自然災害や事件・事故の発生により、遺体が発見された場合には個人の識別を行う。この時、生体指紋としてDNAや歯科所見を利用するが、遺体の腐敗や欠損が理由となり識別困難となる場合が存在する。また、今後発生が予測される南海トラフ巨大地震では甚大な被害が予想されるため、損傷の可能性が低い部位を用いた個人識別手法の確立は急務である。そこで、本研究では胸椎の形状を生体指紋として用いた個人識別法を開発し、本手法を用いることによる個人識別精度を調査した。本手法では死後画像の胸椎の高さ、幅、奥行きにおける各最短径を三次元座標に変換し、対照となる生前画像についても同様に変換する。三次元座標中の二点間の距離、すなわちユークリッド距離を算出する。第1胸椎から第12胸椎までを算出し、これらの合計値が最小となったペアが同一人物であると見なされる。用意したCT画像は生前画像559症例と生前及び死後の画像が存在する82症例である。合計641症例の生前画像中から82症例の画像照合によって本手法の個人識別精度を評価した。結果として、10個以上の椎体のユークリッド距離の合計を基に個人識別した場合の精度は100％となった。4個以上の椎体を使用した場合の精度は97％以上となった。本手法を用いることで高い精度で個人識別が可能である。また、少ない椎体数でも個人識別候補を絞り込める可能性がある。

抄録全体を表示

筋萎縮性側索硬化症に代表される神経難病リハビリテーションにおいて、対象者の意思伝達手段の確保は極めて重要な課題である。本研究は，神経難病患者の意思伝達を支援するBrain-Computer Interface（BCI）に適した認知課題特性の検討を目的に、認知課題遂行時における機能的近赤外分光法（fNIRS）による生体信号を計測し、脳賦活反応を分類するモデル性能を評価した。健常成人10名を対象に，spectratech社製のOEG-SpO2を使用し、前頭前野領域を関心領域とする16チャネル計測を実施した。脳機能計測には安静30秒とタスク30秒で構成されるブロックデザインを使用し，暗算課題、音楽想起課題、心的書字課題、および心的回転課題を遂行時のfNIRS信号を3試行ずつ計測した。取得した生体信号より、時間窓6秒、ステップ幅0.6秒でセグメンテーションし、最大値、最小値、算術平均、標準偏差、および側性指標による特徴量を抽出した。特徴選択は主成分分析およびUniform Manifold Approximation and Projection、学習器はRandom Forestをそれぞれ用い、３分割交差検証により性能を評価した。本稿では、各認知課題の正答率および脳賦活反応から、fNIRS-BCIに適した認知課題特性および神経難病リハビリテーションへの応用可能性を検討する。

抄録全体を表示

東洋医学において、肩こりや腰痛などの慢性痛の処置法の一つとして、粒子圧療法がある。粒子圧療法とは、直径1〜2mmの金属粒子を自発痛もしくは圧痛の極点（最も痛みを感じる部分）であるトリガーポイントに貼付する方法であり、貼付から数分で痛みや凝りが軽減するとされている。本研究では、粒子圧療法の除痛効果と血行改善の関係を明らかにするために、治療前後の患部の温度変化を熱温サーモグラフで明らかにすることを目的とする。首、肩、大腿部等に慢性痛を有する12名の被験者（男性6名、女性6名、年齢21-52歳）に対して、粒子圧療法を施した。治療前、粒子圧療法による治療後、粒子無しでの治療において、痛みの程度をVAS、皮膚表面の患部中心温度と外周部温度を温熱サーモグラフで測定した。VASによる痛みの程度は、治療前で36.8±18.7（平均値 ± 標準偏差、以下同様）であり、粒子圧療法後で0.83± 2.89 、粒子無し治療後で13.4±11.8と有意に低下した。患部中心温度は、治療前で33.1±1.63°C、粒子圧療法後で34.7±1.46°C、粒子無し治療後で33.9 ±1.48°Cとなり、治療前から粒子圧療法後で温度は有意に上昇した。一方、外周温度には顕著な温度変化は認められなかった。以上より、粒子圧療法は、慢性痛患部の血行改善による皮膚表面温度の上昇に繋がり、痛みの軽減に関与している可能性が示唆された。

