遠隔手術支援のための電磁誘導型触覚伝達システムの開発

远程手术支持电磁感应触觉传输系统的开发

基本信息

批准号：
16680023
负责人：
出町和之
金额：
$ 12.56万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究においては、複数の双極子モデルを用いた電流源の推定法のための逆問題計算アルゴリズムの確立がもっとも重要となる。そこで平成18年度は、空問分解能の良い拡がりを持った磁気双極子(磁場源)の位置およぴベクトルを推定できる手法を開発することを目的とし、次の2点を実施した。(1)逆問題解析方法として、遺伝的アルゴリズムとシフティングアパチャー法を組み合わせた方法を新たに提案し、推定を行った。電流源が離れて存在する場合には、同一のボクセルに推定することができ、空間分解能1mm以下の良い推定結果が得られた。2個の磁気双極子(磁場源)が近接する時も、分離して推定することが出来た。更に、極狭い領域に拡がりを持つ電流源が存在する場合には、現状の装置では細かな電流の流れを可視化表現できない。しかし、今回開発したコードを用いることでは、他の手法でよくあるように複数の電流ダイポールが1つに重なった巨大な電流ダイポールが現れてしまう結果とは異なり、複数の電流ダイポールによる拡がりを表現できた。(2)また、磁気マーカ、ホールセンサアレイ、PCから構成される磁場源推定装置を製作し、センサアレイによって計測した磁場分布をから磁気双極子の三次元位置と向きを連続的に推定するツールを開発した。位置推定には非線形最小二乗法を用いている。センサアレイからの高さ60mm以下の範囲内では2±1mm精度でマーカの位置推定が可能だった。

在这项研究中，最重要的是建立一种逆问题计算算法，用于使用多个偶极子模型来估计电流源。因此，2006年，我们开展了以下两项任务，旨在开发一种能够估计磁偶极子（磁场源）位置和矢量、具有良好空间分辨率和扩展性的方法。 (1)作为逆问题分析方法，我们提出了一种结合遗传算法和平移孔径法的新方法，并进行估计。当电流源相距较远时，可以对同一体素进行估计，获得了空间分辨率在1 mm以下的良好估计结果。即使两个磁偶极子（磁场源）彼此靠近，也可以单独估计它们。此外，如果存在分布在极窄区域的电流源，则电流设备无法可视化微小电流。然而，通过使用这次开发的代码，与通常导致多个电流偶极子重叠成一个的巨大电流偶极子的其他方法不同，我能够表达由于多个电流偶极子而引起的扩散。 (2)我们还创建了由磁标记、霍尔传感器阵列和PC组成的磁场源估计装置，它是一种根据磁场分布连续估计磁偶极子的三维位置和方向的工具由开发的传感器阵列测量。非线性最小二乘法用于位置估计。在距传感器阵列 60 毫米或更小的高度范围内，可以以 2 ± 1 毫米的精度估计标记位置。