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2019 Fiscal Year Research-status Report

ディープラーニングを活用したインビジブルな看護技術の「熟練知」評価指標の開発

Research Project

Project/Area Number 19K22774
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

真嶋 由貴恵  大阪府立大学, 人間社会システム科学研究科, 教授 (70285360)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松田 健  長崎県立大学, 情報システム学部, 准教授 (40591178)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Keywordsディープラーニング / 静脈穿刺技術 / 熟練度評価 / 暗黙知
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,インビジブルな看護技術の「熟練知」を評価する指標を開発し,具体的な数値として得点化できるシステムを開発することである. 看護職は常に「自分自身の技能熟練度を知りたい」と考えている.この点に着目し,これまで具体的に得点化評価が困難(インビジブル)な看護技術の「熟練度合」を看護者の「心・技・体」と看護技術対象者(患者)の「心」「体」の5つの側面(認知的,技能的,情動的も含まれる)のデータを総合的に分析したうえで看護師の「熟練知」として定義し,構造化して客観的に評価する.本研究では,精度高く自動判別を行うために人工知能(AI)のディープラーニングを用いて「熟練知」を自動判別することを試みる点で新しい.この研究成果は,Society5.0の時代にIoTが医療分野に浸透した際,各センサ値からいち早く看護職の能力が可視化され,未来のあるべき姿を考える上での貴重な資料となる.
看護師の「熟練知」評価指標を開発するために,「熟練度合」のデータ収集,「熟練知」の構造化と得点化の3段階に分けて研究を行う.対象技術は最も看護職への評価を左右する「静脈穿刺技術(採血)」とし,看護学生及び看護職を対象に行う.
今年度は「熟練度合」のデータ収集と分析を行った.具体的には,看護師の技術の熟練度合を測るために,技術実施時に発生するインビジブルなデータを分析した.客観的データとして脳波,脳血流量,視線,手指の圧力,血管モデルの血管選択状況などである.その結果,熟練度合を示す指標としては,血管選択時の視線の動きと血管穿刺時の皮膚進展圧力が有用であることが示唆された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

看護師の「熟練知」評価指標を開発するために,「熟練度合」のデータ収集,「熟練知」の構造化と得点化の3段階に分けて研究を行う.対象技術は最も看護職への評価を左右する「静脈穿刺技術(採血)」とし,看護学生及び看護職を対象に以下のスケジュールで行う.今年度は①のデータ分析と構造化,②重要な指標の選定を行った.
① 熟練度合を測るデータ収集:技術実施時に発生するインビジブルな個人の「心・技・体」データを収集する.客観的データとして「心」の部分は脳波,脳血流量,心拍,視線,発話など,「技」の部分は圧力,加速度,筋電,「体」の部分は全身運動や四肢動作,患者側の血管の状況などを計測する.(2019)
② 熟練知の構造化:収集したデータをデータマイニングで分析し,構造化する.自動化するためにディープラーニングで用いる入力データは「静脈穿刺の困難さ(血管の太さ,深さ,可動性)」,出力データは「静脈穿刺の成功率」とし,「熟練知」判定の精度を検証する.(2019後半~2020前半)
③熟練知の得点化:総合的な熟練度合,熟練知を得点として表示できるようにする.評価項目は「手順」,「血管の選定」,「手技の正しさ」, 「患者への配慮」,「動作・身のこなしの美しさ」,「段取りのよさ」等とし,評価実験を行う.(2020後半)

Strategy for Future Research Activity

看護師の「熟練知」評価指標を開発するために,「熟練度合」のデータ収集,「熟練知」の構造化と得点化の3段階に分けて研究を行う.対象技術は最も看護職への評価を左右する「静脈穿刺技術(採血)」とし,看護学生及び看護職を対象に以下のスケジュールで行う
昨年度は最も看護職への評価を左右する「静脈穿刺技術(採血)」を対象として「熟練度合」に関するデータ収集と分析を行った.具体的には,技術実施時に発生するインビジブルなデータである脳波,脳血流量,視線,手指の圧力,血管モデルの血管選択状況などである.
分析した結果,熟練度合を示す指標としては,「静脈穿刺の困難さ(血管の太さ,深さ,可動性)」における,血管選択時の視線の動きと血管穿刺時の皮膚進展圧力が有用であることが示唆された.その結果に基づいて,看護学生のデータを収集した.今後はそれらデータをもとに構造化,自動化を行う予定である.まずディープラーニングで用いる入力データは「静脈穿刺の困難さ(血管の太さ,深さ,可動性)」,出力データは「静脈穿刺の成功率」とし,「熟練知」判定の精度を検証し,熟練知の得点化(総合的な熟練度合,熟練知を得点として表示できるようにする)を行う.評価項目として「手順」,「血管の選定」,「手技の正しさ」, 「患者への配慮」,「動作・身のこなしの美しさ」,「段取りのよさ」等を設定し,評価実験を行う.

