2020 Fiscal Year Research-status Report
透析患者の負担軽減を目指した光による無侵襲血管イメージングシステムの構築
| Project/Area Number |
17K01418
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University of Science |
|---|
Principal Investigator |
北間 正崇 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (50285516)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 孝一 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授(任期付) (30125322)
加藤 祐次 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (50261582)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 光透視 / 光散乱 / 光拡散 / 医用画像 / 透析 / シャントトラブル / 内シャント / 血管透視 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
慢性腎不全患者の人工透析時，前腕部等に造設する自己血管内シャントは患者のライフラインであることから，異常を早期に発見し治療に移行することは極めて重要である．異常検出として無侵襲かつ高精度に血管状態を把握することが望まれる中，本研究では，申請者らが確立した拡散光利用による内シャント構造の描出技術を推し進め，ベッドサイドでも利用可能な簡易なシステムで内シャント管理を実現し臨床医療に貢献することを目的としている．本年度は，これまでの検討で有用性が明らかとなった多波長計測手法と，臨床現場への導入が容易と考えられる小型システムを組み合わせることに主眼を置き内シャント血管の内径計測精度について評価を進めた．
・多波長計測技術と小型化システムの融合
これまでの検討結果から，多波長計測システムでは血液の吸光特性を利用することで血管透視像の空間分解能向上が可能である．臨床利用のために小型軽量化した計測システムに多波長光源を加えるとともに検出部（CCDカメラ）を見直し，従来の高機能システムとの比較検討を行った．日本透析医学会の内シャント管理ガイドラインでは，「内径2.5 mm で経皮的血管形成術の治療適応」とされていることから，この適応状態の検出を確かめるために，血管模擬試料において血管内径2.0～4.0 mmの範囲で狭窄部の長さを変化させて計測を行った．その結果，補正可能な範囲での定常的な誤差は見られるものの，狭窄部内径の変化に応じた計測値が得られた．また従来の高機能システムと比較しても遜色のない結果が得られた．これらのことから，新たに開発した多波長小型計測システムによって，2.0～4.0 mm 長さの内シャント血管狭窄部に対し，2.0～4.0 mm の内径変化をとらえ得る可能性が実証された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実施計画に従い，計測システムの構築と小型軽量化のための最適化を行い，想定条件での有用性の確認はほぼ実現できた．また提案している血管内径計測アルゴリズムの有用性も確認できている．一方で血管内径の自動抽出には機械学習アルゴリズムを新たに導入したことから，様々な撮影条件や血管状態など多くの教師データ学習が必要となり時間を要している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
臨床現場での使用を考慮し，小型軽量化計測システムを最適化する．具体的には以下の項目を実施することで，研究計画で示した技術開発に向けて本研究課題を推進する．
・臨床において透析業務内での使用における問題点を洗い出し解決を目指す．
・機械学習による血管内径変化の自動抽出について最適アルゴリズムを検討する．
・患部の経時変化を効果的に提示する手法について検討する．
・関連学会での報告，学術論文誌への公表を行う．
以上について，研究協力者である臨床工学技士と連携することで実用に向けて前進を図る．
|
| Causes of Carryover |
臨床での利用に向けて現場での検討を予定していたが，新型コロナウイルス感染症の拡大により研究計画の変更（遅延）を余儀なくされている．それに関わる経費ならびに成果発表等の時期を変更したことにより次年度使用額が発生した．
|
