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Development of swallowing function evaluation method using multichannel surface EMG signals of suprahyoid and infrahyoid muscles

Research Project

Project/Area Number 18H03557
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

Sasaki Makoto  岩手大学, 理工学部, 准教授 (80404119)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 玉田 泰嗣  長崎大学, 病院(歯学系), 助教 (50633145)
柴本 勇  聖隷クリストファー大学, リハビリテーション学部, 教授 (30458418)
中山 淳  一関工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70270212)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
Keywords嚥下機能 / 舌骨上筋群 / 舌骨下筋群 / 多点表面筋電図 / 深層学習 / 機械学習 / 人工知能 / 嚥下障害 / 多チャンネル表面筋電図
Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a novel method for evaluating swallowing function that focused on changes in the movement of swallowing-related organs, which slightly occur depending on swallowing conditions, using surface electromyography (sEMG) signals from the suprahyoid and infrahyoid muscles. First, we measured the sEMG signals during the following four swallowing conditions: combining two bolus volume (1 and 6 mL water) and two techniques (normal and effortful swallow). Then, we compared the differences in swallowing pattern changes between young and elderly individuals using a combination of deep convolutional neural networks and kernel principal component analysis. Accordingly, our results found that significant differences between young and elderly individuals. These significant differences indicate differences in their ability to change swallowing patterns depending on swallowing conditions, and they may reflect an age-related decline in swallowing function.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

嚥下機能の精密検査には,X線透視下で食塊や口腔・咽頭の動きを観察する嚥下造影検査(VF)があるが,放射線被曝や造影剤誤嚥などのリスクを伴うため,検査対象者は嚥下障害が強く疑われる人もしくは既に重症化している人に限られる.これに対して,舌骨上筋群と舌骨下筋群の筋活動に基づく本提案手法は,嚥下方法や一回嚥下量などの異なる条件下で嚥下時sEMG信号を計測するだけで,嚥下機能の加齢変化を捉えることができる.そのため,自覚困難な機能低下の検出や,嚥下障害予備軍の早期発見に応用でき,健康寿命延伸への貢献が期待される.

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (61 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (49 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results) Patent(Industrial Property Rights) (7 results)

  • [Journal Article] Fundamental study on a method for evaluating swallowing function using swallowing pattern images2021

    • Author(s)
      鎌田勝裕,佐々木誠,鈴木雅大,横浜裕太,玉田泰嗣
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 87 Issue: 901 Pages: 21-00166-21-00166

    • DOI

      10.1299/transjsme.21-00166

    • NAID

      130008091943

    • ISSN
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      臨床バイオメカニクス

      Volume: 41 Pages: 313-319

    • NAID

      40022375621

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      Volume: 9 Issue: 0 Pages: 10-20

    • DOI

      10.14326/abe.9.10

    • NAID

      130007791042

    • ISSN
      2187-5219
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      Mechanical Engineering Journal

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 19-00076-19-00076

    • DOI

      10.1299/mej.19-00076

    • NAID

      130007798598

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      Volume: 6 Issue: 6 Pages: 19-00144-19-00144

    • DOI

      10.1299/mej.19-00144

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      130007762308

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      2187-9745
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      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 嚥下パターン画像の類似度を用いた嚥下機能評価方法及びそのシステム2020

    • Inventor(s)
      佐々木誠,鈴木雅大
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木誠,鈴木雅大
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-146438
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 耳周辺装着具2020

    • Inventor(s)
      佐々木誠,米田直輝
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木誠,米田直輝
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-154659
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 摂食嚥下機能評価方法及び摂食嚥下機能評価システム2020

    • Inventor(s)
      佐々木誠,村上千晃
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木誠,村上千晃
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-042502
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 嚥下機能評価法及び嚥下機能評価装置2018

    • Inventor(s)
      佐々木誠,鈴木雅大,中居志紀也
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木誠,鈴木雅大,中居志紀也
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-105082
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 舌接触器具2018

    • Inventor(s)
      佐々木誠,佐々木将瑛
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木誠,佐々木将瑛
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-156980
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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