複数センサを用いた摂食・嚥下時の運動量測定に関する研究

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12766
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 芥川 正武 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (90294727)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 嚥下 / 筋電 / 生体運動計測 / 慣性センサ / 独立成分分析

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目的は摂食・嚥下に関する運動量を定量化する手法を提案することである。健全な摂食・嚥下運動は健康寿命の維持に欠かせない基本的な運動の一部であるが，加齢とともにオーラルフレイル（口腔機能の低下，虚弱）が進行し，全身機能の低下のきっかけとなり，健康寿命の短縮につながる可能性がある。このような状態の予防やリハビリテーションのためには摂食・嚥下の運動量を簡便かつ客観的に評価することが重要である。本研究課題では筋電，皮膚の動きといった様々な状態を非侵襲的に測定・解析した上で評価に有用な少数の測定項目を選別し，効果的かつ簡便な運動評価法を提案することを目指す。
初年度，令和3年度で慣性センサモジュールを用いた喉頭隆起付近の嚥下運動測定，少数の測定電極を用いた嚥下時の皮膚表面筋電図の測定を実施した。令和4年度はこれらに引き続き，筋電の測定電極を増やして舌骨上筋群，舌骨下筋群，咽頭の筋群などの筋活動をより詳細に測定することを試みた。また各筋群に属する各々の筋の筋電図を嚥下音，慣性センサおよび動画解析により測定した皮膚表面の動きと合わせて独立成分分析などの信号処理の手法を用いて分離することを試みた。皮膚表面筋電図は複数の筋運動による筋電が重畳して測定されたものであり，嚥下に関連する各筋の信号に分離できれば嚥下運動の分析のために有用であるが，年度終わり時点でまだ実現できておらず，有効な解析手法について検討を継続中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

嚥下時に測定した筋電，嚥下音などの生体信号測定時にアーチファクトを抑制して高品質な信号を取得する方法の習得に時間を要した。また感染症予防に配慮する必要がある期間があったため人を対象とする実験の実施を停止していた期間があったことも影響した。測定により得られた筋電図から嚥下の各段階で活動する各筋の運動を分離することを試みているが，電極の貼付位置と筋の位置との配置の影響により分析結果が異なり，結果の評価法を確立することに依然として取り組んでいる。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は嚥下時の喉頭隆起周辺の嚥下関連筋，皮膚表面の運動，嚥下音などの複数の生体信号の関連性を明らかにし，嚥下運動の簡便な評価法を考案することを目指している。令和4年度に引き続き独立成分分析等を用いた信号解析手法について検討する。また嚥下運動そのものは長くても数秒程度の短時間の運動であり嚥下の各ステージ毎に多くの運動が起こっており生体信号からの解釈を困難にしている。そこで嚥下時だけではなく頚部の筋を被験者が自発的に動かした際の筋電を測定・解析することで筋運動と筋電の関係について基礎的な知見を得ておき，嚥下運動時の信号解析に活かすことを試みる。

Causes of Carryover

理由：研究の進捗が当初予定から遅延したため，測定実験に用いる消耗品等の購入が当初予定よりも減少した。また成果発表が遅れており旅費等を使用しなかったため。
使用計画：令和5年度は測定実験の実施により必要な消耗品を多く使用すると予想されるため物品費から支出する予定である。また成果報告に関連し旅費，学会参加費等をその他から支出する予定である。