目視困難な末梢深層静脈可視化のための近赤外光反射システムの改良と臨床応用

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K12085
• 研究機関: 石川県立看護大学
• 研究代表者: 木森 佳子 石川県立看護大学, 看護学部, 准教授 (30571476)
• 研究分担者: 丸岡 直子 石川県立看護大学, 看護学部, 教授 (10336597) ; 中山 和也 金沢大学, 保健学系, 准教授 (80242543)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 末梢静脈穿刺 / 目視困難 / 可視化技術 / 近赤外光

研究実績の概要

近赤外光を用いて目視困難な静脈を可視化する装置の開発に向けた光学材料の基礎実験を行っている。最適な近赤外光の波長、最適な偏光角度、ナローバンドの効果を検証した。関心領域の光波長域を同等の強度で照射するハロゲンランプと関心領域の光波長域を同等に感度をもち5nmごとに同時に撮影するハイパースペクトルカメラを使用し、ボランティアの触診のみで検知した目視困難な静脈を目視困難静脈モデルとして撮影した。獲得した画像データを主観的・客観的に分析評価したところ、静脈と周囲皮膚領域を示す静脈像として主観的評価だけでなく客観的にも約50％の画像が静脈像であると評価できなかった。
客観的に静脈が可視化できていないことになるが、この原因は静脈の深さだけではなく撮影手法と画像分析方法に課題があると推察された。画像分析については既存の分析ソフトを使用しているため限界がある。専門家にコンサルテーションしながら静脈と皮膚周囲組織の関心領域の位置、面積などについてさらに分析を進めた。メインアウトカムは、関心領域の波長帯から各波長で撮影した画像から静脈と周囲皮膚が持つ輝度情報でコントラスト比を算出し、各波長を比較して選択することである。今回の問題点はその前段階で見つかったといえる。既存する画像解析ソフトをいくつか比較検討し、場合によってはソフト開発も視野にいれながら課題解決に向け撮影手法と画像分析方法を再検討し、再度データを獲得する必要がある。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

実験手法と分析方法に課題があることがわかった。この課題を解決し再度実験しデータを獲得する必要がある。再実験に使用するハイパースペクトルカメラは借用による有料計測サービスを利用しているため、実験計画、そして実施には時間を要する。

今後の研究の推進方策

近赤外光を用いて目視困難静脈を可視化する装置開発に向け、装置を構成する光学材料の最適な使用方法の基礎データは精度が高い実験方法と分析方法によって得ることができる。これまでの実験・分析方法の問題を洗い出した対策は撮像する静脈と周囲皮膚との位置関係や前腕の角度などに改善の余地があることが分かっている。画像解析分析方法についてはまだ検討が十分ではないが、次回の実験までに構築する。また近年のカメラ技術の進展により関心領域よりさらに長波長での感度をもつカメラが普及しつつある。目視困難静脈の透視技術をさらに後押しする技術として基礎実験方法を見直したい。

次年度使用額が生じた理由

実験の中間解析により実験手法と分析方法に問題がみつかった。これを解決する対応策の検討と再実験の必要性がでてきた。このため当該年度の使用予定額を次年度の使用額に追加することにした。