2022 Fiscal Year Research-status Report
上気道閉塞徴候と麻酔科医の診断・処置データを深層学習させた麻酔管理ロボットの開発
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19K10335
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
鮎瀬 卓郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (20222705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
喜安 千弥 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20234388)
倉田 眞治 長崎大学, 病院(歯学系), 助教 (20325666)
讃岐 拓郎 神奈川歯科大学, 大学院歯学研究科, 教授 (40533881)
小林 透 長崎大学, 工学研究科, 教授 (90637399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 上気道閉塞 / 鎮静法 / 呼吸閉塞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鎮静中に上気道閉塞が起こると吸気と呼気のそれぞれの気流制限と呼ばれる特徴的な吸波形が出現することが分かっている。しかし、上気道閉塞時の吸気と呼気のそれぞれの呼吸相に出現する気流制限がどこの部位の閉塞を反映している現象なのか、あるいはどの程度の気流制限が危険なレベルなのかを判断できるモニターが存在しない。そこで、気流制限のデータと麻酔深度、麻酔科医の閉塞の重症度判断と処置内容を教師データとして組み合わせて深層学習させる事ができれば、閉塞を早期検出できる呼吸モニターを具備した麻酔管理ロボットを作ることを目的としている。
本研究では、鎮静中の呼吸機能を調節する様々な生理機能をデジタルデータ化して収集し、Al (人工知能)にて麻酔科医の症度の判断と気道確保の処置を教師データとして深層学習(ディープラーニング)させることで新しいAl呼吸モニターを開発し、それを組み込んだ麻酔管理ロボットを開発する。吸気と呼気のそれぞれの気流制限とDUTY CYCLEと呼ばれる吸気相と呼気相の比率の変化を中心とした呼吸メカニクスに関するデータと麻酔深度のデータを検出して、麻酔科医による閉塞の重症度の判断と気道確保の処置を教師データとして深層学習させることで、Al機能を持った麻酔管理ロボットが医療者を補佐する事ができるようになる。
以下の測定項目を連貌記録できるように 1 6チャンネルのデータ記録装置を購入して、データ入力のプラットフォームは完成しているが、COVID-19の影響で、被験者を募集しても集まらず進捗は遅れている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2022年度では収集装置を用いて上気道閉塞徴候を検出しうる全ての生体情報のデジタルデータと麻酔科医の判断データを収集するためのデータ収集プラットフォームを完成させ、データ収集の効率化とデータの精度確認を行った。研究分担者の小林と喜安と協議を行い、教師データを経皮的酸素飽和度が90 %以下になる低酸素血症の診断として、各呼吸波形の気流制限波形を画像データとして認識させて、解析を行うシステムを完成させた。COVID-19の影響で、被験者を募集しても研究被験者の安全確保が難しい点、また募集しても集まらない問題があり、実験が一時期、中断していたことにより、データ収集が大幅に遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度では、前年までに完成したAl呼吸モニターをプロトタイプの麻酔管理ロボットに組み込み、健康被験者を対象にして静脈内鎮静法時に予備的なデータ収集を行う。
麻酔科医による上気道閉塞の早期判断と処置内容を教師データとして深層学習を行い、上気道閉塞徴候の検出・盻断と気道確保の処置を、既に開発途中麻酔管理ロボットに行わせ、さらに被験者を対象にした実験において、動作確認、精度確認等の基礎データを収集する(研究代表者鮎瀬)
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| Causes of Carryover |
多チャネルのデータ記録装置PowerLab16/35/Spを購入して、データのシステムは完成したが、COVID-19の影響で、実際の患者および被験者でのデータ収集が大幅に遅れているため、データ収集に関連する経費が次年度送りになっている。COVID-19の状況が改善され、データ収集が可能になった時点から、研究を再開して、鎮静薬剤、センサー類の消耗品、被験者への謝金の経費にあて、研究成果の発表を学会発表後に学術雑誌で行う予定である。
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