| Project/Area Number |
20H04493
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90030:Cognitive science-related
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
小林 俊輔 帝京大学, 医学部, 教授 (30579272)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 一郎 中部大学, 創発学術院, 教授 (10207384)
藤井 正純 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (10335036)
寺尾 安生 杏林大学, 医学部, 教授 (20343139)
行木 孝夫 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40271712)
愼 重弼 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (40315677)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | パーキンソン病 / 前頭葉 / 機械学習 / 複雑系 / 失調 / 多系統萎縮症 / 進行性核上性麻痺 / センサデータ / 機会学習 / 運動解析 / 脊髄小脳変性症 / 神経心理 / 書字障害 / 動作解析 |
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| Outline of Research at the Start |
神経疾患では病巣によって特徴的な運動パターンや固有の周期をもつ異常運動がみられ、医師はそれを経験と知識に基づき分類評価し診断している。つまりエキスパートブレインが動きのパターン認識と疾患分類を行っているわけである。その内在化されたプロセスをセンサデータや画像の数理解析により客観化・定量化することは情報工学的手法の開発の観点からも疾患理解や臨床応用のためにも重要であるが、そのような試みはほとんどされていない。
本研究ではパーキンソン病などの神経疾患で書字やジェスチャー動作をセンサデータとして記録し、その数学的な特徴を抽出し診断や治療の指標として数理的に表現することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経疾患では病巣によって特徴的な運動パターンや固有の周期をもつ異常運動がみられ、医師はそれを経験と知識に基づき分類評価し診断を考える。その内在化されたプロセスをセンサデータや画像の数理解析により客観化・定量化することは情報工学的手法の開発の観点からも疾患理解や臨床応用のためにも重要であるが、そのような試みはほとんどされていない。
本研究では神経疾患の患者の書字やジェスチャー動作を高次元時系列センサデータとして記録し、運動障害の疾患特異性を時空間ダイナミクスとして抽出し、バイオマーカーとして数理的に表現することを目的としている。
これまでに国内5施設と連携して、パーキンソン病（PD）100例、多系統萎縮症（MSA）15例、進行性核上性麻痺（PSP）20例の患者のデータ収集を行った。
タブレットデバイスによる書字データをもとにパーキンソン病を診断するアルゴリズムを開発し日本パーキンソン病・運動障害疾患学会 2022で発表し、特許を取得した。また、同様にタブレットデバイスを用いたMSA患者の書字データの特徴について日本パーキンソン病・運動障害疾患学会 2023年に発表した。PC上のインターフェースで健常者がゲームを行ったときのERPについての研究はFront Neurosci誌に掲載された（Chang et al. 2021）。赤外光ジェスチャーカメラによるデータ解析の結果はIEEE Access誌に受理された(Shin et al. 2024)。脳梁離断患者の上肢運動の解析を行った症例報告はCogn Behav Neurol誌に掲載ｓれた (Kobayashi et al. 2021)。筋炎患者のgrip myotoniaに類似した手指の運動をジェスチャーカメラで解析した報告はIntern Med誌に掲載された(Kanbayashi et al. 2023)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
3年間の計画の途中でcovid-19の影響などがありデータ収集が遅延したが、収集はほぼ終了し、論文は４本受諾され、２つの研究は学会発表まで終了した。現在、論文化に向けて最終的な解析を行っている。研究費は繰り越し申請をし、2024年中に３つの題材を論文化する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
学会発表をした２つの研究を論文にするほか、福島県立医大脳外科で現在進行中の脳卒中と脳腫瘍症例の研究について、論文にする予定である。
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