抄録全体を表示

生物の活動期と休息期の遷移ダイナミクスには，共通法則の存在が示唆されてきた．本研究では，ヒトを対象として，活動期と休息期の継続時間の自己相関，および，相互相関を評価することで，活動・休息状態の遷移の特性を調べた．若年健常者9人の1週間にわたる身体加速度を，ウェアラブル加速度計を用いて計測した．身体加速度の大きさに閾値を設け，それを超える状態を活動期，それ以外を休息期とした．それぞれの継続時間の時系列を生成し，自己相関特性についてはDetrending Moving-average Algorithm (DMA)を用いて評価し，両時系列間の相互相関特性についてはDetrending Moving-average Cross-correlation Analysis (DMCA)を用いて評価した．DMA，DMCAでは，ゆらぎ関数F(s)のスケーリング解析に基づき時系列の相関特性が評価される．さらに，DMCAでは2つの時系列間のスケールに依存した相互相関特性が評価される．活動期および休息期のそれぞれの時系列に長時間自己相関特性があることが確認された．また，活動・休息期の継続時間に対する相互相関係数は，全被験者において数時間以下の時間スケールでほぼ０となった．この時間スケールでは活動・休息期の継続時間はそれぞれ別の要因によって駆動されていることが示唆された．長い時間スケールでは，被験者間に違いが見られたが，全被験者で平均をとった相互相関係数には，１日程度のスケールで正の相関が見られた．この相関は，概日リズムの変化に関連すると考えられる．

抄録全体を表示

本研究の背景として，新型コロナウイルス感染症が感染拡大し運動不足である人が増加した．これに対し，運動動作を評価し家庭で気軽に楽しく体を動かすことができるシステムが少ない．そのため本研究では，ボクシンググローブ内に加速度センサを設置し，パンチの威力を判定，動作の種類や威力に応じた音・振動・光の演出によってパンチに華やかさを加える体感グローブを開発した．これより運動にアミューズメント性を加え，楽しみながら運動を継続し健康増進を図ることができるか検証した．運動誘導の評価指標として，①加速度センサからパンチの威力判定を行い計測するそれぞれの強さにおいてのパンチ回数，②生体計測装置から計測した心電図の変動，③運動後に行う日本語版PANASを使用したアンケートによる主観評価の3点に着目した．また，競技用のボクシンググローブと体感グローブの2種を使用した運動を比較し，対象者は健常男性4名（23.3±1.5歳）とした．結果として本研究の条件下では，体感グローブにより加速度の大きい強いパンチおよび総パンチ回数が増加した．また運動前と後を比較すると心拍数の増加が大きく，気分の高揚とポジティブな感情の増大が示された．これは，音・振動・光の演出が情動系の報酬回路に影響を与えたことが示唆される．今後の展望として，情動系における報酬には慣れが生じるため判定可能なパンチの種類を増やすことでより継続的な使用ができる可能性がある．

抄録全体を表示

筋萎縮性側索硬化症に代表される神経難病リハビリテーションにおいて、対象者の意思伝達手段の確保は極めて重要な課題である。本研究は，神経難病患者の意思伝達を支援するBrain-Computer Interface（BCI）に適した認知課題特性の検討を目的に、認知課題遂行時における機能的近赤外分光法（fNIRS）による生体信号を計測し、脳賦活反応を分類するモデル性能を評価した。健常成人10名を対象に，spectratech社製のOEG-SpO2を使用し、前頭前野領域を関心領域とする16チャネル計測を実施した。脳機能計測には安静30秒とタスク30秒で構成されるブロックデザインを使用し，暗算課題、音楽想起課題、心的書字課題、および心的回転課題を遂行時のfNIRS信号を3試行ずつ計測した。取得した生体信号より、時間窓6秒、ステップ幅0.6秒でセグメンテーションし、最大値、最小値、算術平均、標準偏差、および側性指標による特徴量を抽出した。特徴選択は主成分分析およびUniform Manifold Approximation and Projection、学習器はRandom Forestをそれぞれ用い、３分割交差検証により性能を評価した。本稿では、各認知課題の正答率および脳賦活反応から、fNIRS-BCIに適した認知課題特性および神経難病リハビリテーションへの応用可能性を検討する。

