バイオメディカル・ファジィ・システム学会誌

表紙

原稿種別: 表紙
2012 年 14 巻 1 号 p. Cover1-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_Cover1

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(お知らせ)

原稿種別: 付録等
2012 年 14 巻 1 号 p. App1-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_App1

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バイオメディカル・ファジィ・システム学会の歴史

原稿種別: 付録等
2012 年 14 巻 1 号 p. App2-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_App2

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編集委員等

原稿種別: 付録等
2012 年 14 巻 1 号 p. App3-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_App3

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目次

原稿種別: 目次
2012 年 14 巻 1 号 p. Toc1-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_Toc1

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数理モデルに基づいた看護事故防止システム構築のための基礎研究

内宮律代, 工藤大明, 白濱成希, 高上僚一, 矢鳴虎夫

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 1-12
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_1

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本研究では,看護事故の大きな要因である看護師のストレスという感情面に着目し,数理モデル理論に基づき,ヒヤリハット事例について解析することで,看護事故を未然に防ぐ試みを行った.看護学と工学の立場から,看護師の「感情」を媒介変数として,マッピングのための変換マトリックスの要素をsigmoid曲線に類似した非線形関数をベースにして,その関数に重み付けを与えるという,2重構造の4次元マトリクスをもって定義した.その上で,それらの重みや関数のパラメータをシミュレーション実験を通じて模索研究し,現実的にも意味のある関数を見出し,ヒヤリハット事例の解析を行った.その結果,大雑把な関数設定を用いても看護事故を未然に防ぐためのシステムを構築しうる可能性があることがわかった.

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クラス密度の異なる球面SOM上のクラス境界の決定と可視化

松田充夫, 徳高平蔵

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 13-18
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_13

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We propose an approach to the determination of class borders on a SOM with non-equal class distributions. Our approach treats the class distribution as a variance-covariance matrix. The class distribution is expressed by a variance-covariance matrix and its decision border between the classes is determined from input data by using the eigenvalues and the corresponding eigenvectors of the matrices. Using the iris dataset of Fisher, it is shown that our approach allows the effect of non-equal class distributions on the decision borders to be successfully visualized in a qualitative and comprehensible manner.

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Visual Analog Scaleによる不快音聴取時の主観評価と心拍変動解析との相関

渡邉志, 安形将史, 秋田谷研人, 小川勇人, 松本有二, 冨田雅史, 近藤優輝, 武内諭右大, 森幸男

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 19-26
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_19

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不快音(黒板を爪でひっかいた音)を聴取させたときの主観評価についての調査をVisual Analog Scale(VAS)により実施し,合わせて測定した心拍変動(HRV)解析との相関を調べた.被験者として16名の男女に依頼し,不快音聴取中のVASによる主観評価を調査するとともに,耳たぶから測定した脈波情報のピーク間隔を抽出してFFT解析を行う手法によりHRV解析を行った.その結果,不快音聴取時のVASによる主観評価値とHRV解析による交感神経活動の指標値との間には相関関係が認められなかったが,VASによる主観評価値とHRVの変動係数との間に相関が認められた.

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重粒子線治療用高エネルギーイオンによるトラック構造の微視的研究

平山悟, 魚住裕介, 福留翔吾

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 27-36
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_27

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現在、がんに対する放射線療法として重粒子線治療が注目されている。本論文では、重粒子線の生物学的特性の解明や重粒子線治療の安全性向上に必要なイオントラック構造を微視的再現する事を目的として3次元モンテカルロコード作成を行った。最初に、水ターゲット中の二次電子追跡に必要な電子の反応断面積をMeV領域まで導出し、二次電子トラックを計算するプログラムを作成した。作成したプログラムで電子の飛程の計算値を検証し、導出した断面積が打倒である事を確認した。次に、二次電子追跡プログラムを元に高エネルギーイオンによるイオントラック構造の計算コードの作成を試みた。計算結果は巨視的な描像による既存の説明とは異なる傾向を示唆するものであった。

