| 研究課題/領域番号 |
16K08977
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| 研究機関 | 東京女子医科大学 |
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研究代表者 |
志賀 剛 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (00277211)
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| 研究分担者 |
鈴木 敦 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (00625626)
青木 広宙 千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (60380193)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 心臓 / 機械現象 / 非接触 / 計測システム |
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| 研究実績の概要 |
平成28年度は、医療機関で実用可能な非接触心拍システムの構築を目指し、まず、循環器病患者を対象に計測を行うことを踏まえ、東京女子医科大学病院で実用可能な非接触心拍計測システムの構築を行った。
本研究で提案するアクティブステレオ法を応用した非接触心臓拍動計測手法においては、Intel社製の三次元画像センサであるIntel RealSenseをセンサとして採用した。本手法では、赤外光によるアクティブステレオ法により被験者の胸腹部の三次元形状情報を取得する。そして、緑色レーザ光源を用いたドットマトリックス投影によるアクティブステレオ法を、Intel RealSenseのカラーカメラを用いて行うことで、心臓拍動にともなう胸腹部の微小形状変化を取得する。本年度は、システムの開発を行い、加えて、基礎的な検証実験として心電図計との同時計測による比較実験を行った。実験の結果、提案手法によって検出される波形と心電図波形とでは、ピークの出現タイミングが一致しており、提案手法により非接触での心臓拍動計測を実現できることを確認した。
また、臨床研究については、東京女子医科大学病院内において、心筋梗塞患者および心筋症患者を対象とした計測を行い、システムの有効性・妥当性について検証するために、前向き観察研究としてプロトコルの作成を行った。現在、「人を対象とする医学系研究に関する倫理指針」改正に対応した倫理委員会での申請を準備している。
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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
本年度は、プロトタイプシステムの構築を完了し、ボランティアを計測対象とした予備実験まで進める予定であったが、部品の選定で遅れている。システムとしてプロトタイプの前段階までは進んでいるが、威圧感が少なくより簡便な位置調整が可能となるようにセンサ部の小型化を行い、フレクシブルアームを導入することで位置調整機能を持たせることにした。しかし、予定していた透過型回折格子の販売が終わってしまい、代替品を探している。また、半導体レーザは中国の業者から購入するが、納品が遅れている。ただ、非接触心拍計測方法の基本設計は完成しており、部品が調達出来次第、東京女子医科大学病院に設置可能である。また、フレームレート撮影による膨大な情報量の画像データに対する信号処理技術の適用が心臓拍動を高精度で検出するために不可欠であり、情報処理量が膨大となる。医療現場での実利用においては短時間での情報処理が必須である。現行においては、30秒分の計測データを処理するのに約6倍の180秒程度の処理時間を必要としている。信号処理アルゴリズムの改良やGPUコンピューティング技術を導入することで、処理速度の改善を目指す。以上の検討については既に開始しており、GPUコンピューティングの導入で全体の処理時間を半分以下に短縮できる目処がたっており、ワークステーションを購入し解析システムの構築は完成している。
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| 今後の研究の推進方策 |
基礎心疾患別における収縮・拡張様式の分析と心臓の機械現象のパターン分類を目的に臨床研究（前向き観察研究）を開始する。現在、東京女子医科大学倫理委員会にて「人を対象とする医学系研究に関する倫理指針」改正に対応した審査体制を準備し、6月から対応できる予定である。これに合わせ、臨床研究の申請を行い、承認され次第、実施開始する。6月までには遅れていた部品の購入が完了し、光学系（焦点合わせ、三次元計測精度、投影の安全性）と装置構成が整い、準備ができている解析システムと連動することが可能である。東京女子医科大学循環器内科では年間500例を越す心筋梗塞および心筋症患者が入院しており、適格基準に該当する100症例の実施は十分可能である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
プロトタイプの部品として予定していた透過型回折格子の販売が終わってしまい、代替品を選定するのに時間がかかっていることと、同じく部品である半導体レーザの納品時期が遅れているため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
初年度に予定した消耗品（プロトタイプの部品である透過型回折格子と半導体レーザ）の購入に用いる。
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