| Project/Area Number |
23K27846
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| Project/Area Number (Other) |
23H03156 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
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| Research Institution | University of Occupational and Environmental Health, Japan |
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Principal Investigator |
榎原 毅 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (50405156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 香月 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00405200)
鎌倉 快之 大阪工業大学, 情報科学部, 准教授 (60635423)
堀 寧 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (90781302)
山田 泰行 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (80531293)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | Ergonomics / Endoscopy / 筋骨格系障害 / micro surgery / 人間工学 / 内視鏡治療 / マイクロサージャリー / MSDs / sensing technology / ergonomics |
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| Outline of Research at the Start |
近年、高度内視鏡治療技術の進化はめまぐるしい。それに伴い、内視鏡医は長時間の上肢保持や立位姿勢、手首の屈曲把持動作といった同一拘束姿勢を強いられるため、首・肩、腰、手首において難治性の筋骨格系障害(MSDs)を訴える医療従事者が増えている。そこで、本研究では人間工学、AIデータサイエンス、内視鏡医師・看護師、整形外科医、理学療法士、科学コミュニケーション等の各専門家による学際チームを編成し、治療時の「顔表情×動作×発話」のセンシング情報を活用し、マルチモーダル・AI技術を活用した医療従事者のMSDs発症予防モニタリングシステムの開発および医療フィールドでの実証研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
○患者を救うための医療診断・治療技術はめまぐるしい進化を遂げている一方で、医療従事者の安全・健康はなおざりにされている。本研究では人間工学、AIデータサイエンス、医師、看護師、理学療法士、科学コミュニケーション等の各専門家による学際チームを編成し、医療従事者の筋骨格系障害の予防モニタリングシステムの開発を目指す。R６年度は開発したEMTESシステムを用いて内視鏡医療者・脳神経外科医師の実医療場面でのリアルタイム測定・データ収集を行った。
○内視鏡医療者・脳神経外科医師それぞれの治療スタイルの違いにより、「動作×顔表情×発話」のバイオセンシング情報を組合わせた計測パッケージの修正対応を行った。特に脳神経外科医師は手技中に拘束姿勢が長時間にわたり持続するため、既存の深度センサーおよび映像認識によるモーショントラッキング技術では計測点の検出がなされないことが判明した。現場応用可能な計測技術の補完方法として、一部マーカーの貼付を行うなどの補完方法の検証も併せて行った。
○４医療機関にて内視鏡治療（ERCP/ESD：1～2時間程度）および脳神経外科治療（マイクロサージャリー： 12時間程度）の通常治療業務の「動作×顔表情×発話」のバイオセンシング情報のデータ収集を行った。参照基準データとして医療従事者の作業姿勢・動作の基本的な特徴を明らかにするために、各測定パラメータの基礎解析を行った。具体的には、1920×1080の解像度で一秒間に15フレーム(/s)のデータとして録画された治療時の姿勢映像から3次元座標の頸部角度・体幹角度などの変数を生成した。その変数から治療中における同一拘束姿勢、ひねり姿勢等の一連続持続時間・累積時間や関節部位角度の収集を行った。内視鏡医師の顔表情検知に関しては、こめかみ周辺の30点の特徴点を利用して独自の顔特徴点の変数の参照基準データの収集を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
１回の治療で約10-12時間にわたり行われる脳神経外科治療（マイクロサージェリー）では、拘束姿勢が長時間にわたり持続される。動きがほとんどない場合、既存の機械学習では映像上の人を検知することが困難であることが判明し、その計測アルゴリズム（計測パッケージ）の修正対応と検証に時間を要したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
○R7年度ではR6年度に引き続き４医療機関にて内視鏡治療（ERCP/ESD：1～2時間程度）および脳神経外科治療（マイクロサージャリー：12時間程度）のデータ収集を行う。産業医科大学・名古屋市立大学ほか計4施設による多施設共同研究により、150例程度のデータを収集予定である。データ収集後、医療フィールド実証データによる本モニタリングシステムのモデル構築および精度検証に取り組む。
○EMTESシステムを用いて収集した「動作×顔表情×発話」のマルチモーダルデータの解析を行う。顔表情は、こめかみ周辺の30点の特徴点の位置情報・強度情報等、発話音声は発話波形の平均周波数・心的活動スコア等、そして動作は独自に定義した身体骨格点等の空間座標情報を用いる。各変数は偏位量処理を行い、ボルツマン分布との照合・閾値判別を行い、そのセンシング情報の変数と医療従事者に11段階で回答したもらう筋骨格系症状の強度尺度との比較検証を行う予定である。マルチモーダルなモデルに統合するにあたり、一般線形混合モデルにより各変数の標準化β係数を算出、モデル適合度と各変数の効果量を算出する。また、ボルツマン分布の閾値の判定には、ROC解析によりyauden indexが最大となる閾値を設定する予定である。
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