An alarm device development using micro orbital vibrations for complications during endoscopic sinus surgery
| Project/Area Number |
20K09721
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
伊藤 伸 順天堂大学, 医学部, 准教授 (80365577)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 内視鏡下副鼻腔手術 / ESS / 副損傷 / PVDFフィルム / マイクロデブリッター |
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| Outline of Research at the Start |
内視鏡下副鼻腔手術(以下ESS）は鼻科学領域では一般的な手術法であるが副損傷の報告も多い。我々の研究では、ESS時に使用するマイクロデブリッター（以下MD）が軟部組織の切除時に特徴的な振動が生じることを発見し、その振動が眼窩にも伝播することに着目してきた。その振動を計測・解析することにより、処置の危険度を手術施行部の変化と共にリアルタイムに術者に伝えるところに独自性がある。これらを実現するシステムは、フィルム状の振動センサと信号入出力機器、制御用PCからなる簡単・安価なものである。実用化されれば、ESS時に必須な設備として多くの施設で用いられることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
内視鏡下副鼻腔手術（以下ESS）は慢性副鼻腔炎を代表とする鼻・副鼻腔疾患の標準的治療として位置づけられているが、様々な医原性副損傷を来すことが報告されている。これら副損傷で最も多いのは、眼窩副損傷であり、とりわけ眼窩内側壁損傷が最多である。眼窩内側壁損傷を来した場合でも、眼窩侵入などの軽度障害であれば、眼球運動障害や視力障害を引き起こす可能性は低いが、マイクロデブリッター（以下ＭＤ）のようなpowered instrumentを使用して副損傷が生じた場合には、外眼筋損傷などの高度障害が引き起こされることが予想される。我々は、PVDFフィルムによる眼窩振動測定で得られた計測値が眼窩損傷の危険察知の指標となり得るか検討している。両側の眼瞼にPVDFフィルムを貼付しMDが篩骨洞操作時にもたらす振動を測定する。篩骨洞の中鼻甲介側でのMD操作を安全状態、眼窩内側壁でのMDの操作を危険状態と定義して、測定で得た振幅値の左右の比を解析し、80 Hz、160 Hz帯域の振幅比の大きさに注目することで危険状態と安全状態の判別を試みている。COVID-19の感染状況が改善を認め、他施設の協力者が安全に手術室への入室が可能と判断し、2023年1月19日より実際の計測を開始することができた。2024年4月の段階で9症例の計測を行った。初期に施行した3例では記録されたMD振幅値と補正のための振動子の振幅値の合計が、想定していた解析可能な数値を超えてしまっていたため再度評価できるか検討を行う予定である。その後の6症例では1例がMDの特徴的な波形が得られなかった。2例では危険と安全状態の判別がある程度可能であった。1例で安全と危険状態の判別が困難であった。残り2例は現在解析中となっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
両側の眼瞼にPVDFフィルムを貼付し、MDが篩骨洞操作時にもたらす振動を測定している。手術中の動画と振動波形を同時に録画記録する。術者はMDが安全状態（篩骨洞中鼻甲介側）での操作か、危険状態（篩骨洞眼窩内側壁）での操作か機材担当の協力者にリアルタイムに伝え、術直後に一緒に動画を振り返りながら解析すべき時間帯を協議した。また、左右のPVDFフィルムには感度に差が生じることが分かっており、前額の正中に加振器を貼付しMDが作動すると同時、MDが作動する都度に加振して補正を行った。篩骨洞操作時の80 Hz、160 Hz帯域の振幅比に注目することにより危険と安全状態の判別を試みている。COVID-19の感染状況が改善したため、2023年1月19日より実際の計測を開始することができた。2024年4月の段階で9症例の計測を行っている。初期に施行した3例では記録されたMD振幅値と補正のための振動子の振幅値の合計が、想定していた解析可能な数値を超えてしまっていたため再度評価できるか検討を行う予定である。その後の6症例では1例がMDの特徴的な波形が得られなかった。2例では危険と安全状態の判別がある程度可能であった。1例で安全と危険の判別が困難であった。残り2例は現在解析中となっている。現在、安全状態と危険状態のデータを収集している最中であるため、機械学習による安全予知に関する検討は行えていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
定期的に測定を継続し研究を推進していく。実施症例数を増加させるため、術中の計測器材操作（動画記録と並行したプログラム操作）を研究協力者の援助なく、自己で行う事もミーティングで話し合ったが、計測器材の操作は専門的な知識が必要であり、計測中のトラブルにも迅速に対応するためには、同機材やプログラムに造詣の深い電気通信大学小池研究室の関係者からの協力が不可欠であると判断した。今後もESS術者と技術関係者が連携して測定を推進していく予定である。また、測定した症例の結果の中には、MD振幅値と補正のための振動子の振幅値の合計が、想定していた解析可能な数値を超えてしまっていた症例も存在するため、再度解析可能か評価する予定である。安全と危険状態のデータが出揃えば、機械学習を用いて、それらの振動データを学習することによってMDの振動特徴による安全状態と危険状態の予知判別ができるか試みる予定である。
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Report
(4 results)
Research Products
(16 results)
