2020 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、医用画像技術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。
通常の頭頸部のCT撮影により得られた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。
本年度は、本モデルを活用して、粘弾性や潤滑性などの性状が異なる食物の嚥下器官内での動きを理論的にシミュレーションし、誤嚥のパターン解析と食物形態を変えることによる誤嚥防止法を検討した。
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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。それを基にして、食物の性状を変化させて、誤嚥のリスクの変化を視覚的にシミュレーションすることを進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。それに基づいて、様々な性状の食物による嚥下器官内での動きの違い、およびそれによる誤嚥の違いを理論的に解析する。また、実際の患者における食物の性状と誤嚥の違いを嚥下内視鏡検査および嚥下造影検査により評価し、嚥下シミュレーションの結果の妥当性について検証し、臨床応用に向けた有用性と課題について検討する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大のため、研究成果発表のための学会参加旅費や研究打合せの旅費が当初予定より大きく減額となった。2021年度は研究成果をまとめて学会発表や論文投稿を行う予定であり、研究助成金はこれらの研究活動に充当する。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] The prevalence and clinical features of spasmodic dysphonia: A review of epidemiological surveys conducted in Japan2021
Author(s)
Hyodo M, Hisa Y, Nishizawa N, Omori K, Shiromoto O, Yumoto E, Sanuki T, Nagao A, Hirose K, Kobayashi T, Asano K, Sakaguchi M
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Journal Title
Auris Nasus Larynx
Volume: 48
Pages: 179-184
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Questionnaire survey on nurses and speech therapists regarding dysphagia rehabilitation in Japan2021
Author(s)
Kato K, Ikeda R, Suzuki J, Hirano-Kawamoto A, Kamakura Y, Fujiu-Kurachi M, Hyodo M, Izumi S, Koyama S, Sasaki K, Nakajima J, Karaho T, Kimura Y, Kumai Y, Fujimoto Y, Nito T, Oku Y, Kurosawa H, Kuriyama S, Katori Y
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Journal Title
Auris Nasus Larynx
Volume: 48
Pages: 241-247
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Management of tracheostomy in COVID-19 patients: The Japanese experience.2021
Author(s)
Yokokawa T, Ariizumi Y, Hiramatsu M, Kato Y, Endo K, Obata K, Kawashima K, Sakata T, Hirano S, Nakashima T, Sekine T, Kiyuna A, Uemura S, Okubo K, Sugimoto T, Tateya I, Fujimoto Y, Horii A, Kimura Y, Hyodo M, Homma A
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Journal Title
Auris Nasus Larynx
Volume: 48
Pages: 525-529
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Botulinum toxin injection into the intrinsic laryngeal muscles to treat spasmodic dysphonia: A multicenter, placebo- controlled, randomized, double-blinded, parallel-group comparison/open-label clinical trial2020
Author(s)
Hyodo M, Nagao A, Asano K, Sakaguchi M, Mizoguchi K, Omori K, Tada Y, Hatakeyama H, Oridate N, Naito K, Iwata Y, Shinomiya H, Hara H, Sanuki T, Yumoto E
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Journal Title
European Journal of Neurology
Volume: 28
Pages: 1548-1556
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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