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2017 年度 実績報告書

画像処理を用いた嚥下計測装置の開発ととろみ食品調整指針の提案

研究課題

研究課題/領域番号 15K00781
研究機関岐阜大学

研究代表者

加藤 邦人  岐阜大学, 工学部, 准教授 (70283281)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード嚥下計測 / 法線ベクトル計測 / リアルタイム3次元計測 / 嚥下障害
研究実績の概要

非接触、非侵襲で、体の拘束も緩やかな高精度嚥下計測カメラシステムの開発を行った。本研究で開発した18bit、3次元計測カメラを用い健常被験者の甲状軟骨の運動データ収集を行った。これを評価データとして、嚥下波形計測のための画像処理アルゴリズムの改良を行った。甲状軟骨の凹凸が微小な被験者において、高精度な計測でも法線ベクトルの変化は微小であるので、喉表面の法線ベクトルのわずかな変化を画像特徴量として抽出し、甲状軟骨の挙上位置を計測する手法の開発に取り組んだ。単一の画像から甲状軟骨の位置を推定することは難しいので、動画像の連続情報と喉表面の法線ベクトル変化量の累積情報を用い、甲状軟骨を安定に検出できる手法を開発した。これにより、嚥下運動が確認しづらい被験者でもある程度の嚥下運動を計測することができるようになった。
また、嚥下波形の評価法の開発を行った。評価手法としてPLS回帰分析による飲み込みやすさの評価について研究を行った。ここでは、万人が飲み込みやすい飲料は常温の水であるとし、この嚥下波形が水を嚥下したときの波形に近づけば飲み込みやすいと判定する方法を考案した。嚥下計測カメラシステムで得られた嚥下波形に部分フーリエ変換を行い周波数画像とする。周波数画像を特徴量としてPLS回帰分析を行い低次元に圧縮し、水と他の飲料との比較をすると、飲み込みやすいと感じたものは水の波形に近くなるという新たな知見を発見した。
岐阜大学医学部の協力のもと、開発した嚥下評価システムで嚥下障害患者の撮影を行った。患者は女性の高齢者であったため本システムを用いて嚥下波形を得ることはできなかったが、カメラのセッティングや照明などの撮影方法や、飲料の提示、嚥下開始の指導方法などデータ撮影時に必要となる知見を多数得ることができた。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 高階調照度差ステレオ法による高精度凹凸傷検査2017

    • 著者名/発表者名
      長谷部瑛久,加藤邦人,棚橋英樹,平湯秀和
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 1148-1155

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PLS回帰分析を用いた重み付き一般化Hough変換2017

    • 著者名/発表者名
      犬飼純平, 加藤邦人, David Harwood, Larry S. Davis
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 1148-1155

    • 査読あり
  • [学会発表] 喉表面の法線ベクトルの変化を用いた嚥下機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      大口裕一郎, 加藤邦人
    • 学会等名
      動的画像処理実利用化ワークショップ DIA2018
  • [学会発表] ent Detection Method by High Gradation Photometric Stereo2017

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Hasebe, Kunihito Kato, Hideki Tanahashi, Naoki Kubota
    • 学会等名
      International Conference on Quality Control by Artificial Vision 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Swallowing function evaluation using deep-learning-based acoustic signal processing2017

    • 著者名/発表者名
      Chisa Kodama, Kunihito Kato, Satoshi Tamura, Satoru Hayamizu
    • 学会等名
      APSIPA ASC 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Weighted Generalized Hough Transform by Using Partial Least Squares Regression Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Junpei Inukai, Kunihito Kato, David Harwood and Larry S. Davis
    • 学会等名
      24th International Workshop on Frontiers of Computer Vision
    • 国際学会
  • [学会発表] 音響信号処理による嚥下タイミング推定手法2017

    • 著者名/発表者名
      児玉千紗、加藤邦人、 田村哲嗣、速水悟
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門
  • [備考] 三波長光照度差ステレオカメラを用いた面法線ベクトル計測

    • URL

      http://www.cv.info.gifu-u.ac.jp/members/morikawa/swallowing.html

  • [産業財産権] 嚥下タイミング測定方法および嚥下タイミング測定装置2017

    • 発明者名
      加藤邦人、速水悟、田村哲嗣、児玉千紗
    • 権利者名
      加藤邦人、速水悟、田村哲嗣、児玉千紗
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-103563

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公開日: 2018-12-17  

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