Development of non-invasive monitoring intracranial pressure device based on intracranial resonance characteristics
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21K09173
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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 56010:Neurosurgery-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
降旗 建治 信州大学, 医学部, 特任准教授 (90021013)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本郷 一博 信州大学, 医学部附属病院, 特任教授 (00135154)
後藤 哲哉 信州大学, 医学部, 特任准教授 (30362130)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 非侵襲的頭蓋内圧モニタ / 伝達関数 / 頚動脈圧脈波 / 微差圧センサ / 外耳道内圧脈波 / 頭蓋内共振特性 / 頸動脈圧脈波 / 差圧センサ / 呼吸変動波形 / 自発呼吸器変動 / 頭蓋内共振現象 / 脳圧亢進症状 |
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| Outline of Research at the Start |
現在行われている頭蓋内圧（ICP）測定は、ICPセンサの設置や脳室ドレナージなど侵襲的な方法が主流である。現時点では、緊急医療現場で即座にICPを測定できる医療機器はない。
緊急医療現場でも使用できる非侵襲的ICPモニタが外耳道内圧（EACP）脈波信号解析から実現できるかどうかを検討した結果、頭蓋内共振現象がEACP信号に含まれていることが明らかになってきた。
EACP脈波による非侵襲ICPモニタの精度向上を目指して、侵襲的ICPモニタを設置した患者を対象に臨床試験を実施し、新たに呼吸データが頭蓋内圧測定の補正用としての有効性、およびその頭蓋内共振特性に基づいた生体信号解析法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
伝達関数は入力（頚動脈圧脈波CdiffP）と出力（外耳道内圧脈波EACP）をつなぐ関数であり、微分方程式がかけ算で解け、簡単にシステムを結合でき、および簡単に周波数解析できる特徴を持っている。「頭蓋内共振特性NRF」は、この伝達関数法が医療現場で適用できれば簡単に求めることができるはずである。
研究の初期段階で使用した頚動脈圧センサは、外圧を加えるトノメトリー法を採用した。しかし、外力を加えるそのセンサを患者の頚部位総頚動脈上に設置することは、解剖学的に内頚動脈と総頚動脈との位置関係が左右ともに動静脈が部分的に重なっているため、脳圧を上昇させる恐れがある。そこで、外力を加えないでも頚動脈波形が測定できる頚動脈センサの開発は急務である。
本年度は、「ピエゾ抵抗カンチレバーを使用した差圧センサ」を利用した頚動脈脈波センサ(CdiffP)が①「外力を加えなくても脈波形が測定できるかどうか」②「頭蓋内からの反射特性が明確に表れているかどうか」③「伝達関数法が適用できるかどうか」を明確にするために、健常者（男性8名、女性2名）を対象に姿勢変化（仰臥位0度と半座位30度）時の臨床試験（CdiffPおよびEACP測定）を実施した。
その結果、有効データ数31が得られ、外力が無い貼付状態でも反射特性の影響を受けた頸動脈脈波信号が観測でき、伝達関数法を適用した結果（平均値と標準偏差値）、仰臥位0度の場合：実測頭蓋内共振周波数MNRF=19.36±2.32Hz、推定頭蓋内圧PICP=13.58±2.76cmH2O、および半座位30度の場合：MNRF=12.97±1.66Hz、PICP=6.08±1.16cmH2Oが類推できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は、コロナ禍のためにインフォームドコンセントにおける印鑑が必要な家族同意等を得ることが困難になり、特に頭蓋内圧が高い患者を対象とした「侵襲頭蓋内圧センサによるMICPデータと非侵襲頭蓋内モニタによるPICPデータ」を得るための新たな臨床試験を実施することが困難であった。そのため、測定精度検証に必要なデータの獲得は大幅に遅れているのが現状である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、医療現場で安心安全に安定したデータが取得できる新たな「頚動脈差圧脈波センサと外耳道内圧センサ」を備えた非侵襲頭蓋内圧モニタ2号機を試作している。
臨床試験は、侵襲頭蓋内センサを装着した患者さんばかりでなく、緊急時にICPが高そうな患者さんにも我々の非侵襲頭蓋内圧モニタだけの場合を含めなるべく多くの患者数を得るように工夫する。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
