2023 Fiscal Year Research-status Report
Development and implementation of monitoring system for neurological emergency in Smart Hospital
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23K11873
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
浜崎 禎 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (60433033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岳元 裕臣 熊本大学, 病院, 助教 (50883021)
山川 俊貴 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (60510419)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | heart rate variability / machine learning / monitoring system / smart hospital / cyber-physical system |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経疾患の急性期治療においては、刻々と変化する患者の状態を監視し、状態急変をいち早く察知して適切に対応することが重要である。本研究は、脳神経疾患急性期における脳内出血や浮腫が引き起こす患者の状態急変を監視する患者管理システムの開発を目的としている。病棟においてモニタされる心電図から心拍変動解析を行い、急変の原因となる脳出血/脳浮腫－頭蓋内圧亢進－交感神経過活動を早期に捉え得る指標low frequency (LF) / high frequency (HF)比、また機械学習を用いた心拍変動指標の異常検知の2つの方法で分析する。
2023年度は、脳神経外科病棟のstroke care unit (SCU)において心拍変動指標持続的記録システムを構築し、18例の脳神経疾患急性期患者(全例くも膜下出血)に対して記録を行った。このうち2例において記録中の出血による状態急変が起こった。
また、脳室ドレナージや頭蓋内圧モニタを挿入する患者数が少ないことを想定して、研究計画に記載した通り、心電図以外の生体情報を解析に取り入れる準備を行っている。これは、血圧、呼吸、心電図、脳波、あるいはカメラの動画のような「フィジカル空間」における生体情報をセンシングしてビッグデータとして「サイバー空間」に蓄積・分析し、意味のある結果をアクチュエータとして「フィジカル空間」にフィードバックする、いわゆるサイバーフィジカルシステム研究である。病棟における監視カメラの動画を解析するcomputer visionにおいては、動作解析にOpenPose (Cao et al., arXiv:1611.08050, 2017), 画像認識にはYOLO (Redmon et al., arXiv:1506.02640v5 [cs.CV], 2016)を導入し、患者動画を用いた予備的解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実施の概要に記載した通り、心拍変動指標持続的記録システムを構築し、脳神経疾患患者からのデータ収集を実現した。しかし、18例の患者に脳室ドレナージや頭蓋内圧モニタを挿入した患者が含まれておらず、頭蓋内圧と心拍変動指標の同時記録には至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者である浜崎の所属機関が、2024年4月1日付けで熊本大学から琉球大学に移動し、脳神経外科学講座の診療及び研究の責任者となった。2024年度は、移動先の琉球大学おいても引き続き計画に基づいて研究を推進する。
頭蓋内圧・心拍変動同時記録システムを構築し、神経疾患急性期患者を対象として引き続きデータ収集を行う。また、2023年度のように脳室ドレナージや頭蓋内圧モニタを挿入した患者数が少ないことを想定して、研究計画に示したように、血圧、呼吸、脳波の生体信号の同時記録、また 監視カメラの動作解析や認識を行うcomputer visionの手法を取り入れ、心電図以外の生体情報収集も計画する。
共同研究者である岳元と山川とは、Slack(https://slack.com/intl/ja-jp/)を媒介として日常的な研究連携を行う。
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| Causes of Carryover |
2023年度に購入しなかったハイスペックのデスクトップコンピュータは、収集した生体信号データの解析や2024年度に導入を計画しているcomputer visionにおける動画解析に必要であり、2024年度に購入を行う。また、琉球大学脳神経外科病棟において、同施設の心電図モニタからデータ収集が可能な持続的記録システム構築のため、ラップトップコンピュータ、シグナルディジタイザ、圧トランスデューサの購入を行う。
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[Presentation] SAH超急性期の体温低下は予後と関連する2023
Author(s)
岳元裕臣,金丸英樹,Lei Haung, Yong Guo, Jerry Frores, Prativa Scherene, Jiping Tang, 賀耒泰之, 大森雄樹, 武笠晃丈, John H Zhang
Organizer
第39回SAH/スパズム・シンポジウム
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[Presentation] SAH後視床下部障害の経時的変化と予後の検討2023
Author(s)
岳元裕臣,金丸英樹,Lei Haung, Yong Guo, Jerry Frores, Prativa Scherene, Jiping Tang, 賀耒泰之, 大森雄樹, 武笠晃丈, John H Zhang
Organizer
第66回日本脳循環代謝学会学術集会
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[Presentation] Artery of Davidoff-Schechter: 三次元脳血管撮影による検討2023
Author(s)
岳元裕臣, 清末一路,賀耒泰之, 大森雄樹, 宮崎愛里, 本原慶彦, 亀野功揮, 徳山耕平, 堀雄三, Timo Krings,武笠晃丈
Organizer
第39回日本脳神経血管内治療学会学術集会
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