2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced AI system for high accurate diagnosis of cerebral infarction and myocardial infarction
| Project/Area Number |
20H02108
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
廣瀬 佳代 東京大学, 医学部附属病院, 病院診療医(出向) (40532221)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅津 信二郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70373032)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | AI / サテライトAIホスピタル / サイバーフィジカルシステム / 心原性脳梗塞 / 心電図 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で必要な測定デバイス（薄膜心電計と小型パルスオキシメーター）を安定して作製した。さらには、3Dプリンタを援用して、”さりげない”測定を行う場所にあわせたセンサ形状にすることが可能な状況である。
このようなセンサを用いて、動作をしながらの測定が可能なことを複数の動作に対して実証した。動作を伴うとアーチファクトに伴うエラーが重畳することは想定していた通りであったが、通常の測定センサを用いた場合よりもエラーを小さくできることを確認した。そのうえで、圧力センサ・加速度センサなどと組み合わせることによって、エラーが重畳するタイミングのデータをAI解析の対象にしないシステムを構築した。エラーの重畳を補正した上でAI解析を行う手法または、エラーが重畳している時間をAI判定の対象外とすることで、AI判定精度を上げることが可能になると考えていた。後者の方法を確立できたと考えている。
測定センサの設置位置を3Dプリンタを援用することによって調整可能であり、設置位置の調整によって、エラーの重畳の仕方が変わることを特定した。
AI判定に関しては、波形の特徴に注目した解析方法、機械学習を利用した解析方法を並行して進めている。基礎的な検討を行った段階においては、好ましい成果が得られている。
また、現役医師として、コロナに対する対応が強く求められた状況であったため、関連研究をコロナ対策に応用できないかと考え、手術の現場で利用可能なデバイスを開発した。これに関しては、論文発表、2件の特許申請を行った。日本におけるコロナの状況が、また悪くなってきたため、最大限の努力を継続していく。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
”さりげなく”心電図・脈波を測定し、精度の高いAI判定を行うことが本研究の目的である。初年度は、新型コロナウイルス流行のためにうまく研究が進まないことも想定していたが、密なディスカッションを行って、研究推進を行うことができたため、想定以上のスピードで研究が進んだ。１．貼り付け可能な薄膜心電計を開発した。２．小型パルスオキシメーターを開発した。３．心電計とパルスオキシメーターを搭載したセンサを3Dプリンタを援用することで、設置場所に馴染むセンサになることを確認した。４．さりげない測定を行う場合、静止状態ではないため、動きに伴うエラーが重畳する。圧力センサ、加速度センサなどと組み合わせることによって、このようなアーチファクトが重畳するタイミングを特定できるため、AI判定の対象領域としないことで、AI判定の精度を上げることが可能なシステムを構築した。５．AI判定システムに関しては、心電図と脈波の波形の形状の詳細の変化に注目をした解析システムと機械学習による解析システムを並行して構築することにした。前者のシステムにおいて満足な成果をあげた。６．研究の応用として、コロナ患者から抜管を行う際に、コロナウイルスの拡散を最小限に抑えることが可能な薄膜バルーン（BAP）を開発した。
上記の研究成果１～５は、２年目または３年目までに成果をあげることを想定していたため、当初の計画以上に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度に得られた成果を複数の国際ジャーナルへ投稿し、さらに関連学会で口頭発表する。現在執筆を行っている。
開発した測定センサシステムはポータブルなため、実験室でなくても、試測定の実施や測定条件の調整を行うことが可能である。したがって、緊急事態宣言であっても十分に研究を推進することが可能である。初年度に開発したセンサシステムよりも、壊れにくく、長期間に亘って使用が可能なセンサシステムへの改良を行う。
AI判定システムに関しては、より様々なアーチファクトに対応するための改良を継続したいと考えている。
2021年5月頭現在、日本における新型コロナウイルスの感染状況は良くない。申請者らの研究では、機能性薄膜を開発し、応用する研究であるため、コロナ禍で活躍するデバイス開発にも応用できる。例えば、初年度に開発した『抜管時のウイルス拡散を抑える薄膜バルーン』やリアルタイムセンシングを行う薄膜フィルムなどが該当する。これらのデバイスは、先が見えない現状においても、非常にニーズの高い研究であるので、あわせて開発することを検討する。
|