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ファジィ推論を応用した競技者評定の妥当性についての一考察 : 大学生アーチェリー選手の試合前の血圧・心拍及び気分からの検討

橋口泰武, 橋口泰一

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 37-43
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_37

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大学生アーチェリー選手を対象に,ファジィ推論を応用した競技者評定の妥当性について,試合時の成績と試合前の生理的指標(血圧・心拍)及び心理的指標(気分)をもとに,ファジィ推論(代数積加算重心法)によって算出された選手の評定値との関係から検討を行った.その結果,試合成績(順位)と試合前のファジィ推論による評定値は,成績(順位)の下位選手群に比べ上位選手群及び中位選手群で明らかに高い傾向が認められた.また,試合成績(得点)とファジィ推論による評定値との相関関係においては,正の相関関係を示し,負の相関関係はみられなかった.よって,試合前の選手の生理的・心理的状態から推測されたファジィ推論による選手の評定値は,大学生アーチェリー選手の競技者評定として応用できる可能性や妥当性が示唆された.

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強化学習とPSOに基づく教示知識の獲得

渡邊俊彦

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 45-52
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_45

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自律移動ロボットなどのインテリジェントエージェントを実現するための重要な要素技術の一つとして強化学習がある.強化学習は教師信号を用いずに報酬のみに基づいてスキルや知識を獲得する点で望ましい考え方である.しかし複雑なタスクの学習が必要となる実際の応用では強化学習の遂行のための膨大な試行の繰り返しが問題となる.この膨大な試行回数の低減は強化学習の重要な課題の一つである.筆者らは副報酬と忘却の機構を適用した強化学習エージェントへの教示方法を提案し,比較的単純なタスクを対象にして数値実験によりその有効性を示した.しかし,より複雑なタスクや複合的なタスクの強化学習においては,その効果が十分明らかになっているとは言い難い.そこで本研究では,より複雑なタスクの強化学習問題への教示の適用を対象として粒子群最適化の一つであるParticle Swarm Optimization(PSO)を用いて教示知識を獲得させる方法を提案し,車の山登りタスクとAcrobatタスクを対象とした数値実験により,提案手法の有効性を示した.

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色覚モデル変換による色覚障碍者の視認性予測

齋藤大輔, 斎藤恵一, 納富一宏, 東吉彦, 犬井正男, 斎藤正男

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 53-58
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_53

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我々はWebアクセシビリティを考慮するために,視認性予測を行ってきた.これまでは,若年者,高齢者および色覚障碍者それぞれの群についての検討であった.しかし,Webアクセシビリティを考慮するためには,視認性予測式を一つにする必要がある.そこで今回は,一つの予測式で視認性を予測するために,色覚モデルの変換を用いて色覚障碍者の視認性予測を試みた.その結果,P型色覚障碍者およびD型色覚障碍者の視認性予測結果と実測値との間に大きな差は確認されなかった.しかし,D型色覚障碍者の視認性予測結果は赤成分を多く含む色で視認性が低く判定される傾向がみられた.以上のことから,本手法を用いて視認性予測を行える可能性が示された.

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オプティカルフローを用いた非造影MR画像からの血行動態解析法

山本晃義, 金亨燮, タンジュークイ, 石川聖二

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 59-64
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_59

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Peripheral arterial disease (PAD) is caused to the lower extremity atherosclerotic disease. Its diagnosis is needed to obtain much kind of the information of vascular morphology as well as the blood flow information based on hemodynamics. The diagnosis of the PAD using magnetic resonance imaging equipment without contrast medium is available as a useful method on visual screening in clinical practice. In this paper, we propose a novel method for visualizing hemodynamics to arterial images obtained by a non-contrast enhanced magnetic resonance angiography based on the optical flow with the image pyramid processing on successive slice, and satisfied experimental results are obtained.

