2021 Fiscal Year Final Research Report

Evaluation of exercise capacity in patients with chronic respiratory diseases by Kinect sensor

Research Project

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Project/Area Number	17K09627
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Research Field	Respiratory organ internal medicine
Research Institution	Saitama Medical University
Principal Investigator	Nakamura Hidetoshi 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (00217879)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	青木広宙公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (60380193) 間嶋満埼玉医科大学, 医学部, 名誉教授 (70165702) 三尾友彦埼玉医科大学, 医学部, 助教 (70774595) 三浦雄埼玉医科大学, 医学部, 助教 (50774543) 赤上巴埼玉医科大学, 医学部, 助教 (80796053)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2022-03-31
Keywords	Kinect sensor / 運動負荷 / COPD / 間質性肺炎 / エルゴメータ / 嫌気性代謝閾値
Outline of Final Research Achievements	Decreases in exercise capacity and physical activity significantly affect quality of life and prognosis of patients with chronic respiratory diseases such as COPD and interstitial pneumonia. However, a cardio-pulmonary exercise test using exhaled gas analysis requires substantial efforts of the patients. In this study we demonstrated that tidal volumes, respiratory rates, and mimute volumes can be monitored during an increasing exercise load test with an ergometer using Kinect sensor without contact with the patient. Anaerobic metabolic thresholds were also estimated by this system in healthy subjects and COPD patients, which will bring valuable information for the exercise prescription. Respiratory patterns including changes in tidal volumes and respiratory rates during an increasing exercise load test were different between patients with COPD and interstitial pneumonia through the analysis of respiratory movements of the chest using Kinect sensor.
Free Research Field	呼吸器内科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	呼吸器疾患患者では、労作時の息切れがADLとQOLの低下の主因となっている。労作時の息切れを正確に評価し、改善するためには、簡便かつ正確に呼吸運動を計測することが重要であるが、６分間歩行試験では歩行距離とSpO2低下を評価するのみであり、心肺運動負荷試験では、密着性の高いマスクの装着が患者の負担となっていた。Kinect sensorでは体幹部に投射した赤外線が反射して戻る際のtime of flightの計測により、運動中の換気量と呼吸数を測定可能であり、患者に全く負担のないシステムである。今後、呼吸器疾患患者のリハビリテーションのみならず、日常での活動性維持のためのツールとして期待される。