抄録全体を表示

認知症治療に携わる老年医学分野では，認知症の鑑別のみならず機能障害の把握や治療計画の立案などの臨床推論を目的に様々な神経心理検査を実施している．本稿では，時計描画テスト（CDT）に機械学習を適用し，描画異常から認知症疾患を鑑別する手法を提案する．共同研究機関である認知症外来に通院する高齢者129名を対象とした．診療録から認知症の診断情報および外円法によるCDT描画データを取得した．Freedman採点基準によって描画異常を定量化し，1サンプルの描画データから12種類の描画特徴量を抽出した．認知症診断情報に基づき，対象者を認知症群58名と健常群71名の2群に割り当て，Borutaによる特徴選択後にSupport Vector Machineを用いた鑑別性能評価および鑑別に寄与する描画特徴解析を実施した．5分割交差検証の結果，感度は0.74±0.16，特異度は0.74±0.18であった．また，判別に寄与する特徴として「時計の数字の位置」「分針の配置」「時針と分針の長さ」に関する3種の描画特徴が選択された．神経心理検査の解釈は個々人の技量や経験に影響されるため，臨床推論過程を自動化した点において本研究は独創性が高い．また，認知症鑑別に寄与する描画異常を特定した点は，臨床上有効性が高い．今後は描画データ数および描画特徴の拡張によって鑑別性能の向上を図り，認知症の簡便な一次検診応用を目指す．

抄録全体を表示

　椅子をはじめとする周辺環境は立ち上がり動作の遂行に大きな影響を及ぼす。立ち上がり動作は日常生活で頻繁に行われている一方で難易度が高い動作であるとされ、リハビリテーションにおいても重要度が高く、患者一人ひとりに適した周辺環境の整備が必要である。既往研究では座面の高さや傾斜角度に関して多くの検討が行われているが、これらの知見は当該パラメタが可変である椅子への適用にとどまる。一方で、座面の硬さに関してはクッションを用いた調整が一般的であり、安価で手軽に導入することが可能である。しかしながら、立ち上がり動作を対象とした座面の硬さに関する研究は僅少である。　そこで本研究では、座面の硬さが立ち上がり動作に与える影響を力学的に評価し、立ち上がり動作の遂行に適した座面硬さを明らかにすることを目的とした。若齢健常者を対象とした計測実験を実施し、立ち上がり動作時の運動学的パラメタおよび動力学的パラメタを算出した。座面の硬さを変化させた際の立ち上がり動作計測結果から、座面の硬さによって変化があった動作パラメタの抽出および立ち上がり動作に適した座面硬さについて考察した。

抄録全体を表示

【背景・目的】病的歩容の評価・判定には、明確な基準や指標が存在せず、評価者によって評価が異なりやすい。そこで、我々が開発したiPhoneアプリThree-Dimensional Pose Tracker for Gait Test (TDPT-GT)を用いて、病的歩容の定量評価を試みた。【方法】TDPT-GTは、モーションキャプチャー用マーカーを使用せずに全身の特徴点の3次元座標をAIで推定する。健常者とiNPH患者に直径1mの円を2周歩いてもらい、TDPT-GTによる頭から足先までの全身24点の3次元相対座標を自動推定した。この3次元相対座標から、被検者本人の体軸に対する矢状断面、冠状断面、軸位断面へ投影した２次元相対座標と、その座標の動作軌跡（75％信頼楕円）に基づいた関節可動域角度や軌跡の中心間距離を計算した。対象は、iNPH患者48名の238歩行データと山形県高畠町コホート研究に参加する60歳から93歳の健常者92名の184歩行データとした。【結果】TDPT-GTで計測した矢状断と軸位断投影座標を用いて、すり足、小刻み、開脚歩行を検出する指標を網羅的に探索した。すり足の指標として、矢状断投影座標における股関節可動角度の左右平均が30度未満、膝関節可動角度が45度未満、踵の垂直方向振幅の左右平均が足の長さの10%未満が候補となった。小刻み歩行では矢状断投影座標における股関節可動角度と踵の垂直方向振幅は有用ではなかったが、膝関節可動角度が45度未満は有用な指標であった。開脚歩行の指標としては、軸位断投影座標におけるつま先の開き角度ではなく、股関節可動範囲中心に対する踵可動範囲中心の外側偏移度が足の長さの8%以上が有用な指標であった。【結論】TDPT-GTアプリを用いて、病的歩容の定量的評価が可能となった。

