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一次微分波形分析法による量カプノグラフィ自動呼吸機能分析装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K17201
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分53030:呼吸器内科学関連
研究機関神戸学院大学 (2023)
天理医療大学 (2020-2022)

研究代表者

和田 晋一  神戸学院大学, 栄養学部, 教授 (80784355)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードカプノグラム / 一次微分波形分析法 / 慢性閉塞性肺疾患 / 間質性肺炎 / 一次微分波形分析(FDWA) / 量カプノグラム(V-Cap) / 単一CO2呼出テスト(SBT-CO2) / 単一N2呼出テスト(SBT-N2)
研究開始時の研究の概要

申請者は量カプノグラフィによる単一CO2呼出テスト(SBT-CO2)曲線をCO2一次微分波形(FDW-CO2)に変換することでクロージングボリューム(CV)の測定を可能にした。本研究ではFDW-CO2にCV以外の呼吸生理学的情報を解明する。具体的にはFDW-CO2の波形のピーク点までの肺気量は死腔量を反映しているか否か?第Ⅲ相の心原性振動の振幅の違いから換気不均等分布、換気血流比の指標となるか否か?を検証する。FDW-CO2はSBT-CO2と単一N2呼出曲線(SBT-N2)の併せたガス交換の指標を持っている可能性がある。この方法の有用性が証明できれば、小型で安価な測定機器の開発が可能となる。

研究実績の概要

単一N2呼出テストは純酸素を吸入し、呼気N2ガス濃度を記録することで肺内の換気分布がわかり、換気不均等分布の評価ができる優れた方法である。しかし、記録するためには酸素ガスやN2メータを備えた大型の高額機器が必要となり、ポータブルなどの汎用性がないのが現状である。一方、二酸化炭素を記録する量カプノメータは安価で小型化が可能である。しかし、現状の二酸化炭素濃度をグラフ化するだけでは臨床的な評価は難しい。申請者は二酸化炭素濃度を肺気量で除する一次微分する方法を提案し、その一次微分波形から換気の不均等分布や血流の不均等性が評価できると考えている。
健常人において安静換気や最大吸気からの呼出曲線を一次微分波形変換したところ、健常成人40名において、ΔN2とΔCO2の相関性は相関係数が0.579とP<0.001と有意であった。このように単一N2呼出テストと単一CO2呼出曲線じは一次微分波形分析法を用いることで同様の結果が得られることがわかった。しかし、慢性閉塞性肺疾患(COPD)9例や間質性肺炎9例を含めたデータでは単一N2呼出テストとの相関性は得られなかった。現在、症例数を増やし再検討しているが、データの解析には至っていない。量カプノグラムの単一CO2呼出曲線の一次微分波形は、死腔量およびクロージングボリュームだけでなく第III相の特徴の抽出を可能と考えている。
一方。自動波形出力システムは開発できたので、今後、効率よく分析できると考えている。
また、職場の異動により、単一N2呼出テストの測定ができなかったが、助成金内での機器の購入のめどがつき、積極的にデータの収集が可能と考えている。
最終的な目的は課題名にもある量カプノグラフィ自動呼吸機能分析装置の開発であり、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、間質性肺炎(IP)などの病的肺を再分析し、開発する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

昨年、一昨年と新型コロナ感染症の影響で、データが取れない期間があった。2023年4月に天理医療大学から神戸学院大学に異動となり、天理よろづ病院での研究ができなくなった。

今後の研究の推進方策

カプノメータでの助成金内で単一N2呼出曲線の測定が可能な機器(FUDAKU-7)を購入し、精力的にデータ収集を行う予定である。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2022 2021 2020

すべて 学会発表 (10件)

  • [学会発表] 呼吸機能検査学習のためのハイブリッド・シミュレータの開発とその教育効果2024

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、富井博史、井桁 洋、重面明徳
    • 学会等名
      日本医学シミュレーション学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次微分波形解析による量カプノグラムを用いた肺胞換気不均等性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、田口善夫、川邊晴樹、池田宗一郎、今井 正
    • 学会等名
      第62回日本呼吸器学会学術講演会演題賞選考講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次微分波形分析法によるカプノメータを用いた換気不均等分布の評価2022

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、川邊晴樹、飴本久子
    • 学会等名
      第71回日本医学検査学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 単一N2呼出曲線における一次微分波形分析法を用いた解剖学的死腔量の簡便な測定法2022

    • 著者名/発表者名
      川邊晴樹、和田晋一
    • 学会等名
      第71回日本医学検査学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次微分波形解析による量カプノグラムを用いた肺胞換気不均等性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、田口善夫、川邊晴樹 、池田宗一郎、今井 正
    • 学会等名
      第62回日本呼吸器学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 単一N2呼出洗い出し曲線から一次微分波形分析法を用いて解剖学的死腔、換気不均等分布、末梢気道閉塞の指標を抽出する試み2021

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、川邊晴樹、田口善夫
    • 学会等名
      第114回呼吸生理フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] カプノメータを用いた一次微分波形分析法による換気不均等分布の評価2021

    • 著者名/発表者名
      新 聡美、和田晋一、川邉晴樹、北川実美
    • 学会等名
      第15回日本臨床検査学教育学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次微分波形分析法を用いたカプノグラムによる死腔量(VDana)の簡便な測定法2021

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、川邊 晴樹
    • 学会等名
      第29回バイオフィジオロジー研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 量カプノグラムの一次微分波形分析法による死腔量(VDana)の簡便な測定法2020

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、閔 庚燁、池田宗一郎、川邊晴樹、今井 正
    • 学会等名
      第60回日本呼吸器学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次微分波形分析法を用いた重症COPD患者のSteep patternにおけるClosing Volume解析2020

    • 著者名/発表者名
      和田晋一、川邊晴樹
    • 学会等名
      第69回日本医学検査学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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