嚥下CTを用いた食塊の流体力学的特性と流動メカニズムの解明

• Project/Area Number: 22K17608
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 勢井 洋史 山形大学, 工学部, 研究員 (40601034)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 嚥下CT / 伸長粘度 / 流体力学

Outline of Research at the Start

本研究では異なる病態の嚥下障害患者に対して嚥下CTを用いた食塊の流体力学的特性の解明を行い、『食塊の流れ』のメカニズムを明らかにすることを目的とする。
本研究により誤嚥に直結する『食塊の流れ』のメカニズムを明らかにすることで、より安全な経口摂取の実現（患者還元）と誤嚥性肺炎による死亡者数の減少（社会還元）が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

増粘剤を混ぜた液体のとろみは、2021 年に日本摂食嚥下リハビリテーション学会が発表した嚥下調整分類 2021で「薄いとろみ」「中間のとろみ」「濃いとろみ」の 3 段階に分類されている。この分類はせん断粘度を主な指標の 1 つとしている。せん断速度 50 s-1 は、口腔内でのせん断速度の値に近いが、咽頭を通過するときのせん断速度は50 s-1 より格段に大きい。したがって、咽頭を通過するときのせん断粘度の値は学会基準の値よりも小さくなる.以上のことから、とろみの分類において粘度の指標がせん断粘度だけでは不十分であると考える。また液状食品が咽頭を通過する時、せん断流動と伸長流動の両方が存在する流れになっているので、伸長粘度も考慮することが望ましい。伸長粘度は液状食品の粘度特性として、せん断粘度と同じように重要であることが考えられているが、伸長粘度の測定には適切な測定装置がないため測定が困難であり測定例も少ない。そこでまず、伸長粘度の点からとろみの分類を検証するために、市販の増粘剤の一軸伸長粘度を測定した。今回，以下の結論が得られた。
・予備実験で作成した装置で、非ニュートン流体の伸長粘度を測定することができた. しかし、伸長粘度が非常に高い場合はその測定は困難であった。そのため別の理論を用いた実験装置が必要である。
・非ニュートン流体の伸長粘度と濃度の関係については、濃度が増すほど伸長粘度が大きくなる傾向があるが、試料によっては伸長粘度の値に上限がある。
・非ニュートン流体の伸長粘度とヘンキーひずみについては、ヘンキーひずみが大きくなる中で伸長粘度が増加、減少するという変化を示した。
・異なる試料が同様なせん断粘度特性を示しても、伸長粘度特性は異なる可能性があることがわかった。そのためとろみの段階の分類には伸長粘度も考慮するべきである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

