fNIRS のための体動補正技術の系統的比較

A systematic comparison of motion artifact correction
techniques for functional near-infrared spectroscopy

Frontiers in Neuroscience,October 2012,Volume 6,Article 147

近赤外分光法(NIRS) は,光ファイバと頭皮との間の相対的な動きによって生じるアーチファクト信号の影響
を受けやすい.これらのアーチファクトは,特に運きを避けることが困難な被験者群では機能的なNIRS の有用
性に非常にダメージを与える.NIRS データから体動を除去するいくつかの手法が提案されている.本論文では,
我々は公開されている様々なNIRS の動き補正技術の有用性を,体動が含まれた20 のNIRS データにシミュレー
トされた機能的な活性化信号を加えたデータセットを使用して系統的に比較する.主成分分析,スプライン補間,
ウェーブレット解析,およびカルマン・フィルタリングのアプローチは相互に比較される.そして元に戻ったかの
精度はシミュレートされた血行動態関数(HRF) を用いた標準的なアプローチを使用する.我々がテストした4 つ
の動き補正技術は,平均二乗誤差(MSE) の有意な減少をもたらす.また,元に戻したHRF のコントラスト対雑
音比(CNR) は補正無しと比べ,有意に増加する.そして,体動の影響を取り除くプロセスについて比較した.ス
プライン補間はMSE の最大の平均減少(55 %) を示し,ウェーブレット解析はCNR の最高平均増加(39 %) を示
した.この分析に基づき,我々はfNIRS データ上の体動の影響を最小限に抑えるために動き補正技術(特にスプ
ライン補間やウェーブレット解析) の日常的な適用を推奨する.

near-infrared spectroscopy, functional near-infrared spectroscopy, NIRS, motion artifact, hemodynamic response

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