抄録全体を表示

　近年メタバースの概念が注目されるのに伴い，アバターの体験が一般的になりつつある．我々は，任意のダイナミクスを付与することが可能な仮想空間に配置する一人称アバターを開発しており，それを体験することで現実空間の身体運動制御に任意の影響を与えるという，新しいニューロリハビリテーションを提案している．体験に際しては，アバターが自身の身体であると感じる身体所有感の向上が必要であると考えており，本研究はその機能の開発および評価に関するものである．身体所有感に関しては，古くからラバーハンド錯覚(RHI)がよく知られており，これは対象者自身の手を衝立などで隠し，代わりにゴムの手を対象者の目の前に置き，オペレータが対象者とゴムの手を筆などで同期刺激することでゴムの手を対象者自身の身体と錯覚させるものである．これにはゴムの手，衝立，オペレータが必要だが，本研究ではラップトップPCと振動子を用いることでこれらが不要になる自動RHI誘起システムを開発した．ゴムの手の代わりにラップトップPCのモニタに上肢アバターを表示し，衝立の代わりにPCのモニタ部で前腕を隠し，オペレータの代わりに把持した振動子がPCにより制御され刺激を印加する．健常成人10名に対し，開発したシステムで有意に身体所有感が向上することを確認し，またシステム利用時の注視箇所によって身体所有感誘起が増強されることを示した．

抄録全体を表示

　表面改質型酸反応性無機ガラス（S-PRG）フィラーから徐放される無機イオン（Al³⁺, BO₃^3-, F^-, Na⁺, SiO₃^2- およびSr²⁺）が同時に口腔バイオフィルムに作用した際のF^-動態に与える影響をみるため，Sr²⁺ がバイオフィルムのF^- 停滞性を促進させるという仮説を立て，その検証を行った．被験者18名の口腔に留置したエナメル質スラブ上にバイオフィルムを堆積させ，3日間朝夕2回，S-PRGフィラー配合歯磨剤濾過液で1分間浸漬処理した．フィラー未配合歯磨剤濾過液にF^-とSr²⁺ またはF^- のみを添加した溶液で処理したものを陽性（PC）および陰性対照（NC）とした．包埋した試料を薄片化（2または4 µm）し，3層の層別試料分画（厚さ300 µm）に分離した．酢酸緩衝液で4 µm 切片から無機イオンを抽出後，F^- をイオン電極，Al³⁺, BO₃^3- およびSr²⁺ をICP-AESで定量した．結果は2 µm切片の染色面積と厚さから推定したバイオマス容積で補正後，ノンパラメトリック法で統計的に検討した．すべての試料が同じF^-濃度の歯磨剤濾過液で処理されたにも関わらず，S-PRG群のF^- 濃度はPC群の外層と中層およびNC群の全層より有意に高くなった一方，PC群とNC群の間では差は認められず，仮説は検証できなかった．S-PRGフィラー配合歯磨剤濾過液によるフッ化物停滞性はSr²⁺ 単独の作用ではなく，多種イオンとの相互作用による可能性が示唆された．

抄録全体を表示

〔目的〕入院高齢患者を対象とした下腿最大周径を用いた四肢筋量の推定式を作成した．〔対象と方法〕入院中の高齢患者101名（男性57名，女性44名，74.8±5.1歳：平均±標準偏差）を対象とした．従属変数に二重エネルギーX線吸収法で測定した四肢骨格筋量，独立変数に性別，BMI，下腿最大周径を投入した重回帰モデルを採用し，四肢筋量を推定する回帰式を作成した．〔結果〕性別，BMI，下腿最大周径を投入した回帰モデルによって四肢筋量の80％を説明できた．〔結語〕下腿最大周径を指標とした四肢筋量の簡易推定式は，入院中の高齢患者の臨床場面における筋量評価のツールとして幅広く応用できる可能性がある．

