2015 Fiscal Year Research-status Report
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26870088
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
前田 祐佳 筑波大学, システム情報系, 助教 (20650542)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光電脈波計測 / 緑色光 / 測定光 / 脈波伝搬速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生活習慣病に起因する動脈硬化が引き起こす心疾患や脳卒中は我が国の死因の上位を占めており、その予防および疾患の早期発見は急務な課題である。しかしながら現在行われている脈波伝搬速度（PWV）による動脈硬化の評価方法は、体動時に脈波計測が困難になるため、日常生活中（家庭内）での計測には適していない。
これまでの研究により、体表面を計測領域とする緑色光脈波計測によって、計測可能な範囲を拡張することが出来た。これにより脈波伝搬測定に向けた多点での脈波計測の組合せの種類が増加し、家庭内での脈波伝搬速度計測をより簡便になることが示唆された。
しかしながら緑色光による脈波計測は近年の著しい光デバイス技術の向上により可能となった手法であり、従来法の近赤外光に比べいまだ基礎的検討は不足している．そこで計測光の変更が脈波伝搬速度計測に与える影響，血管壁の硬度に影響を与える自律神経系に着目し、検証を行った。
緑色光による脈波信号を用いた脈波伝搬速度計測の精度について検証した結果，従来の近赤外光同様の精度が得られることが明らかとなった．また脈波伝搬速度算出において従来法であるピーク検出と，提案手法である相互相関関数を比較した結果，緑色光・相互相関関数による手法が最も精度が良い結果となった．
さらに夜間の長時間計測に向け、ベッド内での脈波伝搬時間計測の開発を行っている。心電図と脈波間での脈波伝搬速度計測を第一段階とし、最終的に頸部－足首での脈波のみを用いた脈波伝搬速度計測の実現を目指すものである。本年度の研究では、足部での多点脈波計測装置を作製し、睡眠時における寝返りなどの体動の影響を考慮した心電図と脈波間での脈波伝搬速度計測を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成26年度の成果より、緑色光による脈波も近赤外光同様に動脈硬化評価に応用可能であることが示され、また脈波伝搬速度計測の計測精度向上効果も確認された。
本年度は家庭内の脈波伝搬速度計測、特に夜間・早朝高血圧症の早期発見という観点から睡眠時における長時間の血圧モニタリングを念頭に、ベッド上での被験者や計測者の負担が少ない低拘束なPWV 計測デバイスを作製し、臥位における低拘束な血圧推定システム（クッション脈波計）の開発を行った。クッション脈波計は睡眠時における寝返りなどの体動に対応した計測機器である。足部に脈波センサを複数設置し、圧力センサと組み合わせることで加重されたセンサ、つまり皮膚と接触している脈波センサを自動的に選択し、脈波伝搬速度を算出するものである。
開発したクッション脈波計の精度を検証した結果、寝返りを含む計測環境において、心電図のR-R間隔と比較し 3 %以下の誤差率で脈波を計測可能であることが示された。
血圧上昇タスクを含む計測環境において、本計測システム（クッション脈波計およびベッド内心電計）で計測した脈波伝搬速度とカフ式血圧計を用いて測定した血圧値において相関係数 r = 0.72 (p < 0.001) の有意な相関が確認できた。このことから，本計測システムは臥位における血圧の変動および脈波伝搬時間の変動をモニタリング可能であると考えられる。これらの成果は本研究の達成に大きく寄与するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
脈波伝搬速度計測の計測精度向上効果および自律神経機能評価に関する計測精度について検証したが，これらのパラメータは測定条件に大きく影響を受ける。
例えば血圧は、心臓との高さとの変位によって圧力差が生じるため、心臓より高い位置では低い測定値、心臓より低い位置では高い測定値となり、おおよそ0.77 mmHg/cmの変化量となる。平成28年度は被検者の計測部位の位置に着目し、計測部位の変動が脈波伝搬速度に与える影響を検討する．
また従来の脈波計測で用いる近赤外光は体動によってアーチファクトが重畳しているが緑色光ではアーチファクトの影響を軽減可能であることが明らかにされている．本研究は日常生活下での動脈硬化評価を最終的な目標としており，そのためには日常化で想定される体動へのロバスト性の検証が必要である．
そこで体動時の脈波信号を緑色光および従来の近赤外光を用いて計測し、それらの信号よりアーチファクトの発生機序を明らかにし、精度評価およびアーチファクト除去を行う。被験者に与える体動はイスからの立ち上がりなどとする。
以上の通り、平成28年度は平成26、27年度に構築した脈波計測システムを使用し、主にデータ収集を行う。
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| Causes of Carryover |
設備備品である実験機器（トレッドミル）について、代替品の使用が可能となり、新規購入の必要がなくなったため、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度計画している睡眠中の脈波伝搬速度計測実験に必要となる血圧計等の購入及び最終年度となるため、研究成果の発表などにあてる予定である。
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