非侵襲で在宅使用可能な呼吸機能診断支援システムのための基盤研究

• 研究課題/領域番号: 23K11950
• 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: 公立小松大学
• 研究代表者: 井澤 純子 公立小松大学, 保健医療学部, 講師 (10400144)
• 研究分担者: SIRITANAWAN Prarinya 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (20826383) ; 深澤 伸慈 神奈川工科大学, 健康医療科学部, 特任教授 (30461859)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 肺機能検査 / COPD / 深度センサ / スパイロメータ / 加速度センサ

研究開始時の研究の概要

呼吸器疾患には拘束性，閉塞性，混合性がある．いずれも重篤な疾患であり，早期発見，早期治療が望まれている．呼吸器疾患の検査は特定の施設でしか行えないため，被験者を短時間で多人数検査するような健康診断，血圧のように自宅で測定する事は出来ず，早期発見が難しい．
本研究では，3次元スキャナと深度センサで被験者の胸部を撮影し，胸部の形状解析から，呼吸機能を検査する手法を検討する．また，加速度センサを胸部に装着し，呼吸による胸部の動きを直接測定する．これらの情報を統合し，胸部の形状と動き，換気量の関係を解明し，非侵襲で在宅使用可能な呼吸機能診断支援システムの構築をめざす．

研究実績の概要

呼吸器疾患には拘束性，閉塞性，混合性がある．いずれも重篤な疾患であり，早期発見，早期治療が望まれている．呼吸器疾患の検査は病院など特定の施設でしか行えないという制限があるため，被験者を短時間で多数検査する健康診断や，血圧のように自宅で測定する事は出来ず，早期発見が難しい．本研究では，３次元スキャナと深度センサで被験者の胸部を撮影し，胸部の形状解析から，呼吸機能の解析を試みる．これらの非接触，非侵襲で簡便な体外計測による，新規の呼吸機能の検査手法を開発し，健康診断や在宅など，場所や体位を限定しない呼吸機能診断支援システムの構築をめざす事を目的とし、研究を進めている．
令和５年度は，健康な成人男性に対し、深度センサによる肺活量の推定を行った．同時期に行ったスパイロメータによる肺機能検査の値と比較した結果をまとめ国際会議に論文を投稿中である．また，３次元スキャナを用いて、最大吸気位（Maximum Inspiration Position :MIP）と最大呼気位（Maximum Expiratory Position:MEP）、中間位の胸部の形状データを取得した．３次元データの対応点問題などでうまく解析できなかった．現在、解析手法の再検討を行っている．さらに、在宅使用を考えた簡易的な測定のために、２次元の動画による測定と解析を試みたが、期待した結果が得られなかった．測定手法を再検討し、改めてデータ収集や解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

3次元スキャナでは、最大吸気位（Maximum Inspiration Position :MIP）と最大呼気位（Maximum Expiratory Position:MEP）、中間位の3次元形状データを取得したが、対応点問題などで解析できなかった．さらに解析手法の兼用を行っている。
2次元の動画による解析についても期待した結果が得られなかった．測定手法から検討をし直し、現在、測定や解析を進めている
深度センサによる解析については、健康な成人男性に対し肺活量(Vc)の推定を行った。この結果をまとめ、国際会議に論文を投稿中である．

今後の研究の推進方策

昨年度、期待した結果が得られなかった2次元の動画による呼吸運動解析については、測定方法から検討しなおし、現在、測定・解析を進めている。
深度センサを用いた呼吸機能解析について、昨年購入した簡易的なスパイロメータを持参し、共同研究者との共同研究を進める予定である．
患者データの取得が難しい場合は、既に構築したシミュレーション環境でのSynthetic Dataによる解析を試みる