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3次元画像を用いた機能統合型嚥下モデルの構築とその評価・応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K09706
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57050:補綴系歯学関連
研究機関岩手医科大学

研究代表者

佐原 資謹  岩手医科大学, 歯学部, 教授 (40206008)

研究分担者 道脇 幸博  昭和大学, 歯学部, 兼任講師 (40157540)
千葉 俊美  岩手医科大学, 歯学部, 教授 (40254784)
橋本 卓弥  東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60548163)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード嚥下 / 画像解析 / コンピュターシュミレーション / 4次元CT画像 / 嚥下生体モデル / 嚥下筋駆動型モデル / 嚥下運動 / CT画像解析 / 舌骨運動軌跡 / 筋電図 / 筋骨格モデル / バイオメカニクス / 誤嚥 / CT / マノメーター / シュミレーションモデル
研究成果の概要

嚥下は形の複雑な多くの器官が複雑な動きをするため、可視化しにくい運動の1つとされてきた。320列面検出型CTを用いて撮影した、液体嚥下時の高精度、高分解能3次元画像を基に、嚥下に関与する器官を領域分割法で抽出し、その動きを可視化、数理モデル化しシミュレーションを行った。圧力などの機能データを統合し得るモデルとすることで、正常嚥下のメカニズムや誤嚥のメカニズムの解明により貢献すると思われる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

嚥下研究において、①医用画像(CT,VF, MRI)と解剖の知識を統合した生体モデル、②嚥下時の生体現象を数理モデル化、③嚥下時の食品データを数理モデル化し、コンピュータ・シミュレーションがおこなわれてきた。320列面検出型CTによる高精度、高分解能3次元画像を基にした精緻なモデルは、嚥下の研究・臨床での利用価値は高く、関連する様々な分野で有効なツールになり得ると予想される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] コンピュータシミュレーションによって嚥下の解明をめざす2021

    • 著者名/発表者名
      道脇幸博,菊地貴博,外山義雄,神谷 哲
    • 雑誌名

      歯科理工学会雑誌

      巻: 40 ページ: 21-24

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Realistic computer simulation of bolus flow during swallowing.2020

    • 著者名/発表者名
      Michiwaki Y, Kamiya T, Kikuchi T, Toyama Y, Takai M, Hanyu K, Inoue M, Yahiro N, Koshizuka S.
    • 雑誌名

      Food Hydrocoll.

      巻: 108 ページ: 106040-106040

    • DOI

      10.1016/j.foodhyd.2020.106040

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Musculoskeletal Model of Hyolaryngeal Elements for Understanding Pharyngeal Swallowing Mechanics2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Takuya、Urabe Mariko、Chee-Sheng Foo、Murakoshi Atsuko、Kikuchi Takahiro、Michiwaki Yukihiro、Koike Takuji
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 号: 18 ページ: 6276-6276

    • DOI

      10.3390/app10186276

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An fMRI Study of Brain Network Involved in Teeth Tapping in the Elderly.2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, H Fukami, E Ishikawa, K Shibata, M Kubota, H Kondo, Y. Sahara
    • 雑誌名

      Front Aging Neurosci.

      巻: 12 ページ: 32-32

    • DOI

      10.3389/fnagi.2020.00032

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Serum and saliva cytokines levels in an patients with brain abscess due to periodontitis.2020

    • 著者名/発表者名
      O. Murai, T. Chiba, D. Sasaki , Y. Sahara, T. Yaegashi
    • 雑誌名

      Medical Research Archives

      巻: 8 ページ: 1-16

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational modeling of child’s swallowing to simulate choking on toys.2019

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Michiwaki, Takahiro Kikuchi, Tetsu Kamiya, Yoshio Toyama, Motoki, Inoue, Keigo Hanyuu, Megumi Takai & Seiichi Koshizuka
    • 雑誌名

      Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging & Visualization,

      巻: 8 号: 3 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1080/21681163.2019.1647458

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 嚥下障害と介護食レオロジー2019

    • 著者名/発表者名
      水沼 博、道脇幸博
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: 83 ページ: 473-476

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 動態力学シミュレーションによる嚥下機能の解析2021

    • 著者名/発表者名
      道脇幸博
    • 学会等名
      日本嚥下医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 嚥下の筋骨格モデル2021

    • 著者名/発表者名
      橋本卓弥
    • 学会等名
      日本嚥下医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Swallowing Musculoskeletal Analysis Using 320-ADCT.2020

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto, T. Kikuchi, Y. Michiwaki
    • 学会等名
      International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of muscle activity in tongue's motion considering distinguished muscle fibers.2020

    • 著者名/発表者名
      S. Ono, H. Azegami, K. Takeuchi, Y. Michiwaki, T. Kikuchi
    • 学会等名
      Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle-driven swallowing simulation to elucidate the neuromuscular system functioning underlying human swallowing.2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Michiwak, T. Kikuchi, T. Kamiya, Y. Toyama, M. Takai, M. Inoue, N. Yahiro, M. Urabe, T. Hashimoto, T. Ijiri, Y. Sahara, S. Koshizuka
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Harmonic Coordinateを用いた自由形状変形法による嚥下4次元CT画像の領域分割2020

    • 著者名/発表者名
      菊地貴博,井尻敬 ,才藤栄一,稲本陽子,道脇幸博
    • 学会等名
      Visual Computing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Biomechanical simulation of swallowing and aspiration.2019

    • 著者名/発表者名
      Y Michiwaki, T Kikuchi, T Kamiya, Y Toyama, M Takai, M Inoue, N Yahiro, M Urabe, T Hashimoto, T Ijiri, H Shinozaki, Y Sahara, S Koshizuka
    • 学会等名
      Medical Engineering of Orofacial Laryngopharyngeal Function
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An fMRI Study of Brain Network Involved in Elderly Teeth Tapping.2019

    • 著者名/発表者名
      Y Sahara, H Fukami
    • 学会等名
      Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploration of brain region relevant to sweet-sour taste interactions by using fMRI.2019

    • 著者名/発表者名
      H Fukami, N Ono, S Mori, A Kitamura, Y Sahara
    • 学会等名
      European Chemoreception Research Organization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer simulation of swallowing to reveal food features related to aspiration,2019

    • 著者名/発表者名
      Y Michiwaki, T Kikuchi, T Kamiya, Y Toyama, M Takai, M Inoue, N Yahiro, K Hanyuu, S Koshizuka
    • 学会等名
      NSFC-JSPS Joint Symposium Hydrocolloids for Modern Food Function Design,
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 加齢変化と嚥下障害―コンピュータシミュレーションによるモデル化と解析2019

    • 著者名/発表者名
      道脇幸博,橋本卓弥,菊地貴博,占部麻里子,佐原資謹
    • 学会等名
      認知症と口腔機能研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An fMRI Study of Brain Network Involved in Elderly Teeth Tapping.2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Sahara, H. Fukami
    • 学会等名
      Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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