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周術期ストレス緩和への取り組み(1) : 鏡視下および開腹胆嚢摘出術前後のストレス度比較

本馬周淳

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 65-70
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_65

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目的:胆嚢摘出術において鏡視下手術群(L群)と開腹手術群(O群)の術前後の唾液アミラーゼ値から両手術のストレス度の違いを比較検討した。対象:2007年8月から2008年8月に、全身麻酔下(全麻)または全身麻酔+硬膜外麻酔(全麻+硬膜外)併用で胆嚢摘出術を施行した20例。L群:13例(男性7、女性6;平均年齢65歳)、O群:7例(男4、女3;平均年齢68歳)。方法:手術当日朝、手術翌日朝に唾液アミラーゼ値(KU/L)を測定した。測定機器にはCocolo Meter(ニプロ)を使用した。術後の症状、訴えは口答で聞き取りを行った。結果:手術前後ともにL群の唾液アミラーゼ値が低値であったが両群間に有意差はなかった。両群の唾液アミラーゼの平均値は、L群では術後に低下したが、O群では術後に上昇傾向を示した。L群の13例中仰臥位による腰痛や口渇を強く訴えた3例のみ術後アミラーゼ値が著明に上昇した。O群では全麻の3例が上昇、全麻+硬膜外麻酔の4例中2例は低下した。考察:鏡視下胆嚢摘出術は開腹術と比較してストレス度の低い手術であると思われた。唾液アミラーゼ値は術前不安および術後創痛の程度を反映していると考えられた。

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量子神経理論の基礎:古典と量子力学的情報 : 古典的情報理論から量子情報力学へ

松浦弘幸, 根本哲也, 久保田怜

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 71-76
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_71

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我々は,従来から有名な情報理論のベイズ定理を量子力学的方法を用いて書き換えた.それには,古典的な確率定理を全て確率演算子,確率振幅,そして,演算子に読み替える必要があった.古典的(従来のベイズ定理)と量子力学形式の最大の相違は,干渉項の有無である.量子力学的な表現では,初期状態ベクトルがたとえ純状態であっても,終状態では混合することを要求する.これは,純状態の重ね合わせの原理に相当する.ニューラルネットでは,この量子混合状態は,エファプスのような軸索間の干渉,また,神経終板,シナプス等が想定されている.神経の結合様式では,図式的には収束型であるが,数学的方法としては発散タイプの推計を行う事になる.結合部では多くの情報が混合するが,この中でも幾らかは以前の情報を保持している.この情報の拾い出しが量子力学の期待値を取ることに相当する.

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量子神経情報理論と量子ベイズ形式 : 古典的情報理論から量子情報力学へ

松浦弘幸, 久保田怜, 根本哲也

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 77-82
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_77

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我々は,収束点としての終状態ベクトルが多数存在する場合の量子ベイズ形式を考えた.各々の神経細胞からの雑音は,エファプスやシナプス間干渉を通して,通常の軸索伝導を修飾する.また,雑音が軸索伝導に対して,正しい情報伝達の強化(正しく伝達),または,弱化(誤りを起こす方向に作用)として作用する場合や,また,通信経路の途中で誤りを犯すタイプも考慮した量子ベイズを与えた.通信経路での誤りの有無に拘わらず,伝播演算子の定義法の軽度な変更のみで,量子ベイズ形式は同じ表現形式となった.古典的ベイズと量子ベイズ形式の相違は,干渉項の有無である.さらに,軸索間干渉であるエファプスを含めた相互作用の連関図は,終状態ベクトル|A_j^B>に収束する量子アアミダクジと形式的にも計算法も似てくる事が判明した.

