2019 Fiscal Year Research-status Report
嚥下運動の"見える化”による嚥下障害の病態評価と治療への応用
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19K09848
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
兵頭 政光 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 教授 (00181123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畠山 豊 高知大学, 教育研究部医療学系連携医学部門, 准教授 (00376956)
弘瀬 かほり 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 助教 (20527709)
長尾 明日香 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 助教 (30646021)
道脇 幸博 昭和大学, 歯学部, 兼任講師 (40157540)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嚥下運動 / 可視化 / コンピュータシミュレーション / CT画像 / 立体形状モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嚥下運動のメカニズムを明らかにする一つの方法は、嚥下に関わる筋と器官の活動機構を可視化することである。そこでわれわれは、生体については医用画像と解剖学的知見を活用して生体数理モデルを製作し、食品については実験値を利用して食品数理モデルを製作し、コンピュータシミュレーションによって嚥下のメカニズムを解明する研究に取り組んでいる。
本研究では嚥下のコンピュータシミュレーション（Swallow vision）を用いる。 Swallow visionは、医用画像を基に製作する生体数理モデル（以下、生体モデル）と実測や実験の結果を基に製作する食品数理モデル（以下、食品モデル）、さらに生体モデルと食品モデルを統合した粒子法によるコンピュータシミュレーション、そしてシミュレーション結果の妥当性検討の4つのステップを経て作られる。
本年度は、通常の頭頸部のCT（スライス厚さ0.625mm）を撮像し、得られたDICOM画像をもとにして、顎骨、頸椎、舌骨そして鼻腔や咽頭の空気層（空間）を自動描出し、一部は手動で描画した。それを3D-CG（3dsMax、Autodesk社製）ソフト上の三次元空間に貼り付けて、形態やポリゴンを修正した後、嚥下造影検査（VF）画像の各フレームに対応する立体形状モデルを製作した。さらに嚥下終了時のVFの正面と側面のフレーム画像と先のデフォルトモデルをCG ソフトウェア（3dsMax、Autodesk社製）上に配置して、コンピュータシミュレーションによる立体形状モデルを製作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
頭頸部CT撮影によるDICOM画像と、VF画像から嚥下の立体形状モデル作成を行う手技を確立することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度作成した嚥下器官の立体形状モデルをサーフィスデータとし、その内部に粒子を配列し、その動きを理論的に解析する（粒子法）。嚥下器官の動きはVF動画を参考にして、嚥下器官自体をコントロール領域と設定したうえで、時刻に応じた強制変位を与え、強制変位の時間と位置の関係を解析する予定である。
また、Explicit Moving Particle Simulation（EMPS）法により食品の流体解析を行う予定である。これにより粘弾性、付着性、曳糸性などの食品に特有な複雑な物理モデルを作成する。
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| Causes of Carryover |
研究打合せをweb会議で実施したことで旅費等を節約できた。また、研究に必要な消耗品については既存の所有物を活用することで節約できた。次年度は本格的に嚥下の3Dシミュレーションを作成するため、それに必要な備品費、消耗品費、打合せ旅費等に使用する予定である。
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