| Project/Area Number |
21K09557
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
堤 剛 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (90302851)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 耳石眼反射 / 重力認知 / 頸眼反射 / 平衡障害 / リハビリテーション / 遠隔診療 / 高齢化社会 / 転倒 / 眼位 / 三次元解析 |
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| Outline of Research at the Start |
高齢者や慢性めまい症例のふらつきに伴うQOL改善や、転倒・骨折にかかわる医療費の削減、認知症への進行予防を目的とする。頭位傾斜や視覚刺激外乱を負荷した際の眼位を三次元解析により数値化し、ふらつきの認知のパラメータとして確立する。高齢者や慢性めまいにおけるふらつきと転倒リスクの定量評価と、高リスク例への転倒予防リハビリテーションスキーム開発のための指標の確立を行う。厳密な生理学的検討のため、マウスにおける眼位の三次元計測システムの改良と各種刺激負荷システムを構築し、野生型および内耳障害モデルマウスでの病態解明と、ヒトでの研究へのフィードバックを行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでにHead Mounted Display (HMD)を利用した眼球運動検査装置をクラスⅡ医療機器として開発した。そこに新たな検査機能としてvHIT、SVV検査とOCR検査機能を開発・登載し、現在正常値の設定を行っている。近年慢性めまいとして注目されているPPPDについても、本機器を用いた新たな他覚的検査を開発・登載し、実症例でのデータ蓄積と解析を行っている。さらにクラウドサーバでのデータ共有機能を利用した検査データの評価サービスも開始した。これにより地域の医療機関での検査データに専門施設での詳細な評価が付加できるようになった。前庭リハビリテーションメニューも開発・登載し、その効果の予備的検証を開始した。
基礎研究のプラットフォームとしての開発も進め、回転刺激負荷後の回旋性眼位変化の経時的計測から耳石器由来のふらつきを証明、論文化した。また、回転座標系上で直線運動を負荷するコリオリ刺激下での強いめまい感についても、三次元眼球運動を用いて定量化し、そのメカニズムを解明した。
マウスを対象とした基礎研究では、Pendred症候群のモデルマウスであるSlc26a4 KOマウスの前庭機能特性評価を行い、その前庭障害機構の一部を解明、論文化した。また同マウス内耳の化骨メカニズムに起因した異常や巨大耳石の形成などもμCTや病理組織学的検討により明らかにした。
今後、矢状断面での頭位変化による耳石眼反射の評価メニューの開発・登載を進める。また、視界の疑似的な傾斜刺激や回転刺激によるふらつきの定量化実験のための準備も進めている。クラウドサーバに蓄積される眼球運動情報を学習データとして利用したAIによる診断システムの構築も検討している。これにより地域での診療や遠隔診療の精度向上が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでにHMDを利用した眼球運動検査装置をクラスⅡ医療機器として開発・市販し、めまいに対する一連の眼球運動検査を短時間かつ簡便に施行できるメニューとして搭載した。そこに新たな検査機能としてビデオヘッドインパルステスト(vHIT：頭部を素早く振った際の頭部運動と眼球運動の定量化により、半規管機能を個別に評価する)を開発・登載し、従来の機器と比較して実用に耐えうることを実証した。自覚的視性垂直位検査（SVV）と耳石眼反射検査（OCR）の検査機能も開発・登載し、現在正常値の設定を健常被験者を対象に行っている。近年慢性めまいによるQOL低下と経済損失の大きさから注目される持続性知覚性姿勢誘発めまい（PPPD）についても、本機器を用いた新たな複数の他覚的検査を開発・登載し、現在実症例での検証を行っている。ソフトウェアとして新たたな検査を自由に追加できるプラットフォームであり、一台で基本的な眼球運動検査から高度な機能検査まですべてを簡便かつ安価に導入可能となった。
基礎研究のプラットフォームとしては、回転刺激負荷後のふらつきのメカニズムとして耳石器を介した反射経路の関与を仮定し、回転運動による半規管刺激の際に観察された耳石器刺激による眼球回旋がふらつきや歩行偏倚を惹起するメカニズムであると結論、論文化した。また、回転座標系上で直線運動を負荷するコリオリ刺激下での強いめまい感についても、三次元眼球運動を用いて定量化し、そのメカニズムを解明して論文化、投稿中である。
マウスを対象とした基礎研究では、Pendred症候群のモデルマウスであるSlc26a4 KOマウスの前庭機能特性評価を行い、眼球運動を含む機能検査と内耳の形態学的検査から、前庭障害のメカニズムを同定、さらに内耳の化骨メカニズムに起因した異常や巨大耳石の形成などもμCTや組織学的検討により解明、論文化した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、現在のSVVやOCR、前庭リハビリテーションに関する開発・検証を進めるとともに、Listing平面を利用した矢状断面での頭位変化による耳石眼反射の定量評価のシステムの開発・登載を行う予定で予備実験を進めている。この機能は以前申請者が独自に定量化を可能とし論文発表したもので、本機器を用いることにより一般臨床における実用化が可能と考えている。PPPDの他覚的検査については特にFree Viewing Test（16枚の画像を10秒ずつ自由に注視させ、その際の視線の収束性を評価する）が有用との結果が得られており、これを論文化したうえで登載・臨床適用を目指す。
また、HMDをベースに使用していることから様々な視覚映像を用いた刺激をunity上で作成・呈示することができる。現在視運動刺激に加えて、HMDワールドでの視界の疑似的な傾斜刺激や回転刺激の負荷による平衡障害の眼球運動からの定量化実験を行うため視覚刺激映像作成を進めている。
クラウドサーバでのデータ共有機能を利用した検査データの評価サービスも開始した。これにより地域の医療機関での検査データに専門施設での詳細な評価が付与できるようになったため、臨床導入を進めている。前庭リハビリテーションについては、眼球運動を利用したリハビリメニューを開発・登載し、その効果の予備的検証を行っている。また、歩行を組み合わせたリハビリについては新たなメニューの開発に関して検討を進めている。
本機器とクラウドサーバにより、眼球運動データを本機器のフォーマット上でクラウドサーバに蓄積できるようになったため、これを学習データとして利用したAIによる診断システムの構築を想起・検討している。これが実現できれば、耳鼻科医の中でも苦手とする医師が多いめまいの分野において、地域での診療や遠隔診療での詳細かつ正確な診療が可能となる。
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