生体インピーダンスによる組織構造の推定に関する研究 セイタイ インピーダンス ニヨル ソシキ コウゾウ ノ スイテイ ニ カンスル ケンキュウ

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著者

    • 國井, 洋臣 クニイ, ヒロオミ

書誌事項

タイトル

生体インピーダンスによる組織構造の推定に関する研究

タイトル別名

セイタイ インピーダンス ニヨル ソシキ コウゾウ ノ スイテイ ニ カンスル ケンキュウ

著者名

國井, 洋臣

著者別名

クニイ, ヒロオミ

学位授与大学

徳島大学

取得学位

博士 (工学)

学位授与番号

甲第1114号

学位授与年月日

2000-03-26

注記・抄録

博士論文

生体組織のβ分散周波数領域における電気インピーダンスは組織構造を反映し,細胞内外に由来する特性を分離して表すことができる. 従って,生体インピーダンス情報は組織の構造的および生理機能的診断に役立つことが期待されている.この組織インピーダンスの周波数特性は通常,有限個のパラメータを含む式で表現されるが,これは一種の情報圧縮と見なすことができる. 最も代表的なものがCole-Cole円弧則とDavidson-Coleレムニスケイト円弧則であり,これは組織の緩和時間の確率的な分布を考慮したもので,4つのパラメータを用いて表している. 前述の2つの円弧則は簡単な形でβ分散の広い範囲の組織インピーダンスを表現するのに有効であるが,生体組織の平均的な特性だけを表すため,異なる2つ以上の組織を含む場合,それらの特性を分離して表現することは困難である.一方,集中定数回路は組織構造との対応ができるという利点を有しているが,3パラメータ等価回路は1つの緩和時間しか持っていないことや組織インピーダンスの部分特性,例えば低周波領域のみに適合する. そこで本研究では,対象とする組織が異質な多層組織の場合,緩和時間の確率的な分布の山が明らかに2つ以上存在することを想定して,組織構造との対応が可能で, かつ,β分散領域全体のインピーダンス特性に適合可能と思われる高次集中定数等価回路に着目した.実測データに含まれる緩和時間の確率的な分布の山の数は必ずしも分かっている訳ではなく,仮に等価回路の次数の方が低い場合は情報の圧縮になり,等価的な妥協値で組織を代表することになる. 与えられたインピーダンス特性に最小誤差で適合するように回路パラメータを決定する問題は逆問題の一種であるが,3パラメータ等価回路ではこれを代数的に解くことができる. しかしながら, 2つ以上の緩和時間を持つ高次回路ではパラメータとインピーダンス値は非線形関係にあるため,この方法を適用することはできず, 勾配法などの収束計算を用いなければならない.ここではパラメータ空間におけるインピーダンス誤差関数局面が最小値近傍で緩やかな特性(鍋底)を持っていることを考慮し,Levenberg-Marquardtアルゴリズム(以下,LMアルゴリズムと略す)を基本に,これを単純化した方法を用いた.本研究では組織インピーダンス特性を表す代表的な回路モデルとなる2~3の緩和時間を持つ4~6パラメータ等価回路を取り上げている. 研究の目的は与えられたインピーダンスデータからこれらのパラメータ推定の可能性を検討し,実測データに適用して,その有効性を検証することである.

目次

  1. 論文目録 / (0001.jp2)
  2. 論文内容要旨 / (0002.jp2)
  3. 目次 / p1 (0005.jp2)
  4. 1章 序論 / p3 (0006.jp2)
  5. 1.1 研究の目的 / p3 (0006.jp2)
  6. 1.2 生体インピーダンスの臨床応用の研究事例 / p7 (0008.jp2)
  7. 2章 生体の電気的特性 / p13 (0011.jp2)
  8. 2.1 生体の構造と電気物性 / p13 (0011.jp2)
  9. 2.2 生体の電気特性 / p15 (0012.jp2)
  10. 3章 生体インピーダンスの測定 / p20 (0015.jp2)
  11. 3.1 正弦波応答法 / p20 (0015.jp2)
  12. 3.2 パルス応答法 / p21 (0015.jp2)
  13. 3.3 2電極法 / p23 (0016.jp2)
  14. 3.4 3電極法 / p23 (0016.jp2)
  15. 3.5 4電極法 / p24 (0017.jp2)
  16. 3.6 各種の生体インピーダンスの実測結果・解析の例 / p25 (0017.jp2)
  17. 4章 生体の電気的等価回路 / p39 (0024.jp2)
  18. 4.1 3パラメータ等価回路 / p41 (0025.jp2)
  19. 4.2 Cole-Cole円弧則の等価回路 / p42 (0026.jp2)
  20. 4.3 4パラメータ等価回路 / p43 (0026.jp2)
  21. 4.4 5及び6パラメータ並列等価回路 / p45 (0027.jp2)
  22. 4.5 網目等価回路と単純化した直並列等価回路 / p48 (0029.jp2)
  23. 5章 3パラメータ及びCole-Cole円弧則の等価回路とパラメータ推定 / p50 (0030.jp2)
  24. 5.1 カーブフィッティング / p50 (0030.jp2)
  25. 5.2 パラメータ推定 / p52 (0031.jp2)
  26. 6章 4~6パラメータ並列等価回路のパラメータ推定 / p55 (0032.jp2)
  27. 6.1 規格化とパラメータ数 / p55 (0032.jp2)
  28. 6.2 パラメータ推定アルゴリズム / p57 (0033.jp2)
  29. 6.3 各パラメータの初期値 / p62 (0036.jp2)
  30. 7章 網目等価回路を単純化した直並列等価回路のパラメータ推定 / p63 (0036.jp2)
  31. 7.1 回路の単純化 / p63 (0036.jp2)
  32. 7.2 パラメータ推定 / p63 (0036.jp2)
  33. 7.3 パラメータの初期値 / p64 (0037.jp2)
  34. 7.4 Cole-Cole円弧の特性を示す等価回路への対応 / p64 (0037.jp2)
  35. 8章 パラメータ推定の結果 / p66 (0038.jp2)
  36. 8.1 6パラメータ並列等価回路に対する推定 / p66 (0038.jp2)
  37. 8.2 網目等価回路を単純化した直並列等価回路に対する推定 / p76 (0043.jp2)
  38. 9章 結論 / p80 (0045.jp2)
  39. 謝辞 / p82 (0046.jp2)
  40. 参考文献 / p83 (0046.jp2)
  41. 本研究に関連する発表論文 / p90 (0050.jp2)
15アクセス

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000188657
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000188940
  • DOI(NDL)
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 000000352971
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
    • NDLデジタルコレクション
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