デジタルフォトグラメトリを用いたfNIRSのための新しい空間解析システムの開発

本研究では、ヒトの頭部に装着したfNIRS(functional near infrared spectroscopy;機能的近赤外分光分析法)ホルダのプローブ座標をデジタルフォトグラメトリによって計測し、さらにデジタルフォトグラメトリによって計測したプローブ座標を空間的に標準化して表現するためのアルゴリズムの策定とソフトウェアの開発を行った。本年度においては、從来の磁気式デジタイザを用いた頭部計測と同等精度の精度を得られるよう、前年度に引き続きデジタルフォトグラメトリによる試験計測を行い、さらに磁気式デジタイザを併用し、デジタイザによって得られた頭表の座標点とデジタルフォトグラメトリによって得られた頭表の座標とのバリデーションを行った。デジタルフォトグラメトリにおいては、スタイラス型レシーバーを用いるデジタイザとは異なり、頭表上の一点ではなく頭髪上のマーカーを撮像する。頭髪上のマーカーは頭表から浮いた一点となるため、この座標を頭表上の一点と対応づけるための補正ロジックを新たに開発した。また、国際10-20法で定められたランドマーク座標の計測を必要とする、従来の確率的レジストレーションに対し、本研究ではランドマークに相当する一点を探索的に求めて標準化を行うことのできる新しいレジストレーション法(アンカーレジストレーション法)を考案し、シンプルで使いやすいユーザーインターフェースを備えたソフトウェアとして実装を行った。本研究の成果はfNIRS計測のみならず、EEG(Electroencephalogram;脳電図)やTMS(transcranial magnetic stimulation)といった、他の一般的な経頭蓋脳機能計測法において計測箇所を標準化するための手法として応用することが可能な、実用性の高いものである。

本研究では、ヒトの頭部に装着したfNIRS(functional near infrared spectroscopy;機能的近赤外分光分析法)ホルダのプローブ座標をデジタルフォトグラメトリによって計測し、さらにデジタルフォトグラメトリによって計測したプローブ座標を空間的に標準化して表現するためのアルゴリズムの策定とソフトウェアの開発を行った。本年度においては、從来の磁気式デジタイザを用いた頭部計測と同等精度の精度を得られるよう、前年度に引き続きデジタルフォトグラメトリによる試験計測を行い、さらに磁気式デジタイザを併用し、デジタイザによって得られた頭表の座標点とデジタルフォトグラメトリによって得られた頭表の座標とのバリデーションを行った。デジタルフォトグラメトリにおいては、スタイラス型レシーバーを用いるデジタイザとは異なり、頭表上の一点ではなく頭髪上のマーカーを撮像する。頭髪上のマーカーは頭表から浮いた一点となるため、この座標を頭表上の一点と対応づけるための補正ロジックを新たに開発した。また、国際10-20法で定められたランドマーク座標の計測を必要とする、従来の確率的レジストレーションに対し、本研究ではランドマークに相当する一点を探索的に求めて標準化を行うことのできる新しいレジストレーション法(アンカーレジストレーション法)を考案し、シンプルで使いやすいユーザーインターフェースを備えたソフトウェアとして実装を行った。本研究の成果はfNIRS計測のみならず、EEG(Electroencephalogram;脳電図)やTMS(transcranial magnetic stimulation)といった、他の一般的な経頭蓋脳機能計測法において計測箇所を標準化するための手法として応用することが可能な、実用性の高いものである。