| Project/Area Number |
24K13814
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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 58060:Clinical nursing-related
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| Research Institution | Gifu University Of Health Science |
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Principal Investigator |
渡辺 伸一 岐阜保健大学, リハビリテーション学部, 講師 (40863783)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中西 信人 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (20793376)
中村 謙介 横浜市立大学, 附属病院, 准教授 (50466760)
鈴木 啓介 岐阜保健大学, リハビリテーション学部, 講師 (50783750)
飯田 有輝 藤田医科大学, 医学部, 客員教授 (80808741)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2027: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2026: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 横隔膜エコー / 自動計測ソフトウェア― / ファントムエコー / 筋萎縮 / 重症患者 / 人工呼吸管理 / 超音波診断装置 / 横隔膜 / 筋委縮 / サルコペニア / 集中治療 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、人工呼吸患者への呼吸機能の評価として超音波画像を用いた呼吸時の横隔膜厚の変化率（thickening fraction of the diaphragm, TFdi）の測定が注目されている。
超音波画像を用いたTFdi解析は侵襲がなく、職種を問わず簡便に実施できるため有効であるが、評価者の技量や主観に影響される問題があり、日常での臨床応用には至っていない。本研究の目的は、「人工呼吸患者における超音波画像の横隔膜筋を自動認識するソフトウェアを開発し、信頼性・妥当性の向上および患者予後を予測することは可能か？」である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、人工呼吸管理中の重症患者における横隔膜機能の客観的かつ簡便な評価法の確立を目的とし、超音波画像から横隔膜厚変化率（TFdi）を自動計測するソフトウェアの開発および臨床的妥当性の検証を行うものである。2年目である現在、東京大学医用精密工学分野との共同により、横隔膜を自動で追跡・解析するアルゴリズムの改良とインターフェース設計に関する打ち合わせを継続しており、試作段階に入っている。また、測定精度と教育的有用性を高めるため、株式会社京都科学と連携し、横隔膜エコーに特化したファントムモデルの試作開発を進めており、精度検証に向けた準備が整っている。さらに、全国のICUを対象とした多施設前向き観察研究（UMIN000051582）を令和6年に開始し、重症患者における横隔膜機能と長期予後（PICS）との関連性を明らかにするためのデータ収集が順調に進行している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、人工呼吸患者における超音波画像を用いた横隔膜機能評価の自動計測ソフトウェアの開発と、その臨床的有用性の検証を目的としている。2年目の現在、以下の成果を得ている。第一に、東京大学医用精密工学分野の研究チームと連携し、横隔膜の動態を自動追跡・解析するソフトウェアの試作段階に入り、インターフェース設計および動作検証について具体的な打ち合わせを継続中である。第二に、横隔膜エコーの計測精度を高めるため、株式会社京都科学と共同でファントムモデルの開発を進めており、教育・研究の双方で応用可能なモデルの試作評価を実施している。第三に、多施設前向き観察研究（UMIN 000051582）を令和6年に開始し、現在までに全国20施設からの症例登録が進行中である。これにより、横隔膜厚変化率（TFdi）と長期予後（PICS）との関連性を検討するための臨床データが集積されつつある。これらの進捗は、非侵襲的で汎用性の高い横隔膜機能評価法の臨床導入に向けた重要な基盤を形成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進にあたっては、まず東京大学との共同開発による横隔膜自動計測ソフトウェアの機能強化と検証を進める。現場での運用を見据え、看護師や療法士でも操作可能な改良を行い、測定時間や操作負担の軽減を図る。また、京都科学と共同開発中のファントムモデルを活用し、機器学習のための標準画像データの蓄積および検者訓練の評価にも活用する。さらに、進行中の多施設共同前向き研究では、全国の20施設から得られるデータをEDCシステムで一元管理し、横隔膜機能指標（TFdi）と患者予後（PICS）との関係性を解析する。機械学習を用いた予測モデルの構築にも取り組み、信頼性の高い臨床予測ツールの開発を目指す。これらを通じて、ICUにおける横隔膜機能評価の標準化と実装を図り、重症患者の早期リハビリ介入と予後改善に貢献する。
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