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Visualization of swallowing movements for pathological evaluation and treatment of dysphagia

Research Project

Project/Area Number 19K09848
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
Research InstitutionKochi University

Principal Investigator

Hyodo Masamitsu  高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 教授 (00181123)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 畠山 豊  高知大学, 教育研究部医療学系連携医学部門, 教授 (00376956)
弘瀬 かほり  高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 助教 (20527709)
長尾 明日香  高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 助教 (30646021)
道脇 幸博  昭和大学, 歯学部, 兼任講師 (40157540)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords嚥下運動の可視化 / コンピュータシミュレーション / 嚥下障害の病態評価 / 4次元表示 / 嚥下運動 / 可視化 / 立体形状モデル / CT画像 / 嚥下障害 / コンピューターグラフィクス / シミュレーション / 高解像度マノメトリー検査
Outline of Research at the Start

1)嚥下時の嚥下器官を多列検出器CT装置により高速撮影し、そのDICOMデータから立体構築ソフトおよび3D-CG作成ソフトを用いて、患者毎に嚥下器官の運動をCG画像として可視化する。
2)高解像度マノメトリー検査により嚥下時の鼻咽腔~頸部食道内圧を連続的に計測し、その圧トポグラフィーと内腔インピーダンスを解析する。
3)上記の結果をもとに、嚥下障害の病態を時間軸を含めた嚥下器官の4次元運動の異常として定量的に明らかにする。それを基に、リハビリテーション手技の選択や外科的治療の適応など最適な治療法選択に結びつける。

Outline of Final Research Achievements

Swallowing is a movement in which the oral cavity, pharynx, larynx, and esophagus cooperate to transfer food into the esophagus while protecting the airway. Visualization of the swallowing movement is an effective way to elucidate the mechanism of this motion. Therefore, we have been working to elucidate the mechanism of swallowing using computer simulation technology.
In this study, we used Swallow vision. A bio-mathematical model was created based on medical images, and the motion of the swallowing organ was displayed in 4D images. The physical properties of food were defined by the mathematical model, and fluid motion analysis was performed using the EMPS method. From these data, the movements of the relevant organs and the bolus were visualized, and a computer simulation integrating both was performed for the evaluation and treatment of dysphagia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本手法により、これまでの研究手法では困難であった嚥下運動の4次元的観察が可能になった。また、嚥下時の食物の流跡とせん断速度を解析することができる。これにより嚥下障害の病態を客観的に把握でき、嚥下リハビリテーション、食品の物性調整、嚥下機能改善手術などによる治療効果の予測にも有用である。侵襲が少ない嚥下機能の新たな評価法として臨床応用が期待できる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (75 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (36 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 18 results,  Open Access: 11 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 10 results) Book (9 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A Case of Esophageal Motility Disorder Successfully Treated by Isosorbide Dinitrate and Chinese Herbal Medicine (Shakuyaku-kanzo-to)2022

    • Author(s)
      梶山泰平、兵頭政光
    • Journal Title

      Nihon Kikan Shokudoka Gakkai Kaiho

      Volume: 73 Issue: 4 Pages: 279-285

    • DOI

      10.2468/jbes.73.279

    • ISSN
      0029-0645, 1880-6848
    • Year and Date
      2022-08-10
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    • Author(s)
      兵頭政光
    • Journal Title

      JOHNS

      Volume: 38 Issue: 5 Pages: 549-553

    • DOI

      10.24479/ohns.0000000136

    • ISSN
      0910-6820
    • Year and Date
      2022-05-01
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    • Journal Title

      耳鼻咽喉科・頭頸部外科

      Volume: 94 Issue: 5 Pages: 256-261

    • DOI

      10.11477/mf.1411203017

    • ISSN
      0914-3491, 1882-1316
    • Year and Date
      2022-04-30
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    • DOI

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    • DOI

      10.5631/jibirin.115.223

    • NAID

      130008165496

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      Volume: 124 Issue: 12 Pages: 1584-1589

    • DOI

      10.3950/jibiinkotokeibu.124.12_1584

    • NAID

      130008139497

    • ISSN
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      2021-12-20
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      Volume: 13 Issue: 12 Pages: 840-840

    • DOI

      10.3390/toxins13120840

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      130008123309

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      特許
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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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