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嚥下超音波検査法と深層学習を融合した誤嚥検出アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K12793
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90150:医療福祉工学関連
研究機関川崎医療福祉大学

研究代表者

永見 慎輔  川崎医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (60744042)

研究分担者 前田 圭介  国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 病院, 客員研究員 (50775179)
福永 真哉  川崎医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (00296188)
池野 雅裕  川崎医療福祉大学, リハビリテーション学部, 准教授 (60612976)
原山 秋  川崎医療福祉大学, リハビリテーション学部, 助教 (40847886)
八木 直美  兵庫県立大学, 先端医療工学研究所, 准教授 (40731708)
越久 仁敬  兵庫医科大学, 医学部, 特別招聘教授 (20252512)
清水 昭雄  長野県立大学, 健康発達学部, 講師 (50965035)
堺 琴美  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 助教 (30907035)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 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)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード医工学 / リハビリテーション / 超音波検査 / 摂食嚥下 / 医療福祉工学
研究開始時の研究の概要

我々はこれまでに嚥下モニタリング装置で、「嚥下時の呼吸、嚥下運動、嚥下音」をパターン認識理論に基づいて評価し、「嚥下の良好なパターン」と「不良なパターン」を明らかにしてきた。しかし、嚥下前や嚥下後に発生する誤嚥等は検出することが出来ておらず、この方法を疾患発症後の早期経口摂取再開へと利用するには至っていない。本研究では、近年開発された「嚥下超音波検査法」と「嚥下前後の音声と随意咳」に深層学習法を用いて、非侵襲的且つ簡便に誤嚥を検出するシステムへと深化させる。

研究実績の概要

超音波による嚥下プロセスの画像データと、臨床的に診断された誤嚥の事例を組み合わせたデータセットの構築を試みた。しかし、研究開始当初に計画された症例データの収集が予定通りに進まず、データセットの構築に遅れが生じた。これは、特に地域的な医療機関の参加率の低さや、患者及び医療従事者からの同意取得の難しさに起因している。そのため、データ収集方法を見直し、多施設による共同研究体制の強化を行った。研究チームはデータ収集方法の大幅な修正を実施した。具体的には、対象となる患者の選定基準の見直し、データ収集の効率化を図るための技術的アプローチの導入、関係機関との連携を深めることにより、実用的かつ信頼性の高いデータセットの構築を目指した。これにより、途中で計画の変更が必要となったが、研究の質を確保しつつ、目標達成に向けた適応的なアプローチを取ることができた。

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

研究初期段階での計画通りの症例データ収集が滞り、データベース構築の遅れが発生したため遅れていると判断した。これは、医療施設の参加不足や、患者や医療スタッフの同意獲得が困難であったことが主な原因である。この問題を解決するため、データ収集手法の全面的な見直しと、複数施設間での協力体制を強化した。対象患者の選定基準を再評価し、データ収集を効率化する新たな技術手段を採用するとともに、関連機関との協働を深める。

今後の研究の推進方策

今後の研究段階では、これまでに集めた豊富なデータセットを活用し、誤嚥検出のための深層学習モデルの開発と精緻化が進められる。このプロセスには、アルゴリズムのトレーニングと同時に、その精度と臨床への適用可能性を徹底的に検証するフェーズが含まれる。特に、異なるタイプの嚥下障害を持つ患者群に対するアルゴリズムの反応を分析し、その効果を評価することで、さらなる改善が図られる。

このアルゴリズムが臨床現場に導入されると、言語聴覚士は嚥下障害のより正確な診断が可能となり、リハビリテーションプロセスの効率化が期待される。また、嚥下障害の早期発見と介入により、誤嚥による合併症のリスクを減少させ、患者の全般的な健康状態と生活の質(QOL)の向上に寄与することが可能となる。さらに、将来的にはこのアルゴリズムを基に、患者自身や家族が日常生活で利用できる嚥下管理ツールの開発も視野に入れられている。これにより、患者が自己管理を効果的に行い、より安全で健康的な日常生活を送ることができるよう支援されることが目標である。

