| 研究課題/領域番号 |
23K08741
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56030:泌尿器科学関連
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| 研究機関 | 横浜市立大学 |
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研究代表者 |
松崎 純一 横浜市立大学, 医学研究科, 客員准教授 (80817370)
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| 研究分担者 |
木村 啓志 東海大学, マイクロ・ナノ研究開発センター, 教授 (40533625)
福田 紘大 東海大学, 工学部, 教授 (60401684)
古目谷 暢 横浜市立大学, 医学部, 助教 (60721082)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 尿路結石症 / 予防医学 / デジタルセラピー / 結石軌道シミュレーション / 尿流シミュレーション / 尿路結石 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
尿路結石症の生涯罹患率は男性で15.1％、女性で6.8％と高く、従来の予防法では5年再発率が50％と十分な効果が得られない。本研究では、腎杯腎盂内の結石の動きに影響する姿勢（重力）、運動（加速度）、摩擦、反発、尿流速といった力学的パラメーターを組み込んだシミュレーションを作成し、結石がどのように移動するのかを予測する。そして、患者データを用いた腎臓モデルでの検証により産業界と同様に実用レベルまでシミュレーションの精度を高める。これによって患者毎、腎杯毎に排石に必要な条件を算出し、排石条件の日常生活での再現しやすさに基づく結石形成リスク分類法、排石条件の指導による結石形成予防法の実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
尿路結石症の生涯罹患率は男性で15.1％、女性で6.8％と高く、従来の予防法では5年再発率が50％と十分な効果が得られない。本研究では、腎杯腎盂内の結石の動きに影響する姿勢（重力）、運動（加速度）、摩擦、反発、尿流速といった力学的パラメーターを組み込んだシミュレーションを作成し、結石がどのように移動するのかを予測する。そして、患者データを用いた腎臓モデルでの検証により産業界と同様に実用レベルまでシミュレーションの精度を高める。これによって患者毎、腎杯毎に排石に必要な条件を算出し、排石条件の日常生活での再現しやすさに基づく結石形成リスク分類法、排石条件の指導による結石形成予防法の実現を目指す。
結石軌道シミュレーションについては、姿勢（重力）、運動（加速度）、摩擦、反発に対応した結石軌道解析プログラムを開発した。姿勢は仰臥位、腹臥位、立位、左右側臥位、倒立を、運動は前後運動、上下運動、仰臥位からの起き上がりなどの円運動といった基本動作を組み込んでいる。また、シミュレーションの精度を検証するために、各種姿勢、3次元軸に沿った平行移動や軸に沿った回転運動といった単純な運動を再現するための運動装置を開発した。この運動装置は当初手動であったが運動に誤差が生じるため、電動に切り替えることで運動の再現性を向上させた。患者データから作製した腎臓模型の中に結石球を配置してこの運動装置で運動を再現しつつ結石軌道を観測することで、観測結果を用いたシミュレーションの精度検証を実現した。以上により結石軌道解析プログラムを改良し、3次元的に結石軌道を正確に予測できるシミュレーションシステムを開発した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
①結石軌道シミュレーションの開発
姿勢（重力）、運動（加速度）、摩擦、反発に対応した結石軌道解析プログラムを開発した。姿勢は仰臥位、腹臥位、立位、左右側臥位、倒立を、運動は前後運動、上下運動、仰臥位からの起き上がりなどの円運動といった基本動作を組み込んだ。各種姿勢、3次元軸に沿った平行移動や軸に沿った回転運動といった単純な運動を正確に再現できる電動の運動観察装置を作製し、模型の中での結石軌道を観測した。この観測結果を用いた精度検証により結石軌道解析プログラムを改良し、結石軌道の3次元での予測精度を向上させた。
②結石軌道シミュレーションの臨床的妥当性の検証
微小腎結石患者データの収集を継続した。
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| 今後の研究の推進方策 |
①結石軌道シミュレーションの開発
歩行、走行、階段昇降、跳躍といった日常生活動作における結石軌道予測を実現する。
②結石軌道シミュレーションの臨床的妥当性の検証
収集した患者データを用いて、シミュレーションが排石の有無を予測できるか引き続き検証する。
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