抄録全体を表示

　重度肢体不自由を呈する神経疾患患者にとって，意思を表出する手段の確保は非常に重要である．本研究は，事例研究による前頭前皮質を関心領域とした光トポグラフィーに基づく脳活動状態の判別性能の調査を目的とした．意思疎通能力が残存する神経疾患患者3 名を対象に，安静状態および暗算遂行状態の脳活動を近赤外分光法にて計測した．取得した生体信号から統計量に基づく特徴量を抽出し，機械学習手法を用いて脳活動状態を判別した．判別モデルによる予測の正答数は，参加者Ａが36 回中30 回（p < .01），Ｂが24 回中18 回（p < .05），Ｃが60 回中48 回（p < .01）であり，偶然確率との正確二項検定でいずれも有意差を認めた．以上から，脳活動状態と意思との対応を規定することで，脳活動状態に基づき意思を表出するBrain-Computer Interfaceへ応用できる可能性が示唆された．

【キーメッセージ】
1．今回の研究は看護・介護のどのような問題をテーマにしているのか？
　研究を行うきっかけとなったことはどのようなことか？
→光トポグラフィーを用いて神経難病患者の脳活動状態を判別可能か事例研究によって調査することをテーマとしている．

2．この研究成果が看護・介護にどのように貢献できるのか？あるいは，将来的に貢献できることは何か？
→ 重度運動機能障害によって意思表出の手段を絶たれた患者のコミュニケーションへの応用が期待できる．

3．今後どのような技術が必要になるのか？
→年齢や病状の変化によって生じる生体信号変動を考慮した頑健性の高いシステム構築が必要である．

抄録全体を表示

　世界的に認知症患者数は増加しており，認知機能評価の効率化が求められている．本研究は，時計描画テストに機械学習を適用し，認知機能重症度のスクリーニング性能を調査した．77名の高齢者を対象に，認知症群（COG），軽度認知障害群（MCI），健常群（HC）に割り付けた．時計描画テストに対して，14種の項目を異常の有無で数量化し，特徴を抽出した．サポートベクターマシンを用いてペアワイズ法で判別モデルを構築した．また，ランダムフォレストの特徴重要度を指標に，判別に寄与する描画特徴を調査した．判別性能は，COG 対MCIが70％，COG対HC が76％，MCI対HC が56％であった．また，COG 対MCI，COG 対HC の判別には，針の誤配置，長短針の逆転，数字の空間配置の欠如を含む5種または3種の描画特徴が寄与していた．これらの描画特徴は効率的な認知症の一次スクリーニングに貢献する可能性が示唆された．

【キーメッセージ】
1．今回の研究は看護・介護のどのような問題をテーマにしているのか？
　研究を行うきっかけとなったことはどのようなことか？
→認知症の臨床評価に使用される時計描画テストに機械学習を適用することで，認知症スクリーニングのプロセスを定量化することをテーマとしている．

2．この研究成果が看護・介護にどのように貢献できるのか？あるいは，将来的に貢献できることは何か？
→ 認知症重症度の判別に有用な描画特徴の知見を提供し，医療従事者による認知症スクリーニングの効率化への貢献が期待できる．

3．今後どのような技術が必要になるのか？
→多くの描画特徴をもつデータを使用して判別モデルを構築し，特に軽度認知障害群と健常群の判別性能の高精度化を目指す必要がある．

抄録全体を表示

Brain-computer interface (BCI) is a new technology that enables communication for patients in totally locked-in state using brain activities. In this research, we examined optimal mental task for near-infrared spectroscopy-based BCI from among six mental tasks. SVM was used for learning, and the classification accuracy for each tasks through 8-fold cross validation was calculated. As a result, it was suggested that the music imagery had high discrimination accuracy and was a practical task.

抄録全体を表示

In Japan's super-aged society, it is important to prolong independent daily living. This paper, we focus on walking, which is indispensable for daily living, to diagnose frailty. This study included acceleration data during limb-loaded walking to increase muscle strength in the analysis. Also, we classified and identified whether middle-aged and elderly persons are in a frail state or not were conducted following the Cardiovascular Health Study. After selecting useful features by random forest, a Support Vector Machine was used to identify the frailty state. As a result, we reported that we could identify frailty with an accuracy rate of 82%, suggesting the possibility of detecting low grip strength from the features extracted from gait data.

抄録全体を表示