非侵襲で簡便な閉塞性肺疾患診断支援システムの構築

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12900
• Research Institution: Komatsu University
• Principal Investigator: 井澤 純子 公立小松大学, 保健医療学部, 講師 (10400144)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深澤 伸慈 小松短期大学, その他部局等, 教授 (30461859)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 形状解析 / 呼吸運動 / COPD

Outline of Annual Research Achievements

呼吸器疾患には拘束性，閉塞性，混合性があり，閉塞性疾患の代表的なものに，慢性閉塞性肺疾患（COPD)がある．呼吸器疾患の検査方法としては，呼吸機能検査（スパイロメトリー）や画像診断装置による検査がある．COPDは吸気，呼気の異常に特徴があるため，スパイロメトリーにより診断することができるが，この検査は，「大きく息を吸って一気に吐き出す」ことが必要であり，呼吸器疾患患者にとっては負担が大きいという問題がある．このため，この疾患の非侵襲的かつ在宅使用できる診断システムの構築が強く求められている．
本研究の目的は，疾患の早期発見や在宅医療支援を行うことができる「非侵襲で簡便なCOPD診断支援システム」の構築である．
本研究では，３次元スキャナと深度センサを用いて外部から胸部を撮影し，形状，距離，および動きの情報を取得する. 同時に, ３軸加速度センサで波形情報を計測し肺活量と1回換気量を推定する．これらの情報を融合し肺の形状と換気量の関係を解明することで，非侵襲で簡便なCOPD診断支援システム構築を目指している．
今年度は，健康な成人男性に対して，３軸加速度センサと深度センサを用いて同時に呼吸時のデータを取得し，それぞれ画像解析，波形解析を行った．
深度センサを用いて，呼吸時の距離データを測定し，距離データの変化から，呼吸運動のデータを取得した．同時に３軸加速度センサを胸部に装着し，呼吸による胸部の動きを直接計測した．３軸加速度センサで計測したデータを解析し，肺機能検査(換気量)と変位量(移動距離)の比較検討を行い，呼吸回数，一回換気量，肺活量などを求めた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和元年度は，既に所持している，深度センサと３軸加速センサを用いた実験環境の構築と健常な成人男性に対する実験を行った．
深度センサにより計測した経時的な距離データから呼吸運動を求め，同時計測した３軸加速度センサでは，呼吸による胸部の動きを直接計測することができる．これらのデータを解析し，肺機能検査(換気量)と変位量(移動距離)の比較検討から，呼吸回数，一回換気量，肺活量などを導く事ができた．
また，次年度購入予定の３次元スキャナを用いた形状解析のための予備実験として，簡易型の３次元スキャナにより胸部外観形状の測定を行った．

Strategy for Future Research Activity

３次元スキャナは，深度センサよりも高精度に形状情報を取得することができる．今年度購入予定の３次元スキャナで胸部の形状データを取得する．得られた形状情報から，深度センサや３軸加速度センサで用いるマーキングの位置などの適正な条件を検討する．また，スパイロメータは，肺活量，努力性肺活量，一秒量，一秒率などを測定し，肺疾患を検査する事ができる．スパイロメータで得られた値を正常値として，これまで得られた結果との比較を行う．
現在健常な成人男性１名対して実験を行っているが，複数人に対してこれらの実験を行いモデルの作成を試みる．

Causes of Carryover

（理由）３次元スキャナの見積もりを取ったところ，当初予算より高額であったため，次年度予算と合算して購入する予定である．当該年度は，所持している深度センサ，３軸加速度を用いてデータ収集を行った．また，所持している簡易３次元スキャナにより，予備実験を行っている．
（使用計画）本研究の目的は，疾患の早期発見や在宅医療支援を行うことができる「非侵襲で簡便なＣＯＰＤ診断支援システム」の構築である．新しい検査方法を構築するため，複数の計測装置を用いた実験が必要である．本年度は予算を合算し，３次元スキャナを購入する予定である．また，収集したデータを保存するためのハードディスクドライブの購入，得られた成果を発表するための費用などに使用する予定である．