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ホワイトボックス型AIによる睡眠データからの不顕性誤嚥群検出とそのメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19621
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分58:社会医学、看護学およびその関連分野
研究機関岩手大学

研究代表者

佐々木 誠  岩手大学, 理工学部, 准教授 (80404119)

研究分担者 玉田 泰嗣  長崎大学, 病院(歯学系), 助教 (50633145)
土井 めぐみ  長崎大学, 病院(医学系), 技術職員 (50899044)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード嚥下障害 / 不顕性誤嚥 / マルチモーダル生体信号計測 / AI / 機械学習 / 摂食嚥下
研究開始時の研究の概要

不顕性誤嚥は,ムセや自覚症状がなく,静かに肺炎を発症・進行させるため,医療従事者や介護者であってもその兆候や変化を捉えることは難しく,嗄声や発熱等を認めた時点で既に重症化している場合が多い.そこで本研究では,睡眠時生体信号から不顕性誤嚥群を検出しうる,新しいAI手法の開発を目的とする.さらに,AIの判断基準を見える化し,臨床的考察を加えることで,そのメカニズム解明に挑戦する.

研究成果の概要

本研究では,睡眠時マルチモーダル生体信号と覚醒時基礎データからの不顕性誤嚥患者の検出可能性について検討した.AIを用いた覚醒時のデータ解析では,前頸部表面筋電位信号から,随意運動や嚥下反射における嚥下諸器官の運動を分類できることを明らかにした.また,PVDFセンサを用いて検出した嚥下前後における呼吸パターンの変化から,誤嚥リスクを評価できる可能性を見出した.睡眠時のデータ解析では,不顕性誤嚥患者と健常者のマルチモーダル生体信号を計測し,唾液嚥下やその前後の呼吸変化の自動検出を行った.そして,深層学習による不顕性誤嚥群の分類可能性を検討することで,新たな見守り技術に対する基礎的な知見を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

不顕性誤嚥は,ムセや自覚症状がなく,静かに肺炎を発症・進行させるため,医療従事者や介護者であってもその兆候や変化を捉えることは難しい.本研究では,睡眠時マルチモーダル生体信号と覚醒時基礎データからの不顕性誤嚥患者の検出可能性について基礎的検討を行ったが,患者に共通する生体信号の特徴とその検出法をより詳細に解明できれば,不顕性誤嚥を理解,克服するうえでの新たな展開が期待できる.例えば,不顕性誤嚥の検出法や,誤嚥性肺炎発症の予測システムなどが考えられ,これらの実現に向けた第一歩として,本成果の学術的,社会的意義が認められる.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (13件) (うち招待講演 6件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 食事中の咀嚼,嚥下,呼吸の協調評価システムの開発2024

    • 著者名/発表者名
      藤川敦大,佐々木誠,杉本大輔,玉田泰嗣
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ウェアラブルデバイスを用いた嚥下・呼吸のモニタリングシステム2023

    • 著者名/発表者名
      杉本大輔,佐々木誠,玉田泰嗣,高橋陽助
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Using AI to Noninvasively Capture Aging Changes in Swallowing Function2023

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Tamada, Makoto Sasaki, Masahiro Suzuki, Yuta yokohama, Katsuhiro Kamata, Yosuke Takahashi, Hideaki Takahata
    • 学会等名
      IAGG Asia/Oceania Regional Congress 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ストロー摂取時の舌運動と呼吸の協調の分析2023

    • 著者名/発表者名
      杉本大輔,板離子,佐々木誠,真柄仁,鈴木拓,井上誠
    • 学会等名
      日本顎口腔機能学会第70回学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PVDFセンサを用いた嚥下・呼吸の協調パターン評価法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      杉本大輔, 佐々木誠, 佐々木颯真, 玉田泰嗣,戸原玄
    • 学会等名
      日本顎口腔機能学会 第67回学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 前頸部多点表面筋電図を用いた嚥下機能評価技術2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木誠
    • 学会等名
      日本機械学会第34回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面筋電の基礎と可能性2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木誠
    • 学会等名
      第28回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AIによるsEMGを用いた嚥下イベントの検出2022

    • 著者名/発表者名
      玉田泰嗣,高橋陽助,高畠英昭,劉宇曦,佐々木誠
    • 学会等名
      第28回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] AIによるsEMG信号を用いた舌骨位置の推定2022

    • 著者名/発表者名
      玉田泰嗣,高橋陽助,高畠英昭,劉宇曦,佐々木誠
    • 学会等名
      第28回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 歯科から発信する新たな医療 AI2022

    • 著者名/発表者名
      玉田泰嗣
    • 学会等名
      日本補綴歯科学会第131回学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面筋電と工学技術との融合 ~基礎から先端技術まで~2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木誠
    • 学会等名
      第1回表面筋電リハビリテーション研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 飲み込みを科学する ~嚥下機能計の開発~2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木誠
    • 学会等名
      ヘルステック・デバイス・フォーラム2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多チャンネル表面筋電図を用いたAIベースの嚥下機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木誠
    • 学会等名
      第26・27回合同学術大会日本摂食嚥下リハビリテーション学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 呼吸モニタリングシステム2022

    • 発明者名
      佐々木誠,米田直輝,佐々木颯真,杉本大輔
    • 権利者名
      佐々木誠,米田直輝,佐々木颯真,杉本大輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-174361
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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