Causes of Carryover

静脈可視化機器の購入予定であったが,現状の市販機器では看護師の不慣れから確かな静脈同定には至らないと判断した.静脈選択については,対象者個人の血管特徴を触覚等で感知していることから,その正確さの判断を行う機器の選択が必要となったため,機器開発も含め検討を行う予定である.

  • Research Products

    (28 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of Gaze Trajectory and Skin Extension Pressure Data in Blood Collection Technology2020

    • Author(s)
      Kazuma Mihara, Takeshi Matsuda, Yukie Majima, Seiko Masuda, Masanori Akiyoshi, Kenji Adachi, Naoki Taira
    • Journal Title

      HEALTHINF

      Volume: 5 Pages: 687-692

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Differences in Brain Activity of Skilled and Novice Nurses during Blood Collection2020

    • Author(s)
      Naoki Taira, Yukie Majima, Seiko Masuda, Tsuneo Kawano, Masanori Akiyoshi, Kenji Adachi, Kazuma Mihara, Ryoma Namba
    • Journal Title

      HEALTHINF

      Volume: 5 Pages: 699-704

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 段差乗り越え時における車いす介助技術の分析と評価指標の設定-学習支援システムの開発に向けて-2020

    • Author(s)
      崎山琴音,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Journal Title

      教育システム情報学会 2019年度学生研究発表会(コロナ禍で中止)

      Volume: 無 Pages: 125-126

  • [Journal Article] 採血技術におけるセレンディピティ同定方法の検討 ー脳血流量を活用してー2020

    • Author(s)
      難波亮磨,平直幹,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Journal Title

      JSiSE Reserch Report

      Volume: Vol37 No.7 Pages: 23-30

  • [Journal Article] 採血技術における視線軌跡及び皮膚進展圧力データに関する分析ー手順の自動評価に向けてー2020

    • Author(s)
      三原和馬,真嶋由貴恵, 松田健
    • Journal Title

      JSiSE Reserch Report

      Volume: Vol37 No.7 Pages: 31-38

  • [Journal Article] 採血技術教育における経験学習促進システムの開発2020

    • Author(s)
      安達健二,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Journal Title

      JSiSE Reserch Report

      Volume: Vol37 No.7 Pages: 39-46

  • [Journal Article] DVA動体視力の優劣を規定する眼球運動の特徴(DVA動体視力の規定要因)2019

    • Author(s)
      吉井泉,真嶋由貴恵,川端悠
    • Journal Title

      トレーニング科学

      Volume: Vol.30(4) Pages: 253-261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 採血技術実施時の脳の活動に関する一考察-脳血流量からの視点2019

    • Author(s)
      玉井臣人,真嶋由貴惠,川野常夫
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 118(509) Pages: 11-15

  • [Journal Article] Development of Augmented Reality in Learning for Nursing Skills2019

    • Author(s)
      Yukie Majima,Seiko Masuda,Takeshi Matsuda
    • Journal Title

      Studies in Health Technology and Informatics

      Volume: 264 Pages: 1720-1721

    • DOI

      10.3233/SHTI190614

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 採血技術の成否における看護師のリフレクションの分析と考察2019

    • Author(s)
      真嶋由貴恵, 桝田聖子, 前川泰子, 秋吉政徳, 松田健, 泉正夫
    • Journal Title

      JSiSE2019 第44回全国大会講演論文集

      Volume: 無 Pages: 147-148

  • [Journal Article] 困難度が異なる血管への採血技術における看護師の熟練度に関する考察2019

    • Author(s)
      難波亮磨, 真嶋由貴惠, 桝田聖子, 前川泰子, 秋吉政徳, 松田健, 泉正夫
    • Journal Title

      JSiSE2019 第44回全国大会講演論文集

      Volume: 無 Pages: 269-270

  • [Journal Article] ICTを取り入れた授業改革2019

    • Author(s)
      真嶋 由貴恵
    • Journal Title

      医学書院 看護教育

      Volume: OCT Vol.60 No.10 Pages: 0835-0845

  • [Journal Article] Learning to create cases using ICT2019

    • Author(s)
      Kayoko Hirano,Yukie Majima,Kiyoko Tokunaga
    • Journal Title

      Innovic ICANS2019

      Volume: 無 Pages: 44

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 注射技術教育における経験学習促進システムの提案2019