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量子神経回路と古典的ニューラルネット,量子ベイズ計算 : 神経細胞の分極,脱分極,そしてポラリトンの情報動力学

松浦弘幸, 久保田怜, 根本哲也

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 83-87
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_83

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ポラリトンが近似的にはシュレディンガー方程式に従う.我々は状態ベクトルを用いて量子ネットワーク系を組み立て,複雑な系の特性を解析する有力な手段の一つとして摂動法を提案した.さらに,ポラリトンの量子力学的方程式を基礎として,古典的ニューラルネット理論を量子神経回路に書き換えを行った.元来,量子力学の基礎となる"重ね合わせの原理は,古典的ニューロネット理論と類似点も多く,両者の間に対応関係が成立する.しかし,量子神経回路理論の入出力は複素数であるが,他方,古典論の入出力は実数であり,このために神経細胞間での量子干渉効果は存在しない.ポラリトンを用いた量子ベイズ形式の表現を与えた後,第1層,第2層の状態ベクトルと伝播確率振幅の規則を定義した.この一連の規定により,多段的な量子神経回路や多様な形態の回路網への適応が可能となった.

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神経伝導の量子力学モデル-準粒子・ポラリトン理論 : 神経細胞の分極,脱分極,そしてポラリトンの仮説

松浦弘幸, 根本哲也, 久保田怜

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 89-96
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_89

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神経軸索で興奮伝導や量子干渉を伝える媒体として,準粒子・ポラリトンの存在を考えた.ポラリトンは神経軸索膜で活動電位に伴って発生する分極が量子的波動として,軸索上や軸索間に伝搬して行く状態を分極ベクトルの回転として量子モデル化したものである.量子的分極波がエファプスやシナプス干渉,興奮の伝導の媒介等,ミクロな視点からの神経電気現象を担い,この分極ベクトルの変動の伝播・ポラリトンが神経的電磁気現象を伝える情報担体である.準粒子としてのポラリトン質量は約10^<-25>Kg,スピン1の質量を持つ光子として表現される.裸のポラリトンの質量は,電子質量の1〜10倍程度(6.7×10^<-30>Kg)である.通常は,熱ノイズの擾乱に耐えるために,水和した状態で存在する.高々,10個程度の水分子が,裸のポラリトンに引き寄せられて準粒子を形成する.神経伝導のポラリトンが持つ基底状態の波長は1μmを中心に10μ〜0.6μmに存在する.ポラリトンは,シュレディンガー方程式やクライン・ゴルドン方程式に従う.Na+,K+の膜の内外への流入・流出が伝導原因のカレントを形成し,その効果を軸索方向や軸索外に伝搬するのが,媒介粒子ポラリトンの役割である.

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遺伝的アルゴリズムを用いたCT・MR画像の位置合わせ法

早田大地, 山村雄太郎, 金亨燮, タンジュークイ, 石川聖二, 山本晃義

原稿種別: 本文
2012 年 14 巻 1 号 p. 97-102
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_97

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近年,種々の異なるモダリティから得られる医用画像を用いた画像融合技術の応用としてフュージョンが提案され,一方のモダリティでは読影が困難な病変部を,他方のモダリティから得られる画像を重ね合わせて表示することにより,診断能の向上や効率化が図られるようになった.フュージョン画像の生成では,画像の位置合わせが重要となるが,その多くがマニュアル操作によるため,医師の負担増加や結果のばらつきが問題となっており,改善が求められている.本稿では,サイバーナイフでの手術における治療計画の作成時に必要となる,頭部のCTとMR画像とのフュージョン画像生成を行うための,画像位置合わせ法について述べる.手法としては,重心による初期位置合わせを行い,輪郭情報を用いた位置合わせを行った後,3次元空間上のVOI(Volume Of Interest)内の相互情報量が最大となる位置関係を単純GAにより求め,実データによる精度,処理時間の検討を行った.

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バイオメディカル・ファジィ・システム学会第25回年次大会 BMFSA2012のお知らせ

原稿種別: 付録等
2012 年 14 巻 1 号 p. App4-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/02

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_App4

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裏表紙

原稿種別: 表紙
2012 年 14 巻 1 号 p. Cover2-
発行日: 2012/05/30
公開日: 2017/09/04

DOIhttps://doi.org/10.24466/jbfsa.14.1_Cover2

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