2022 Fiscal Year Annual Research Report
睡眠時無呼吸の前兆予測を目的とした３次元いびき生成モデルの構築と音響解析
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19K12227
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
三上 剛 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (40321369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 弘毅 東京都市大学, その他部局等, 教授 (40419693)
中村 嘉彦 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (60402476)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | いびき / 生体信号 / 睡眠時無呼吸症候群 / 3Dプリンタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，睡眠時無呼吸症候群(SAS)の代表的な症状である「いびき」に着目し，いびきの音響特性から無呼吸の前兆を予測する工学的手法の構築を目的とする.いびきは同一人物であっても一晩の間でいびきは多様に変化し，無呼吸の前兆を示すようないびきの音響特性は未だ十分に明らかになっていない.本研究 では，上気道の立体模型を3次元プリンタにより構築し，いびきを発生させる音響実験を様々な生理条件を模擬した環境下で行い，無呼吸の前兆を示す上気道の 狭小化といびきの音響特徴との関連性を明らかにする.
今年度は先ずはいびきの音源となる舌の形状をMRI画像から抽出するための機械学習手法を検討した．U-netと畳み込みニューラルネットを用いた方法をそれぞれ検討し，特にU-netの方は良好な結果を得ることが出来た．また，いびきを生成するエッセンシャルな構造のみの単純化された上気道モデルの製作をおこなった．気道はおおよそ円筒形の形態とし，その上部外壁の一部を軟質ウレタン樹脂を用いた3次元の舌部モデルを装着する形した．これにより，吸気に伴う流速とベルヌーイ効果により舌部が沈下し，気道の狭小化がみられそれに伴い舌部付近に乱流が生じることでいびき音が発生するものと考えた．結果として，通気に伴い舌部による気道の狭小化がみられ，SASを引き起こす現象をほぼ想定どおり確認することが出来た．しかし，その現象に伴っていびきの音は発生しなかった．
最終的に，研究期間においていびき音を発生させるための上気道における形態的条件や物理的諸条件を明らかにすることは出来なかったが，睡眠時無呼吸症候群（SAS）に相等する吸気に伴う気道の閉塞を確認することができた．これにより，SASの病態の一形態を3次元モデルにより実現することは出来たと考える．
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Research Products
(5 results)
