Spectratech OEG シリーズ functional NIRS 装置向け

OBJ 用 3D 座標変換ソフトウエア
Model：Spectratech OEG-3DXYZ-OBJ
最近、fNIRS での測定にあたって、賦活位置が被験者のどの部位であるかを明示する要求が多くなってきています。装着した各センサーの三次元座標を従来は高価な磁気式の三次元デジタイザーで取得し、その座標を標準脳あるいは該当被験者のＭＲＩ画像等にフィッティングして部位特定するしか手段がありませんでした。
昨今、スマホの動画あるいは写真から３D モデルを生成する方法が各段に発達してきました。そこで、弊社ではセンサーを装着した被験者をこのスマホを使い撮影し得られた 3D モデルから各センサーの三次元座標を、安価でかつ精度よく取得する方法を開発しました。
当 OBJ 用 3D 座標変換ソフトウエア、Model: Spectratech OEG3DXYZ-OBJ は弊社研究目的用 functional NIRS 装置 OEG シリーズでご利用いただける３D 座標変換ソフトウエアです。
Apple 社の iPhone で撮影した動画や写真から３D モデルを作成するソフトウエアが無料あるいは低価格で各種市販されています。こうした３D スキャナソフトウエアを使って OEG シリーズのセンサーを被験者に装着した状態を撮影し３D モデルを作成。この 3D モデル（OBJ ファイル）を入力して簡易な操作で各センサー出光部（LD、エミッターとも呼ぶ）並びに受光部（PD,ディテクターとも呼ぶ）の三次元位置情報を取得するソフトウエアです。
得られた三次元位置情報は NIRS-SPM（1）で、そのまま読み込むことができます。また弊社が提供するフリーソフトウエア Spectratech OEGSNIRF Converter（2）を使って標準フォーマット SNIRF（3）に変換すれば、HOMER3/Atlas Viewer（4）で読むことができます。又、若干の修正を加えることで SPM for fNIRS Toolbox（5）で読むことができます。いずれの解析ソフトでも、本ソフトウエアで提供する三次元位置情報と、OEG シリーズが出力するヘモグロビン変化データを合わせて読み込むことで、標準脳座標系へフィッティングして解析/表示等を行うことができます。
現在、当ソフトウエアでは Apple 社の iPhone 上で動作する３D スキャナソフトウエア WIDAR（6）,RealityScan（7）を紹介しています。

特徴・iPhone8 以降のいずれの機種でも計測できます。
・iPhone で撮影するだけで、被験者の脳賦活位置を特定するための各センサーの 3D 座標を得ることができます。
・NIRS-SPM のフォーマットに従った 3D 座標を出力します。
・測定精度は産総研が提供する標準頭（8）と iPhone8plus を使っての検証で、誤差±2ｍｍ程度と実用範囲です。
・Spectratech OEG-17APD, OEG-17H, OEG-16, OEG-16H, OEG-SpO2 に対応しています。

3D 撮影から標準脳へのマッピングまでの概略の流れ
MeshLab（9）で頭部抽出

iPhone で 3D 撮影
WIDAR
RealityScan

Spectratech OEG-3DXYZ-OBJ
センサーの３次元位置情報を取得

新発売

出来上がった３次元位置情報を確認

各解析ソフトで脳表にマッピング

構成と動作環境
OBJ 用 3D 座標変換ソフトウエア Model:Spectratech OEG-3DXYZ-OBJ は下記から構成されています。
１） OBJ 用 3D 座標変換ソフトウエア CD-ROM
１枚２） 取扱説明書（本書）１冊
３） ライセンスシール（１，５，１０ライセンス）
１式
計測を行う為には以下の装置ならびにソフトウエアが別途必要となります。
・Apple 社の iPhone (8 以降で Wi-fi 接続できる機種）
1台
・iPhone に取り付けれる照明用ライト (推奨)1式
・iPhone 用ジンバル（手振れ防止装置）(推奨)
1式；ジンバルには照明付もあります
・WIDAR 又は RealityScan 3D スキャナソフトウエア
1式・MeshLab（9）1式・Windows PC
1台
本ソフトウエアは iPhone からの e メールを受信できる Microsoft 社の Windows10 あるいは 11 が搭載され、解像度 1368x768 画素、CPU がIntel i5 以上、メインメモリー８GB 以上のパソコンでご利用いただけます。

測定精度確認
測定精度は産総研が提供する標準頭と iPhone8plus を使っての検証で下記のような結果を得ています。
実物での実測値：

31.7mm

当ソフト出力換算値：30.7mm
誤差:-1.0mm

検証方法：３D モデルから得られた右耳（AR）、左耳（AL）点の３D 座標(単位無し)間の距離を実測値(150.0mm)に合わせ、同じく得られた各センサー位置の３D 座標間距離を換算計算。

実物

３D モデル

注(１)：NIRS-SPM MATLAB（10）ベースの fNIRS データ解析用のフリーソフトウエアです。
https://www.nitrc.org/projects/nirs_spm/
注(２)：Spectratech OEG-SNIRF Converter
https://www.spectratech.co.jp/customer/SNIRFconv/SNIRF_Catalog.pdf
注(３)：SNIRF：fNIRS の普及を願って出来たコミュニティの皆さんが標準化作業している計測データフォーマットです。
Introduction to the shared near infrared spectroscopy format - PubMed (nih.gov)
注(４)：HOMER3/Atlas Viewer MATLAB ベースの fNIRS データ解析用のフリーソフトウエアです。
Homer and AtlasViewer – openfnirs
注(５)：SPM for fNIRS Toolbox
SPM12/MATLAB ベースの fNIRS データ解析用のフリーソフトウエアです。
https://www.nitrc.org/projects/spm_fnirs/
注(６)：WIDAR iPhone で動作する３D スキャナソフトウエアです。フリーソフトウエアです。
https://www.widar.io/ja
注(７)：RealityScan iPhone で動作する３D スキャナソフトウエアです。フリーソフトウエアです。
https://apps.apple.com/jp/app/realityscan-3d-scanning-app/id1584832280注(８)：標準頭：国立研究開発法人産業技術総合研究所人工知能研究センターが公開している平均頭部ダミーのことです。
https://www.airc.aist.go.jp/dhrt/archives/centered/facedummy/index.html
注(９)：MeshLab：フリーソフトウエアの中では最も定評のある 3D メッシュ処理ソフトウエアです。
https://www.MeshLab.net/
当ソフトは操作方法の説明が WEB 上に多数掲載されています。
注(10)：MATLAB：mathworks 社が販売している技術計算言語で各解析ソフトウエアはこの言語の上で動作します。
Version 管理をよく把握して使わないと各解析ソフトウエアは正しく動作しません。
https://jp.mathworks.com/products/matlab.html
注(11)：Apple Computer,Inc.、iPhone は米国 Apple 社の登録商標です

ご使用にあたって
本装置はお客様の研究目的用に開発された製品です。その他のご利用方法は固くご遠慮願います。製品の改良その他により予告なく適宜改訂されます。

株式会社スペクトラテック
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