol.27, issue 5 ページ: 1512-1518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blind Testing of Quasi Brain Deaths Based on Analysis of EEG Energy (2011)
  • 著者名/発表者名: Wei Zhou, Gang Liu, Qiwei Shi, Shilei Cui, Yina Zhou, Huili Zhu, Rubin Wang, and Jianting Cao
  • 雑誌名: Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: Vol. 6840 ページ: 514-520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multivariate multiscale entropy for brain consciousness analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Mosabber Uddin Ahmed, Ling Li, Jianting Cao and Danilo P. Mandic
  • 雑誌名: Proceedings of the 2011 IEEE Engineering in Medicine and Biology 33th Annual Conference ページ: 810-813
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase synchronization motion and neuralcoding in dynamic transmission of neural information (2011)
  • 著者名/発表者名: Rubin Wang, Zhikang Zhang, Jingyi Qu and Jianting Cao
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Neural Networks 巻: Vol.22, No.7 ページ: 1097-1106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of dozing with high temporal resolution using instantaneous EEG features (2011)
  • 著者名/発表者名: Yohei Tomita, Yasue Mitsukura, Toshihisa Tanaka and Jianting Cao
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 巻: Vol.15,No. 4 ページ: 303-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex network approach for the brain death determination (2011)
  • 著者名/発表者名: Weigang Sun, Jianting Cao and Rubin Wang
  • 雑誌名: Chinese Physics Letters 巻: Vol.28, No. 6 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selecting EEG components using time series analysis in brain death diagnosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Gen Hori and Jianting Cao
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 巻: Vol.5 No.2 ページ: 311-320
  • DOI: DOI:10.1007/s11571-010-9149-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel hierarchical ALS algorithm for nonnegative tensor factorization (2011)
  • 著者名/発表者名: Anh Huy Phan, Andrzej Cichocki, Kiyotoshi Matsuoka and Jianting Cao
  • 雑誌名: 2011 IEEE International Conference on Acoustics ページ: 1984-1987
  • 査読あり
• [雑誌論文] A collaborative filtering approach for quasi-brain-death EEG analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Yili Xia, Ling Li, Jianting Cao, M. Golz and Danilo P. Mandic
  • 雑誌名: 2011 IEEE International Conference on Acoustics ページ: 645-648
  • 査読あり
• [雑誌論文] EEG data analysis based on EMD for coma and quasi-brain-death patients (2011)
  • 著者名/発表者名: Q. Shi, J. Yang, J. Cao, T. Tanaka, R. Wang and H. Zhu
  • 雑誌名: Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence 巻: Vol.23, No.1 ページ: 97-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing EEG of quasi-brain-death based on dynamic approximate entropy measures (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yang, J. Cao, R. Wang and H. Zhu
  • 雑誌名: Chinese Journal of Biomedical Engineering 巻: Vol.30, No.1 ページ: 91-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic extension of approximate entropy measure for brain-death EEG (2010)
  • 著者名/発表者名: Q. Shi, J. Cao, W. Zhou, T. Tanaka, and R. Wang
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.6064 ページ: 353-359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain-computer interface system using approximate entropy and EMD techniques (2010)
  • 著者名/発表者名: Q. Shi, W. Zhou, J. Cao, D. P. Mandic, T. Tanaka, T. M. Rutkowski, and R. Wang
  • 雑誌名: Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: Vol. 6146 ページ: 204-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] An auditory oddball based brain-computer interface system using multivariate EMD (2010)
  • 著者名/発表者名: Q. Shi, W. Zhou, J. Cao, D. P. Mandic, T. Tanaka, T. M. Rutkowski, and R. Wang
  • 雑誌名: Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: Vol. 6216 ページ: 140-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing inner and outer synchronization between two coupled discrete-time network with time delays (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Sun, R. Wang and J. Cao
  • 雑誌名: CognitiveNeurodynamics 巻: Vol.4, No.3 ページ: 225-231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic phase synchronization characteristics of variable high-order coupled neuronal oscillator population (2010)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, R. Wang, Z. Zhang, J. Qu, J. Cao, X. Jiao
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: Vol. 73, Issue 13-15 ページ: 2665-2670
  • 査読あり
• [学会発表] Complexity and Energy Analysis Methods for the Real World Recored EEG Signals (2013)
  • 著者名/発表者名: Jianting Cao
  • 学会等名: The first APSIPA Workshop on Frontier in Biomedical Signal Processing and Systems (BioSiPS 2013)
  • 発表場所: Mahidol University, Thailand
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] 脳死判定ための弱脳活動成分解析と識別基準 (2012)
  • 著者名/発表者名: 曹 建庭
