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睡眠時無呼吸の前兆予測を目的とした3次元いびき生成モデルの構築と音響解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K12227
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62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関苫小牧工業高等専門学校

研究代表者

三上 剛  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (40321369)

研究分担者 高橋 弘毅  東京都市大学, その他部局等, 教授 (40419693)
中村 嘉彦  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (60402476)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード睡眠時無呼吸症候群 / いびき / 3Dプリンタ / 生体信号 / 睡眠時無呼吸
研究開始時の研究の概要

本研究では,睡眠時無呼吸症候群(SAS)の代表的な症状である「いびき」に着目し,いびきの音響特性から無呼吸の前兆を予測する工学的手法の構築を目的とする.いびきは同一人物であっても一晩の間でいびきは多様に変化し,無呼吸の前兆を示すようないびきの音響特性は未だ十分に明らかになっていない.本研究では,上気道の立体模型を3次元プリンタにより構築し,いびきを発生させる音響実験を様々な生理条件を模擬した環境下で行い,無呼吸の前兆を示す上気道の狭小化といびきの音響特徴との関連性を明らかにする.

研究成果の概要

本研究では,睡眠時無呼吸症候群(SAS)の代表的な症状である「いびき」に着目し,いびきの音響特性から無呼吸の前兆を予測する工学的手法の構築を目的とする.そのため,上気道の立体模型を3次元プリンタにより構築し,いびきと無呼吸(気道の閉塞)を立体模型で発生させる実験を様々な生理条件を模擬した環境下で行い,無呼吸の前兆を示す上気道の狭小化・閉塞といびきの音響特徴との関連性を明らかにする.
研究成果として,立体模型を用いた実験によりいびきの音は発生させることは出来なかったが,SASを引き起こす気道の狭小化はほぼ想定どおり再現することができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

睡眠時無呼吸症候群(SAS)は自覚することが難しいため, 早期発見に繋がる技術開発が緊急の課題と言える.SASの患者によく見られる症状として「いびき」があり,いびき音にSAS固有の特徴が内在している可能性がこれまで指摘されてきた.もしこの特徴が明らかになれば,SASの早期発見のための新たな技術開発に繋がる.

本研究は上気道の立体モデルに基づき,SASおよびいびきの発声を模擬的に実現することで,いびき発生の機序とSASとの関連性について明らかにし,SASの前兆予測を可能とすることを目的としている.これにより,SASの早期発見に繋がると考えられる.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2020

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [学会発表] Development of an automated segmentation method for tongue region from head MRI using U-Net2022

    • 著者名/発表者名
      Kenta Tezuka, Yoshihiko Nakamura, Tsuyoshi Mikami, Kazuya Yonezawa
    • 学会等名
      Chitose International Forum on Science and Technology (CIF) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Automatic Tongue Contour Extraction from Head MRI using Convolutional Neural Network2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Kato, Yoshihiko Nakamura, Tsuyoshi Mikami, Kazuya Yonezawa
    • 学会等名
      Chitose International Forum on Science and Technology (CIF) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 畳込みニューラルネットワークを用いた重症睡眠時無呼吸症の画像認識2022

    • 著者名/発表者名
      三上 剛, 中村嘉彦, 米澤一也
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いた頭部 MRI からの舌の自動輪郭抽出に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      加藤優弥, 中村嘉彦, 三上剛, 米澤一也
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] U-Net を用いた頭部 MRI からの舌領域自動抽出に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      手塚健太, 中村嘉彦, 三上剛, 米澤
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] New Research on Sleep and Sleep Disorders2020

    • 著者名/発表者名
      Olivier Ratt(編集),Tsuyoshi Mikami, Hirotaka Takahashi, Kazuya Yonezawa(第6章執筆)
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      Nova Science Publisher
    • ISBN
      9781536168822
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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