耳から動脈硬化を発見：確率ニューラルネットワークを用いた血管内皮機能評価法の提案

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K19920
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 平野 陽豊 静岡大学, 工学部, 助教 (50725679)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 動脈硬化 / 血管内皮 / 簡易検査 / 画像処理

Outline of Annual Research Achievements

我が国の心血管系疾患や脳血管障害等の循環器疾患による死因は全体の約２５％に及んでおり，その循環器疾患の主原因は動脈硬化であることが知られている．動脈は一度硬化が始まると二度と柔らかくはならないが，動脈硬化の初期症状である血管内皮機能障害のステージまでは早期治療により完治することが明らかになっている．そのため血管内皮機能を非侵襲かつ定量的に計測する技術は動脈硬化早期診断のために非常に重要である．
我々の研究グループでは，血管内皮機能を簡便計測するために家庭などに広く普及しているオシロメトリック式自動血圧計の原理を応用した計測法を提案してきたが，動脈硬化は自覚症状のない疾患であるため，動脈硬化の予備者自身に自発的な検査の受診意思がない限り血管内皮機能低下を早期発見することは困難である．そこで，血管を計測する代わりに体表の何らかの情報から血管内皮機能を推定する方法が求められている．
本研究ではカメラを用いて耳朶皺襞（earlobe crease: ELC）と呼ばれる耳朶のしわの長さ，形，占有面積，位置，深さなどの特徴を定量抽出し，それら複数の特徴から確率ニューラルネットワークを用いて血管内皮機能を評価するシステム開発を行う．初年度ではELCを精度よく抽出するためのアルゴリズムを新規開発し，スマートデバイスで提案アリゴリズムを動作させるためのアプリケーション試作を行った．また，システムの操作性向上に係る検討も行った．

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は下肢血管内皮機能を計測するためのシステム開発にかかり，システムの試作フェーズまでは順調に進展している．ただし，コロナ禍に伴い試作システムを用いた実証実験を延期したため，来年度以降に試作システムを用いたELCの計測および血管内皮機能計測を行い研究を進展させる予定である．

Strategy for Future Research Activity

計測されたELCの本数，長さ，形，占有面積，位置，深さなどの指標を基に血管内皮機能を推定するためのモデル式などを開発する．開発するモデルを用いて動脈硬化進行度の評価について検討を行う．

Causes of Carryover

コロナ禍に伴い，当初予定していた研究協力者の施設で試作システムを用いた実証実験を行うことを延期した．そのため当該費用として確保していた旅費，被験者への謝金などを本年度は使用しなかった．翌年度に本年度実施予定であった試作システムを用いた実証実験について行う予定である．