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] 聴覚P300 とP100によるブレインコンピュータインタフェース(BCI)システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 諏訪 祥平, 曹 建庭
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] EEG energy analysis based on MEMD with ICA pre-processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Yunchao Yin, Jianting Cao, and Toshihisa Tanaka
  • 学会等名: Proc. of 2012 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2012)
  • 発表場所: Los Angeles, U.S.A
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] Higher-order PLS for Classification of ERPs with Application to BCIs (2012)
  • 著者名/発表者名: Qibin Zhao, Liqing Zhang, Jianting Cao, and Andrzej Cichocki
  • 学会等名: Proc. of 2012 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2012)
  • 発表場所: Los Angeles, U.S.A
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] Patient's EEG data analysis using MEMD method (2012)
  • 著者名/発表者名: Yunchao Yin and Jianting Cao
  • 学会等名: 第十回若手研究フォーラム
  • 発表場所: 埼玉工業大学
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] Analyzing EEG of quasi-brain-death based on dynamic sample entropy measures (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Ni, Jianting Cao, Rubin Wang
  • 学会等名: Proceedings of the Fifth International Conference on Brain Inspired Cognitive Systems
  • 発表場所: China, Shenyang
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] Affective Brain Computer Interface Using Tensor Decompositions and Multi-way Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Andrzej CICHOCKI, Qibin ZHAO, Yu ZHANG, Jing JIN and Jianting CAO
  • 学会等名: 2nd Beijing BCI Symposium (Beijing BCI2012)
  • 発表場所: Medical Science Building, Tsinghua University, Beijing, China
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] Common Spatial Pattern Using Multivariate EMD for EEG Classification (2011)
  • 著者名/発表者名: Long Zhang, Cheng Zhang, Hiroshi Higashi, Jianting Cao and Toshihisa Tanaka
  • 学会等名: Proc. of 2011 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2011)
  • URL: http://www.apsipa.org/proceedings_2011/pdf/APSIPA273.pdf
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] Analyzing the EEG energy of quasi brain death using MEMD (2011)
  • 著者名/発表者名: Yunchao Yin, Jianting Cao, Qiwei Shi, Danilo P. Mandic, Toshihisa Tanakaand Rubin Wang
  • 学会等名: Proc. of 2011 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2011)
  • URL: http://www.apsipa.org/proceedings_2011/pdf/APSIPA233.pdf
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] A doze detection with high temporal resolution using instantaneous EEG features (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, Y. Mitsukura, T. Tanaka, and J. Cao
  • 学会等名: 2011 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Tianjin, China
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] Blind experiment based on dynamic approximate entropy measure for quasi-brain-death EEG (2010)
  • 著者名/発表者名: Q. Shi, Y. Yin, S. Cui, Y. Zhou, H. Zhu, J. Cao and R. Wang
  • 学会等名: International Symposium on Information Science and Engineering
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Analyzing EEG of quasi brain death based on approximate entropy measure (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yang, Q. Shi, J. Cao, and R. Wang
  • 学会等名: The Proceedings of the International Conference on Cognitive Neurondynamics
  • 発表場所: Hongzhou, China
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Discrimination of the sleeping EEG by the adaptive rhythmic component extraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita H. Fukai Y. Mitsukura T. Tanaka and J. Cao
  • 学会等名: The Proceedings of the International Conference on Cognitive Neurondynamics
  • 発表場所: Hongzhou, China
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Discussion on rhythmic gait movement affected by cerebral cortex signal (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Dong, R. Wang, Z. Zhang, and J. Cao
  • 学会等名: The Proceedings of the International Conference on Cognitive Neurondynamics
  • 発表場所: Hongzhou, China
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Blind testing based on ICA for quasi-brain-death EEG (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, Q. Shi, S. Cui, J. Cao, Y. Cao, H. Zhu and R. Wang
  • 学会等名: The 6th International Conference on Natural Computation, IEEE express
  • 発表場所: Sandong, China
  • 年月日: 20100800
• [学会発表] EEG frequency analysis for dozing detection system (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, Y. Mitsukura, T. Tanakaand J. Cao
  • 学会等名: 2010 IEEE World Congress on Computational Intelligence
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20100700
• [図書] Data Fusion Via Fission For The Analysis Of Brain Deathz (2010)
  • 著者名/発表者名: L. Li, Y. Saito, D. Looney, J. Cao, T. Tanaka and D. P. Mandic
  • 総ページ数: 279-320
  • 出版者: Springer
• [備考] 埼玉工業大学情報システム学科
  • URL: http:/ / www.sit.ac.jp/ laboguide/ kougaku/ jouhou_system.html#anchor07