在宅医療・介護の現場で誤嚥性肺炎の発症を予防する見守りシステムの発明

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(1)公益財団法人在宅医療助成勇美記念財団２０１７年度（後期）一般公募「在宅医療研究への助成」完了報告書. 「在宅医療・介護の現場で誤嚥性肺炎の発症を予防する見守りシステムの発明」. 申請者：山家智之白石泰之井上雄介所属機関：東北大学加齢医学研究所提出年月日：H31.3.31. 山田昭博.

(2) 【緒言】在宅医療において、最も重大な問題の一つが、誤嚥性肺炎である。特に、在宅医療の対象者の中でも、高齢者の多くの場合、誤嚥性肺炎の発症は直接的に死の転帰に結び付く。しかしながら、在宅医療の現場において、患者が、ちゃんと、飲食物が飲み込めているか、誤嚥されているのか？診断することは、実は、簡単ではない。必要なのは、簡便な、利用者本位の目線に立った在宅医療システムにおける誤飲の予防である。人体の嚥下蠕動運動を解析するためには、造影剤を飲み込んで、レントゲンなどで観測する方法論が誤飲障害などの臨床の現場では用いられているが、被爆の影響もあり、その解析は困難を極めたのが現況である。そこで、新しく、複雑なＩＴや、医療機器などに無縁な介護者でも、簡単に適用することができる、利用者目線の簡便な適応が可能な嚥下蠕動運動解析装置を東北大学は発明し、特許を申請している（特願 2015-218636）。この方法論を用いることで、世界で初めて、在宅診療における、高齢者や、嚥下機能が低下した症例における、嚥下、蠕動、そして食物摂取のメカニズムが、体表面から、非侵襲的に、明らかになることになる。システムは、完全に非侵襲であり、対象患者、及び利用する介護者には全く負担を与えないものである。そのために大学院医学系研究科倫理委員会の審査の後、ボランティアを対象に飲食物の嚥下蠕動反応の定量診断システムの開発と、臨床試験を進め、対象の嗜好を定量診断するシステム開発を進める計画で研究をデザインした。. 【方法と対象】この方法論を、用いることで、世界で初めて、在宅医療中の飲食物の人体への摂取のメカニズムが明らかになるだけでなく、さらには、被験者が、どの嗜好品を好んでいるか、どのように誤飲性肺炎の予防に役に立つか明らかとなり、嗜好も診断されることになるので、介護医療の現場に役に立つ。そこで、この新しく発明された飲食物摂取時の、人体の嚥下、蠕動運動を、体外から、非侵襲的に、非接触で三次元解析するシステムの具現化のために、システム開発チームとして、山家・白石らは、非接触ステレオモーション解析システムを導入し、被験者の咽頭・喉頭部の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の、体表面の皮膚の軌道解析システムを開発する。すでに試作品は開発が軌道に乗った段階での研究着手となった。.

(3) そこで、ボランティアを対象に、様々な飲食物摂取時の、嚥下蠕動運動の解析を試みた。. 【結果及び考察】具体的には、山田・井上らは東北大学大学院医学系研究科倫理委員会の厳正な審査を経た後に、公募で対象を募り、様々な飲食物の摂取時の体表面のステレオモーションを計測し、蠕動の回数や周波数、信号処理の方法論を駆使することで、時系列周波数スペクトル解析や、Takens の方法論によるカオス解析のストレンジアトラクター再構築、フラクタル次元解析など非線形数学理論も駆使して、対象者の嚥下蠕動機能、更にはその嗜好までを定量診断解析することを具現化することを目指して実験を進め、成果を得た。飲み込みにくい食事や、美味しくない飲料など、周波数スペクトルなどで解析した体表ゆらぎの時系列に興味深いスペクトルを見出しており、介護医療現場への展開が期待されるこの方法論の開発により、在宅医療の世界では初めて、人体の嚥下蠕動機能を定量診断することができるので、誤嚥の発症を高い確率で予測することができるシステムが、世界に先駆けて具現化することができるので、その応用範囲は大きい。日本で発明された方法論として、飲食物の人体への摂取のメカニズムが世界で最初に明らかになるだけでなく、被験者がどの嗜好品を好んでいるか、嘘がつけず、明確に、定量的に明らかとなり、被験者の本当の嗜好が、数学的な計測データとして定量診断されるので医学分野への波及効果も大きいと期待される。この研究計画により、システムが具体化し、現実の在宅医療の現場を模擬した環境でも、実際の計測が可能であることが認められた。. 【期待される波及効果・継続性】この研究計画によって具体化された通り、東北大学では、全く新しく飲食物摂取時の、人体の嚥下、蠕動運動を、体外から、非侵襲的に、三次元運動解析し、人体の嗜好を定量診断することができる嚥下蠕動運動解析装置を、世界で初めて発明し、特許を申請したので、知的財産の出願も済んで、いつでも研究にとりかかれる状況にあったので、これを利用した。この方法論を、用いることで、世界で初めて、飲食物の、人体への摂取のメカニズムが非侵襲的に非接触的に定量的に明らかになるので、在宅医療患者の誤飲性肺炎における嚥下機能を定量診断することが可能になるだけでなく、被.

(4) 験者がどの嗜好品を好んでいるか、明確に、定量的に明らかとなり、被験者の嚥下のリハビリテーションに大きく役に立つことになる将来性が期待される。また、新しく、嚥下メカニズムの解明による、被験者の嗜好の動向は、食品業界にも大きな波及効果をもたらし、その影響力は世界中に食文化に影響を与える日本発の世界的アイデアとなる可能性もある。体外から、非侵襲的、非破壊的に、嚥下運動蠕動運動を観測する方法論は存在しない。これまでは嚥下運動や蠕動運動の診断のためには、Ｘ線を通さない食物を、被験者に飲み込ませて体外からレントゲンで観測する方法が、臨床の病院現場では使われるが、もちろん、被爆の問題はあり侵襲も大きい。そのため在宅医療において、誤嚥性肺炎を予防しようにも、そもそも、嚥下蠕動運動に関しては、非侵襲的な計測自体が極めて困難であり、嚥下蠕動機能を定量診断する研究でさえ、在宅の現場では、全くできるはずもなかったのが、これまでの国内外の状況であった。本財団援助によるこの研究によりこの問題の解決の方向性が見えたことになる。この方法は、体外から食物の嚥下蠕動運動を、非侵襲的、非破壊的に定量診断し、在宅医療の患者における食物摂取時の嚥下蠕動機能を定量診断できる世界初の方法論であるので特許を申請したところであり国内外に類似する研究は、ただの一つもないすなわち、本研究計画における成果により、体外から、食物の嚥下蠕動運動を定量診断し、時系列から食事の美味しさまで定量診断できる、世界初の科学的方法論が具現化し、個々人の個性に応じた飲食物の嗜好についても、世界で初めて、客観的・具体的・定量診断的に、物理現象として数学的に解析することができるシステムが具現化したことになる。本財団予算の研究により、在宅医療の現場で、現実に役に立つシステムが具現化したものと考えている。現在も、国内外に類似する研究は一つもない独創的な研究であるので波及効果も大きく、さらにシステムをリファインし、新たに得られた結果を基に、実用化に関する特許申請も計画していく。.

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