| 研究課題/領域番号 |
21K19880
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
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| 研究分担者 |
芳賀 洋一 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00282096)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 心音図 / 音響CT / 新型コロナウイルス / 肺 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
特別な設備・技術を要さずに安全・簡便に施行でき、かつX線CT検査に匹敵する局所病変検出能のある肺のイメージング手法は、新型コロナウイルス感染のみならず、高齢化社会における老健施設や在宅介護における誤嚥性肺炎の早期診断法としてもその適用範囲は広い。本研究では、心臓で発生した心音を体表に装着した多数の心音センサで同時受信し、逆問題の解法を適用することで、外部からの入力なしに肺内での音速分布を可視化する３次元音響CTを開発し、肺の局所病変が検出可能な計測技術を開発することを目的とする。本研究後には、センサ数の増減により３次元音響CTの高画質化あるいは在宅モニタリング等の臨床応用を目指す。
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| 研究実績の概要 |
心臓、肺実質の2種類の組織から構成される単純胸部モデルにおいて、心臓の中心を点音源とする中心周波数50 Hz、持続時間100 msの心音が周囲の肺実質および胸郭を通過し、体表に装着した32個の心音センサで受信されるマルチチャンネル心音計測を想定した。心臓の音速を1560 m/s、肺実質の音速を40 m/s、胸郭の音速を1580 m/sと仮定したときに、心音の伝搬経路の音速を考慮し各センサで受信されるバーチャル心音信号をシミュレーションした。次いで、全バーチャル心音信号に逆問題の解法を応用することで、胸部の音速分布を再構成し、かつ点音源の位置が1点に収束するような計算アルゴリズムを確立した。
さらに、胸部の各臓器の音速と形態から心音の伝達シミュレーションを行い、音速分布の再構築アルゴリズムを検証した。
マルチチャンネル心音計測に用いる心音センサとして、医療用心音・呼吸音マイクロホンを使用し、8チャンネルのプリアンプ4台を用いて32チャンネルの心音を増幅後、64チャンネル同時受信可能なオーディオインターフェイスを通じて、心電図トリガとともに解析用ワークステーションに入力することで、マルチチャンネル心音計測システムを構築した。さらに、プリアンプを4台追加導入することで、64チャンネルの心音を同時取得可能なシステムにアップグレードした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和４年度に購入予定のプリアンプについては令和４年４月に注文したが、半導体供給不足により製品の納入が令和５年２月まで遅れ、令和４年度中に研究が終了できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和５年度には早々にシステム構築を完成させ、当初計画していた32チャンネルから64チャンネルにアップグレードしたシステムにアップグレードし、詳細な計測を行う予定である。
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