2021 Fiscal Year Research-status Report
体圧分布測定装置を用いた生体縦弾性率推定技術の開発
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19K20752
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
村上 知里 日本大学, 理工学部, 助教 (30733753)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧力分布 / 褥瘡 / 縦弾性率 / 軟部組織 / せん断弾性率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
深部組織に損傷を起こす褥瘡Deep Tissue Injuryでは、筋や脂肪などの軟部組織の厚み情報が重要である。これまで、厚みを取得するために、MRIやX線検査装置、超音波診断装置が用いられてきた。また、近年では、MRIや超音波を用いたエラストグラフィ技術が実用化されたことで、生体弾性率の推定による病変検知が可能になり、褥瘡治療・予防分野での活用が期待されている。しかし、これらの方法は、高額であり専門的な資格が必要である。また、座位計測が困難であり携帯性がないことから、在宅医療での適用が難しい。申請者はこれらの課題を解決するため、体圧分布測定装置と逆問題解法を用いた軟部組織厚み推定技術を開発してきた。本研究では、この軟部組織厚み推定方法を改良し、縦弾性率を同時に推定する技術を開発する。本技術は、安価・簡便・携帯性が高いという特徴から、大病院をはじめ、在宅医療や小規模医療機関での活用が期待できる。
一年目は縦弾性率推定解法の確立と精度評価の実施、二年目は異なる縦弾性率が直列に接続された多層ばねモデルの構築と多層軟部組織の縦弾性率推定アルゴリズムの開発、三年目はせん断弾性率を考慮した縦弾性率推定アルゴリズムの開発を計画した。本年度は三年目として、二年目までに構築した縦弾性率推定アルゴリズムを発展させ、せん断弾性率を考慮した縦弾性率推定アルゴリズムの開発を目標とした。
せん断弾性率の実験では、作製したゲルファントムの内部にセンサを配置し、せん断弾性率の実測値を取得する計画であった。しかし、再現性にセンサ構造由来のばらつきが多く、実測によるせん断弾性率の取得が困難であった。また、ゲルファントムの作製に使用する装置の変更により、複数個の同型のゲルファントムに対して力学特性が安定して得られなかったため、再現性が低下した。これらの課題解決を来年度継続して研究を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一年目は縦弾性率推定解法の確立と精度評価の実施、二年目は異なる縦弾性率が直列に接続された多層ばねモデルの構築と多層軟部組織の縦弾性率推定アルゴリズムの開発、三年目はせん断弾性率を考慮した縦弾性率推定アルゴリズムの開発を計画した。本年度は三年目として、二年目までに構築した縦弾性率推定アルゴリズムを発展させ、せん断弾性率を考慮した縦弾性率推定アルゴリズムの開発を目標とした。
せん断弾性率は、作製したゲルファントムの内部にセンサを配置し、せん断弾性率の実測値を取得する計画であった。実測によるせん断弾性率の取得のために、伸縮可能なセンサやフレキシブル基板によるセンサなど、複数種類のセンサを試用した。しかし、これらのセンサは寸法と材質の面で、本研究に適当なセンサではなく、適当なセンサの入手は困難であることが分かった。実験には、ゲルファントムの材質に対して硬い材質のセンサを使用した。この選択によって、ゲルファントムの変形の自由はトレードオフとして減少した。
また、所属の変更に伴い、ゲルファントムの作製に使用する装置を変更した。この変更により、作製時のパラメータが変わった。その結果、複数個の同型のゲルファントムに対し、力学特性が安定して得ることができなかった。ゲルファントムの作製について、新たにパラメータの探索を行ったため、計画よりも多くの時間を必要とした。
研究成果の発表については現在、論文を投稿中である。前述の課題を解決後、成果をまとめ、さらに論文を投稿する。
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| Strategy for Future Research Activity |
せん断弾性率の取得に関し、適当なセンサが使用できないという課題については、変形の自由をできる限り確保可能なセンサの設置位置を検討した。今後はこの条件で複数回の実験を行う予定である。一方、ゲルファントムの作製に関しては、新たに確認したパラメータで複数個の同型のゲルファントムを作製し、再現性の確認を行う予定である。
また、本研究で扱っているゲルファントムは簡易な殿部構造を模している。しかし、実際の殿部は複雑な形状と構造を持っている。そこで、開発した縦弾性率推定アルゴリズムを実際の殿部構造に近いファントムに組み込む予定である。圧力分布測定装置の計測システムに結合することで、リアルタイムで計測と推定が可能なシステムを構築し、実験を進める。
研究成果発表については、二年目までの研究目標であった「異なる縦弾性率が直列に接続された多層ばねモデルの構築」と「多層軟部組織の縦弾性率推定アルゴリズムの開発」について、論文化を行う予定である。
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Research Products
(1 results)
