Development of non-invasive monitoring intracranial pressure device based on intracranial resonance characteristics

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K09173
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 降旗 建治 信州大学, 医学部, 特任准教授 (90021013)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本郷 一博 信州大学, 医学部附属病院, 特任教授 (00135154) ; 後藤 哲哉 信州大学, 医学部, 特任准教授 (30362130)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 非侵襲的頭蓋内圧モニタ / 伝達関数 / 頚動脈圧脈波 / 微差圧センサ / 外耳道内圧脈波 / 頭蓋内共振特性

Outline of Annual Research Achievements

伝達関数は入力（頚動脈圧脈波CdiffP）と出力（外耳道内圧脈波EACP）をつなぐ関数であり、微分方程式がかけ算で解け、簡単にシステムを結合でき、および簡単に周波数解析できる特徴を持っている。「頭蓋内共振特性NRF」は、この伝達関数法が医療現場で適用できれば簡単に求めることができるはずである。
研究の初期段階で使用した頚動脈圧センサは、外圧を加えるトノメトリー法を採用した。しかし、外力を加えるそのセンサを患者の頚部位総頚動脈上に設置することは、解剖学的に内頚動脈と総頚動脈との位置関係が左右ともに動静脈が部分的に重なっているため、脳圧を上昇させる恐れがある。そこで、外力を加えないでも頚動脈波形が測定できる頚動脈センサの開発は急務である。
本年度は、「ピエゾ抵抗カンチレバーを使用した差圧センサ」を利用した頚動脈脈波センサ(CdiffP)が①「外力を加えなくても脈波形が測定できるかどうか」②「頭蓋内からの反射特性が明確に表れているかどうか」③「伝達関数法が適用できるかどうか」を明確にするために、健常者（男性8名、女性2名）を対象に姿勢変化（仰臥位0度と半座位30度）時の臨床試験（CdiffPおよびEACP測定）を実施した。
その結果、有効データ数31が得られ、外力が無い貼付状態でも反射特性の影響を受けた頸動脈脈波信号が観測でき、伝達関数法を適用した結果（平均値と標準偏差値）、仰臥位0度の場合：実測頭蓋内共振周波数MNRF=19.36±2.32Hz、推定頭蓋内圧PICP=13.58±2.76cmH2O、および半座位30度の場合：MNRF=12.97±1.66Hz、PICP=6.08±1.16cmH2Oが類推できた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本年度は、コロナ禍のためにインフォームドコンセントにおける印鑑が必要な家族同意等を得ることが困難になり、特に頭蓋内圧が高い患者を対象とした「侵襲頭蓋内圧センサによるMICPデータと非侵襲頭蓋内モニタによるPICPデータ」を得るための新たな臨床試験を実施することが困難であった。そのため、測定精度検証に必要なデータの獲得は大幅に遅れているのが現状である。

Strategy for Future Research Activity

現在、医療現場で安心安全に安定したデータが取得できる新たな「頚動脈差圧脈波センサと外耳道内圧センサ」を備えた非侵襲頭蓋内圧モニタ2号機を試作している。
臨床試験は、侵襲頭蓋内センサを装着した患者さんばかりでなく、緊急時にICPが高そうな患者さんにも我々の非侵襲頭蓋内圧モニタだけの場合を含めなるべく多くの患者数を得るように工夫する。

Causes of Carryover

・コロナ禍等の理由により、臨床試験が実施できなかったため、新たに試作した計測器は、１台にとどめたため、次年度使用額が生じた。

（使用計画）・次年度使用額は、さらに新しいIoT(Internet of Things)機能を組込んだ計測器2号機を製作するための物品購入に使用する。