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2013 年度 実施状況報告書

意識定量化ための脳波エネルギーと複雑度解析理論の構築並びに意識障害者のBCI応用

研究課題

研究課題/領域番号 25420417
研究種目

基盤研究(C)

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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード脳波 / 脳信号処理 / 脳意識 / BCI
研究概要

本年度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4名の意識障害患者や昏迷患者などに対して延べ9回以上の脳波を計測した.また,被験者の脳波エネルギーを比較するために、同じ計測環境で計5名の意識が清明な健常者に対して延べ10回以上の脳波を計測した.これらの測定したデータを,現時点では研究チーム内で保存と活用をしているが,必要に応じて関係者に配布し,この研究を広めて行くと考えている.これらのデータは本研究の遂行に不可欠なものである.
脳波エネルギーと脳波複雑度の基礎研究については,まず脳波エネルギー積算の精度を向上させるため,多チャンネル同時に信号分解の MEMDアルゴリズムの前処理としてバンドパスフィルターや独立成分解析(ICA)アルゴリズムを導入し,EEG データ解析へ適用することにより,強い環境雑音の影響が低減され,脳波エネルギー積算の精度が向上された.次に脳波複雑度の計量として標本エントロピー法(SampEn)の研究については,スケール因 子を導入したアルゴリズムを開発し,意識障害患者の脳波データに適用したことにより,従来の近似エントロビー(ApEn)法と比較し,識別精度が向上させたことが分かった.一方,脳コンピュータインタフェース(BCI)の研究については,多択一の聴覚誘発電位のBCI パラダイムを開発し,有用な成分抽出・分類法を基にしたBCIシステムの構成を実現した(詳細は公表した論文に参照).
上記のように本年度の段階的な研究成果としては,雑誌論文や論文集などに12篇を公表し,また国際会議や国内研究会の招待により招待講演を3回を行い,できるだけ本研究を広めていきたいと考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画の通り,脳波エネルギーと脳波複雑度に基づいたアルゴリズムの開発や脳コンピュータインタフェースのBCI パラダイムなどの開発を進んでいる.また,フィルタの導入や正規混合モデル法に基づいたアルゴリズムの開発やデータ解析を行い,それらの成果も公表した.

今後の研究の推進方策

開発されたアルゴリズムを意識障害患者の脳波データに適用し,意識障害患者のレベルを検証していく。また,BCIの研究については,BCIの刺激システムの開発やオンラインBCIシステムの実現を目指す.

次年度の研究費の使用計画

昨年度の物品費,旅費及び人経費は,大学研究費の一部を利用したことにより,科研費が約48万円残っていた.
昨年度残った補助費をそれぞれ今年度の物品費,旅費及び人経費として使用する予定である.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Brain death diagnosis based on adaptive multi-scale entropy analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Li Ni, Jianting Cao, and Rubin Wang
    • 雑誌名

      Journal of Dynamics and Control

      巻: 2014-1 ページ: 74-78

    • DOI

      10.6052/1672-6553-2013-086

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent multivariate multiscale entropy based analysis on brain consciousness diagnosis2013

    • 著者名/発表者名
      L. Ni, J. Cao and R. Wang
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 7888 ページ: 75-82

    • DOI

      10.1007/978-3-642-38786-9_9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-trial discrimination of EEG signals for stroke patients: A general multi-way analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Ye Liu, Mingfen Li, Hao Zhang, Junhua Li, Jie Jia, Yi Wu, Jianting Cao, Liqing Zhang
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2013 IEEE Engineering in Medicine and Biology 35th Annual Conference

      巻: 2013 ページ: 2204-2207

    • DOI

      10.1109/EMBC.2013.6609973

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gaussian mixture modeling in stroke patients' rehabilitation EEG data analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Hao Zhang, Ye Liu, Jianyi Liang, Jianting Cao, Liqing Zhang
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2013 IEEE Engineering in Medicine and Biology 35th Annual Conference

      巻: 2013 ページ: 2208-2211

    • DOI

      10.1109/EMBC.2013.6609974

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An EEG diagnosis system for quasi brain death based on complexity and energy analyses2013

    • 著者名/発表者名
      Jianting Cao, Daishi Watabe, Liqing Zhang
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2013 IEEE Engineering in Medicine and Biology 35th Annual Conference

      巻: 2013 ページ: 7132-7135

    • DOI

      10.1109/EMBC.2013.6611202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of barrel distortion and super-resolution for single-view-based ear biometrics rotated in depth2013

    • 著者名/発表者名
      Daishi Watabe, Takanari Minamidani, Wenbo Zhao, Hideyasu Sai, Jianting Cao
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2013 International Conference on Biometrics and Kansei Engineering

      巻: 2013 ページ: 183-188

    • DOI

      10.1109/ICBAKE.2013.49

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Patients’ consciousness analysis using dynamic approximate entropy and MEMD method2013

    • 著者名/発表者名
      Gaochao Cui, Yunchao Yin , Qibin Zhao, A. Cichocki and Jianting Cao
    • 雑誌名

      Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA), 2013 Asia-Pacific

      巻: 2013 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/APSIPA.2013.6694213

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analyzing EEG of quasi-brain-death based on dynamic sample entropy measures2013

    • 著者名/発表者名
      Li Ni, Jianting Cao, and Rubin Wang
    • 雑誌名

      Computational and Mathematical Methods in Medicine

      巻: 2013 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1155/20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic approximate entropy with band filtering for patient’s EEG consciousness analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Yunchao Yin, Daren Zheng, Jianting Cao, Toshihisa Tanaka
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine

      巻: 2013 ページ: 23 - 26

    • DOI

      10.1109/BIBM.2013.6732617

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 三択一の聴覚刺激によるP300実験の試み2013

    • 著者名/発表者名
      諏訪 祥平, 曹 建庭
    • 雑誌名

      埼玉工業大学第11回若手研究フォーラム論文集

      巻: 2013 ページ: 96-97

  • [雑誌論文] Improving EEG energy computation accuracy using ICA and MEMD methods2013

    • 著者名/発表者名
      Yunchao Yin and Jianting Cao
    • 雑誌名

      埼玉工業大学第11回若手研究フォーラム論文集

      巻: 2013 ページ: 98-99

  • [雑誌論文] P300 classification based on linear discriminant analysis for BCI system2013

    • 著者名/発表者名
      Gaochao Cui, Qibin Zhao and Jianting Cao
    • 雑誌名

      埼玉工業大学第11回若手研究フォーラム論文集

      巻: 2013 ページ: 104-105

  • [学会発表] 脳・コンピュータインターフェイス (BCI)基礎とその応用2014

    • 著者名/発表者名
      曹 建庭
    • 学会等名
      電気学会研究発表会
    • 発表場所
      日本埼玉
    • 年月日
      20140310-20140310
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic approximate entropy and empirical mode decomposition methods for the comatose patients’ EEG analyses2013

    • 著者名/発表者名
      Jianting Cao
    • 学会等名
      13th China-Japan-Korea Joint Workshop on Neurobiology and Neuroinformatics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20131118-20131119
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic entropy and EEG energy analyses for consciousness patients2013

    • 著者名/発表者名
      Jianting Cao
    • 学会等名
      2013 Japan‐China Joint Workshop on Frontier of Multidiscipline Research: Brain Science, Biology and Big-Data Mining
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20130621-20130622
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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