報告書

(3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
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] 摂食嚥下リハビリテーションにおける先端技術の活用2023

    • 著者名/発表者名
      永見慎輔
    • 雑誌名

      日本老年療法学会誌

      巻: 2 号: 0 ページ: 1-6

    • DOI

      10.57270/jgts.2023_003

    • ISSN
      2436-908X
    • 年月日
      2023-07-27
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrasonography for Eating and Swallowing Assessment: A Narrative Review of Integrated Insights for Noninvasive Clinical Practice2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Maeda , Motoomi Nagasaka , Ayano Nagano , Shinsuke Nagami , Kakeru Hashimoto , Masaki Kamiya , Yuto Masuda , Kenichi Ozaki , Koki Kawamura
    • 雑誌名

      Nutrients

      巻: 15 号: 16 ページ: 3560-3560

    • DOI

      10.3390/nu15163560

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 【摂食嚥下障害のフロンティア-管理栄養士が知っておきたい最新情報】摂食嚥下障害の評価・治療に用いるテクノロジー2023

    • 著者名/発表者名
      永見慎輔
    • 雑誌名

      医歯薬出版(株)

      巻: 144 ページ: 29-34

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of Spinal Sagittal Alignment in Sitting Posture on Swallowing Function in Healthy Adult Women: A Cross-Sectional Study2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Nakamura, Shinsuke Nagami, Chiharu Kurozumi, Shu Harayama, Mayu Nakamura, Masahiro Ikeno, Jitsuro Yano, Tomonori Yokoyama, Shusaku Kanai, Shinya Fukunaga
    • 雑誌名

      Dysphagia

      巻: 38 号: 1 ページ: 379-388

    • DOI

      10.1007/s00455-022-10476-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 誤嚥性肺炎の既往を伴う高齢者の嚥下内視鏡検査所見について2022

    • 著者名/発表者名
      横関 彩佳、森田 倫正、小浜 尚也、永見 慎輔、福永 真哉
    • 雑誌名

      日本摂食嚥下リハビリテーション学会雑誌

      巻: 26 号: 3 ページ: 173-179

    • DOI

      10.32136/jsdr.26.3_173

    • ISSN
      1343-8441, 2434-2254
    • 年月日
      2022-12-31
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Association between food texture levels consumed and the prevalence of malnutrition and sarcopenia in older patients after stroke2022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Akio、Fujishima Ichiro、Maeda Keisuke、Murotani Kenta、Ohno Tomohisa、Nomoto Akiko、Nagami Shinsuke、Nagano Ayano、Sato Keisuke、Ueshima Junko、Inoue Tatsuro、Shimizu Midori、Ishida Yuria、Kayashita Jun、Suenaga Masaki、Mori Naoharu
    • 雑誌名

      European Journal of Clinical Nutrition

      巻: 76 号: 11 ページ: 1576-1582

    • DOI

      10.1038/s41430-022-01126-1

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 先端技術を扱う療法士と語り合おう2022

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      日本老年療法学会 第6回学術研修会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 嚥下と呼吸 -超高齢社会における摂食嚥下リハビリテーション-2022

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      愛知県言語聴覚士会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 摂食嚥下障害の評価・訓練2022

    • 著者名/発表者名
      永見慎輔
    • 学会等名
      青森県言語聴覚士会弘前支部摂食嚥下部会研修会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 食べるための多職種連携2022

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      第69回日本栄養改善学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 言語聴覚士の視点から見た、嚥下調整食のニューノーマル and MIRAI2022

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      第37回日本臨床栄養代謝学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高齢社会における摂食嚥下リハビリテーション - 嚥下と呼吸への多角的アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      第10回日本言語聴覚士協会九州地区学術集会 福岡大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 在宅療養者の摂食嚥下機能を推し量る2021

    • 著者名/発表者名
      永見 慎輔
    • 学会等名
      第10回日本栄養改善学会東海支部会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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