tamura_hiroto

研究背景、概要、目的

　CT検査などで造影剤を使用する際、稀にアナフィラキシーショックなどのアレルギー反応を引き起こすことがあるため、患者の継続的な状態監視が不可欠である。しかし、CT室内のような特殊な環境下では、直接的な観察や従来の接触型生体信号計測機器を使用することが困難であるという課題が存在する。
　そこで本研究では、カメラで撮影した顔の動画データから、ヘモグロビンの特定の波長の光を吸収する特性を利用して脈波信号を抽出し、機械学習を用いて非接触で心電図（ECG）波形を推定するシステムを開発する。
　特に、RGB全成分を用いた色差アプローチにより環境光変動の影響をキャンセルし、CNN（畳み込みニューラルネットワーク）を用いることで、測定が困難な環境下でも患者の急変を検知できる高精度な波形推定の実現を目指す。

参考文献

・A. Kodaira, Y. Nakai, C. Noda, K. Moriya, H. Sato, and K. Kato, “On the time of occurrence of contrast agent side effects and fasting time in CT examination,” Journal of the Japan Association of Radiological Technologists, vol. 66, no. 4, pp. 347-352, 2019. (in Japanese)
・W. Verkruysse, L. O. Svaasand, and J. S. Nelson, "Remote plethysmographic imaging using ambient light," Optics Express, vol. 16, no. 26, pp. 21434-21445, 2008.
・G. Takano and Y. Ohta, "Heart rate measurement based on a temporal variation in facial color," in Proc. 2nd IAPR Conf. on Machine Vision Applications (MVA), 2007, pp. 254-257.
・M. Z. Poh, D. J. McDuff, and R. W. Picard, "Non-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation," Optics Express, vol. 18, no. 10, pp. 10762-10774, 2010.
・S. T. M. Šprljan, N., "Remote heart rate measurement from face videos: a review," IET Computer Vision, vol. 11, no. 7, pp. 544-555, 2017.
・Z. Yu, X. Li, and G. Zhao, "Remote-PPG-based vital sign measurement: a survey," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 70, pp. 1-18, 2021.
・A. D. Droitcour, V. M. Lubecke, J. Lin, and O. Boric-Lubecke, "A microwave-based sensor for the remote monitoring of vital signs," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 52, no. 3, pp. 963-971, 2004.
・A. Shrivastava and S. S. Chickerur, "PPG to ECG Conversion Using a Modified U-Net Architecture," in Proc. IEEE 5th International Conference on Computing, Communication and Security (ICCCS), 2020, pp. 1-6.
・B. Kim, J. H. Lee, and J. M. Lee, "Generative Adversarial Networks for ECG Synthesis from Photoplethysmogram," in Proc. 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2019, pp. 6461-6464.
・M. Yoshizawa, N. Sugita, E. Yuda, A. Tanaka, N. Homma, and T. Yambe,“Possibilities and limitations of video plethysmography as wear"less"-monitoring,” Jpn. Soc. Med. Biol. Eng. Annu. Conf. Proc., vol. 58, Proc., pp. 542–543, 2020. (in Japanese)