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AIを活用した乳幼児聴力スクリーングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K19578
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分56:生体機能および感覚に関する外科学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

樫尾 明憲  東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (20451809)

研究分担者 赤松 裕介  東京大学, 医学部附属病院, 言語聴覚士 (00794869)
尾形 エリカ  東京大学, 医学部附属病院, 言語聴覚士 (20794853)
西村 信一  東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (30938973)
浦中 司  東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (60828705)
小山 一  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (80825167)
馬場 信太郎  地方独立行政法人東京都立病院機構東京都立小児総合医療センター(臨床研究部), その他, 耳鼻いんこう科 医長 (90553719)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (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)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード乳幼児聴力検査 / AI / 画像認識 / 音声認識 / 乳幼児聴覚検査 / 音声分析 / 画像解析
研究開始時の研究の概要

言語発達に大きな影響を及ぼす乳幼児期難聴の早期発見は重要な課題であるが新生児期以降の聴力スクリーニングの手法がない。今回乳幼児の音に対する表情変化、乳児の泣き声の変化に着目をして聴覚スクリーニングを行えないか検討する。録画・録音した音反応にと対する表情変化、難聴児と健聴児の泣き声を機械学習にかけて音提示後の表情、乳児期の泣き声からAIによる難聴評価を行う。聴覚に対する人間の反応は全世界共通であり本研究の成果は乳幼児難聴スクリーニング検査の新たなメソッドとして全世界的に大きなインパクトを与えると期待される

研究実績の概要

本年度は既存の乳幼児聴力検査機器(COR)に乳幼児の反応を確実に録画するシステムの開発を行った。乳幼児の顔の方向や表情を識別できるソフトウェアに関する調査を行ったが、正面に近いアングルでないと正確な結果が得られないことがわかった。しかし、CORは-45度の方向と45度の方向にスピーカと音の出るおもちゃがあり、乳幼児はその範囲で顔を向ける可能性があり、表情の識別などが困難になる。そこで、どの方向に乳幼児が向いても正確に顔のデータが取れるように、-45度、0度、45度の方向に、同期したカメラ3台による撮影を可能にした。撮影条件を揃えるために同じ型番のUSBカメラを用いることが望ましいが、同じ型番のUSBカメラは通常1つのパソコンで1台しか接続できないことも多い。そこで、USBを制御する装置を導入することで、3台の同時使用を可能とした。
次に、画像記録時間とCORからの音の出力の有無を同期させる手法を検討した。COR特有の、おもちゃの動作や光る時のスイッチの出力はCORから独自のプロトコルの信号として出力され、オーディオインタフェースで記録することができない。そして、オーディオインタフェースにこれらの信号も入力することができれば、すべての信号を同期して取得することができ、正確なデータを収集できる。そこで、独自のプロトコルの信号を解読し、交流に変調する回路とプログラムを製作し、CORの出力をオーディオインタフェースに入力可能な信号とした。以上を東京大学工学系研究科の高木健氏の協力のもと作成した。

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

乳幼児の顔を確実にとらえ複数の動画を同期させるというシステム作成に作成に苦慮し、想定以上の時間がかかった。工学系研究科の協力者により実現が可能となった。

今後の研究の推進方策

来年度は、乳幼児ビデオデータの聴取を進めてゆく予定である。まずは健聴児の協力者から始め、順次難聴者データを取得する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Cochlear implantation for progressive hearing loss caused by an A8296G mutation in mitochondrial DNA2024

    • 著者名/発表者名
      Sahara Toshihito、Kashio Akinori、Kamogashira Teru、Ogata Erika、Akamatsu Yusuke、Yamasoba Tatsuya
    • 雑誌名

      Auris Nasus Larynx

      巻: 51 号: 1 ページ: 82-85

    • DOI

      10.1016/j.anl.2023.07.007

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Etiology, Severity, Audiogram Type, and Device Usage in Patients with Unilateral Moderate to Profound Sensorineural Hearing Loss in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Koyama Hajime、Kashio Akinori、Nishimura Shinichi、Takahashi Haruo、Iwasaki Shinichi、Doi Katsumi、Nakagawa Takashi、Ito Ken、Yamasoba Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Medicine

      巻: 12 号: 13 ページ: 4290-4290

    • DOI

      10.3390/jcm12134290

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hearing and Hearing Loss Progression in Patients with GJB2 Gene Mutations: A Long-Term Follow-Up2023

    • 著者名/発表者名
      Sakata Aki、Kashio Akinori、Koyama Misaki、Urata Shinji、Koyama Hajime、Yamasoba Tatsuya
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 23 ページ: 16763-16763

    • DOI

      10.3390/ijms242316763

    • 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] Application of Machine Learning to Predict Hearing Outcomes of Tympanoplasty2022

    • 著者名/発表者名
      Koyama Hajime、Kashio Akinori、Uranaka Tsukasa、Matsumoto Yu、Yamasoba Tatsuya
    • 雑誌名

      The Laryngoscope

      巻: 無 号: 9 ページ: 2371-2378

    • DOI

      10.1002/lary.30457

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Etiology of hearing loss affects auditory skill development and vocabulary development in pediatric cochlear implantation cases.2022

    • 著者名/発表者名
      Nishio SY, Moteki H, Miyagawa M,..., Naito Y,..., Usami SI
    • 雑誌名

      Acta Otolaryngol

      巻: 142 号: 3-4 ページ: 308-315

    • DOI

      10.1080/00016489.2022.2065027

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 当院で4歳以降に人工内耳を受けた128例の背景に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      水本 結、樫尾 明憲、尾形 エリカ、赤松 裕介、小山 一、浦中 司、山岨 達也
    • 雑誌名

      小児耳鼻咽喉科

      巻: 43 号: 3 ページ: 305-312

    • DOI

      10.11374/shonijibi.43.305

    • ISSN
      0919-5858, 2186-5957
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 【子どもの難聴を見逃さない!】聴覚スクリーニング検査2022

    • 著者名/発表者名
      安藤 喬明, 樫尾 明憲
    • 雑誌名

      ENTONI

      巻: 271 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ディープラーニングを用いた,側頭骨CTにおける解析対象の同定2023

    • 著者名/発表者名
      小山一、樫尾明憲
    • 学会等名
      第33回日本耳科学会総会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能を用いた、人工内耳術後前庭障害の予測2022

    • 著者名/発表者名
      小山 一, 樫尾 明憲, 藤本 千里, 浦中 司, 木下 淳, 鴨頭 輝, 山岨 達也
    • 学会等名
      日本耳鼻咽喉科頭頚部外科学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた,小児人工内耳術後の初回および6ヵ月後マッピング条件予測2022

    • 著者名/発表者名
      小山 一, 樫尾 明憲, 尾形 エリカ, 赤松 裕介, 浦中 司, 浦田 真次, 佐原 利人, 山岨 達也
    • 学会等名
      第31回 日本耳科学会総会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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