    • Author(s)
      安達健二, 真嶋由貴恵
    • Journal Title

      第39回医療情報学連合大会論文集

      Volume: 無 Pages: 917-920

  • [Presentation] Analysis of Gaze Trajectory and Skin Extension Pressure Data in Blood Collection Technology2020

    • Author(s)
      Kazuma Mihara, Takeshi Matsuda, Yukie Majima, Seiko Masuda, Masanori Akiyoshi, Kenji Adachi, Naoki Taira
    • Organizer
      13th International Joint Conference on Biomedical Engineering Systems and Technologies
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Differences in Brain Activity of Skilled and Novice Nurses during Blood Collection2020

    • Author(s)
      Naoki Taira, Yukie Majima, Seiko Masuda, Tsuneo Kawano, Masanori Akiyoshi, Kenji Adachi, Kazuma Mihara, Ryoma Namba
    • Organizer
      13th International Joint Conference on Biomedical Engineering Systems and Technologies
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 段差乗り越え時における車いす介助技術の分析と評価指標の設定-学習支援システムの開発に向けて-2020

    • Author(s)
      崎山琴音,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Organizer
      教育システム情報学会 2019年度学生研究発表会(コロナ禍で中止)
  • [Presentation] 採血技術におけるセレンディピティ同定方法の検討 ー脳血流量を活用してー2020

    • Author(s)
      難波亮磨,平直幹,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Organizer
      教育システム情報学会特集論文研究会(コロナ禍で中止)
  • [Presentation] 採血技術における視線軌跡及び皮膚進展圧力データに関する分析ー手順の自動評価に向けてー2020

    • Author(s)
      三原和馬,真嶋由貴恵, 松田健
    • Organizer
      教育システム情報学会特集論文研究会(コロナ禍で中止)
  • [Presentation] 採血技術教育における経験学習促進システムの開発2020

    • Author(s)
      安達健二,真嶋由貴恵,桝田聖子
    • Organizer
      教育システム情報学会特集論文研究会(コロナ禍で中止)
  • [Presentation] 医療系講義科目におけるアクティブラーニング実践とコストパフォーマンス2019

    • Author(s)
      真嶋由貴恵
    • Organizer
      教育システム情報学会(JSiSE) 2019年度 第1回研究会
  • [Presentation] Development of Augmented Reality in Learning for Nursing Skills2019

    • Author(s)
      Yukie Majima, Seiko Masuda, Takeshi Matsuda
    • Organizer
      MEDINFO2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 採血技術の成否における看護師のリフレクションの分析と考察2019

    • Author(s)
      真嶋由貴恵, 桝田聖子, 前川泰子, 秋吉政徳, 松田健, 泉正夫
    • Organizer
      第44回教育システム情報学会全国大会
  • [Presentation] 困難度が異なる血管への採血技術における看護師の熟練度に関する考察2019

    • Author(s)
      難波亮磨, 真嶋由貴恵, 桝田聖子, 前川泰子, 秋吉政徳, 松田健, 泉正夫
    • Organizer
      第44回教育システム情報学会全国大会
  • [Presentation] Learning to create cases using ICT2019

    • Author(s)
      Kayoko Hirano,Yukie Majima, Kiyoko Tokunaga
    • Organizer
      8th International Colloquium on Advances in Nursing Science Advances in Nursing Science(ICANS2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 注射技術教育における経験学習促進システムの提案2019

    • Author(s)
      安達健二, 真嶋由貴恵
    • Organizer
      第39回医療情報学連合大会
  • [Book] ICT を用いた保健指導2020

    • Author(s)
      中村裕美子,中谷久恵,神馬征峰,戸ヶ里泰典,蔭山正子,標美奈子,真嶋由貴惠,村岡恵子,石川由美子,鈴木浩子,渡部月子,古川馨子,金子絵里乃,中山貴美子,鳩野洋子,大橋純子,藤本恵子
    • Total Pages
      123-132
    • Publisher
      医学書院 標準保健師講座2 公衆衛生看護技術(第4版)
    • ISBN
      978-4-260-03870-6
  • [Remarks] 大阪府立大学 | 真嶋研究室のホームページへようこそ

    • URL

      http://www.kis.osakafu-u.ac.jp/~majima/

URL: 

Published: 2021-01-27  

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