予備実験の調整に時間を要したため

Strategy for Future Research Activity

臨床データ、おもに嚥下CTのデータ解析を行う

Research Products

• [Journal Article] 喉頭摘出術後患者の合成音声を用いた代用音声の満足度調査 (2023)
  • Author(s): 飴矢 美里 , 三谷 壮平 , 勢井 洋史 , 木谷 卓史 , 西尾 直樹 , 羽藤 直人
  • Journal Title: 喉頭 Volume: 35 Pages: 148-154
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The dynamics of deglutition during head rotation using dynamic 320‐row area detector computed tomography (2023)
  • Author(s): Kochi Kazutaka、Sei Hirofumi、Tanabe Yuki、Yasuda Kazunori、Kido Teruhito、Yamada Hiroyuki、Taguchi Aki、Hato Naohito
  • Journal Title: Laryngoscope Investigative Otolaryngology Volume: 8 Issue: 3 Pages: 746-753
  • DOI: 10.1002/lio2.1082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cricotracheostomy for patients with severe COVID-19: A case control study (2023)
  • Author(s): Mukai Naoki、Okada Masahiro、Konishi Saki、Okita Mitsuo、Ogawa Siro、Nishikawa Kosuke、Annen Suguru、Ohshita Muneaki、Matsumoto Hironori、Murata Satoru、Harima Yutaka、Kikuchi Satoshi、Aibara Shiori、Sei Hirofumi、et al
  • Journal Title: Frontiers in Surgery Volume: 10 Pages: 01-07
  • DOI: 10.3389/fsurg.2023.1082699
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 三谷 壮平, 木谷 卓史, 勢井 洋史, 佐藤 恵里子, 坂本 佳代, 向川 卓志, 鵜久森 徹, 脇坂 浩之, 羽藤 直人 (2023)
  • Author(s): 3Dコンテンツを活用した新しい頸部郭清術教材の開発
  • Journal Title: 頭頸部外科 Volume: 33 Pages: 177-183
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laryngeal complications after endotracheal intubation and prone positioning in patients with coronavirus disease 2019 (2022)
  • Author(s): Shiori Aibara, Masahiro Okada, Kaori Tanaka‐Nishikubo, Hirofumi Sei, Norio Sato and Naohito Hato
  • Journal Title: Laryngoscope Investigative Otolaryngology Volume: 7 Pages: 1909-1914
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 音声合成スマートフォンアプリを用いた新しい代用音声 (2022)
  • Author(s): 飴矢 美里, 勢井 洋史, 三谷 壮平, 西尾 直樹, 羽藤 直人
  • Journal Title: 喉頭 Volume: 34 Pages: 51-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Weekends-off法でレンバチニブを投与した切除不能甲状腺分化癌の5例 (2022)
  • Author(s): 勢井 洋史, 佐藤, 恵里子, 三谷, 壮平, 木谷, 卓史, 眞田, 朋昌, 羽藤 直人
  • Journal Title: 耳鼻咽喉科臨床 Volume: 115 Pages: 1005-1009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 肥厚性硬膜炎を合併した多発血管炎性肉芽腫症により 嚥下障害と音声障害を来した 1 例 (2022)
  • Author(s): 飴矢美里, 田中加緒里, 勢井 洋史, 岡田昌浩, 羽藤直人
  • Journal Title: 耳鼻と臨床 Volume: 68 Pages: 291-298
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 頭頸部外科領域における内視鏡手術：咽頭癌と甲状腺腫瘍に対して (2022)
  • Author(s): 三谷壮平, 木谷卓史, 坂本佳代, 相原栞, 細川裕貴, 佐藤恵里子, 勢井洋史, 羽藤直人
  • Journal Title: 愛媛医学 Volume: 41 Pages: 66-70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 予防的ステントを留置しレンバチニブを導入した鎖骨下動脈浸潤を伴う甲状腺未分化癌の１例 (2022)
  • Author(s): 村川誠太郎, 勢井 洋史, 眞田朋昌, 羽藤直人
  • Journal Title: 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 Volume: 94 Pages: 483-486
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 当科における小児誤嚥防止術の検討 (2023)
  • Author(s): 勢井洋史 , 木村拓也 , 本多伸光
  • Organizer: 第32回日本頭頸部外科学会総会ならびに学術講演会
• [Presentation] 当科における小児誤嚥防止術の検討 (2023)
  • Author(s): 勢井洋史, 宮地祥多, 木村拓也, 小川日出夫, 高木大樹, 本多伸光
  • Organizer: 第 81 回日本耳鼻咽喉科学会愛媛県地方部会学術講演会
• [Presentation] An Exploratory Investigation of a New Substitute Voice using a Smartphone Application (2023)
  • Author(s): 飴矢 美里 , 三谷 壮平 , 勢井 洋史 , 羽藤 直人
  • Organizer: 第32回世界音声言語医学会議
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 当科における小児誤嚥防止術の検討 (2023)
  • Author(s): 勢井洋史, 木村拓也, 本多伸光
  • Organizer: 第32回日本頭頸部外科学会総会ならびに学術講演会
• [Presentation] 3Dフードプリンターを用いた嚥下食造形に関する研究 (2022)
  • Author(s): 勢井洋史, 浅山理恵, 河内和誉, 田中加緒里, 羽藤直人
  • Organizer: 第28回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
• [Presentation] 有毛部皮弁の脱毛に難渋した 喉頭部分切除術後の１例 (2022)
  • Author(s): 勢井 洋史, 佐藤 恵里子, 木谷 卓史, 三谷 壮平, 羽藤 直人
  • Organizer: 第31回日本頭頸部外科学会総会ならびに学術講演会
• [Presentation] 摂食・嚥下分野における新しい簡易とろみ測定器の開発 (2022)
  • Author(s): 勢井 洋史, 浅山 理恵, 河内 和誉, 田中 加緒里, 飴矢 美里, 羽藤 直人
  • Organizer: 第45回日本嚥下医学会総会ならびに学術講演会