呼吸動態の力学的な理解にもとづいた呼吸器疾患の新規診断法の開発

• Project/Area Number: 21K12637
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Hyogo Medical University
• Principal Investigator: 木島 貴志 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (90372614)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 英輔 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (00774613) ; 間瀬 教史 甲南女子大学, 看護リハビリテーション学部, 教授 (40454730) ; 祢木 芳樹 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (70814515)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 呼吸動態 / 声門開放CT / 閉塞性肺疾患 / 拘束性肺疾患 / IPV / 肺コンプライアンス / 声門開放呼気CT / 間質性肺炎

Outline of Research at the Start

通常の息止めでのCTは声門閉鎖による陽圧の影響により真の病態が正しく捉えられず過小評価される可能性が高い。呼吸動態の力学的理解に基づけば、呼気位声門開放状態でのCTは、より正確な疾患病態を画像として捉えることが可能であると考えられる。また、肺コンプライアンスは呼吸器病態の理解に極めて重要な指標であるが、通常食道カテーテル法という侵襲的かつ再現性に乏しい方法でしか測定できないため、実臨床ではほとんど測定されない。本研究では、非侵襲的かつ再現性のあるIPV法による肺コンプライアンス測定法の開発を試みる。これらにより、呼吸器疾患のより正確な病態理解と新たな診断法の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

呼吸は動的な現象である。その異常を検出するには動的な情報が必要である。しかしながら、現在臨床の現場では呼吸停止の状態で撮像される画像情報しか得られない。呼吸停止状態では、声門閉鎖による陽圧の影響を受けるため、この影響を除くには声門を開放した城代でのCＴ撮像が必要である。我々は、このような呼吸動態の力学的な理解にもとづいて、呼吸器疾患の新たな診断法の確立を目指す。なぜなら、正しい病態の理解は、新たな治療概念創出と創薬にとって最も重要だからである。
初年度は、正常ボランティアと数例の閉塞性換気障害症例、拘束性換気障害症例で、吸気呼気および声門閉鎖開放の各条件でのCT撮像を行い、比較検討する予定であったが、COVID-19による患者診療に追われ時間が十分に取れなかったたこと、ボランティアや患者の協力を得るには感染リスクの観点から実施が難しかったこと、CT装置の利用に制限がかかったことなどから、実際にデータ収集することができなかった。
もう一つのテーマであり、呼吸器疾患の病態理解にとってきわめて重要な指標である肺コンプライアンスの非侵襲的測定法の開発については、現在肺コンプライアンスは侵襲的な食道カテーテル法によるが、その侵襲性と測定値のばらつきが大きいことから実臨床では全く使用されていない。我々は、IPV(Intrapulmonary percussive ventilator)を用いて患者負担が全くなく肺コンプライアンスを測定できる装置を今年度ほぼ完成できた。ボランティアの協力により、食道カテーテル法と新規IPV法の比較を行う予定であったが、こちらはCOVID-19感染リスクの問題でまだ実施てきていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

COVID-19患者増加の影響により、研究実施者が患者診療に追われ、実験の時間がほぼ取れなかった。
COVID-19感染リスクのため、被験者に対してCTやIPVを用いた検査がほとんど制限されたため、臨床データの取得ができなかった。

Strategy for Future Research Activity

COVID-19感染対策の制限が令和3年度末から緩和されたので、令和4年度からは臨床データの取得が可能となるので、遅れを取り戻すことが可能である。