Global outreach of hip arthroplasty support system using real-time acoustic analysis.

使用实时声学分析的髋关节置换术支持系统的全球推广。

• 批准号: 21KK0281
• 负责人: 本間 康弘
• 金额: $ 9.98万
• 依托单位: Juntendo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022 至 2024
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0281/
• 关键词: 人工関節; 音響工学; AI; 聴知覚; 叩打音; 音響解析; 手術支援

研究代表者は、人工関節挿入時の骨の力学的負荷の客観的情報を術者が把握しながら手術を行うことで合併症を回避できないかと着想し、インプラント挿入時叩打音の解析研究により、手術時叩打音解析手法確立・人工知能による叩打音識別・合併症特有の叩打音特性の発見などの成果を得て、叩打音解析による手術支援の可能性を示した。本課題においては、海外施設と共同で、全世界的な母集団での叩打音特性データ解析、継続的な国際共同研究体制構築、叩打時の被叩打物体振動特性による叩打音特性解析を行うことで、高いロバスト性を持つ予測アルゴリズムを含有したクラウドを介する遠隔リアルタイム自動音響解析手術支援システムの開発及び国際展開を目指している。2022年度は、渡航前(2023年度に渡航予定)の事前準備として、アメリカとフランスの共同研究先の研究者と、①今までの研究成果の共有及び議論、②予定している研究内容に関連する最新の学術的知見の共有、③予定している研究内容の詳細な打ち合わせ、の3点を実施した。更には、国内の共同研究機関であるNTTデータCCSとともに、①インプラントの大腿骨への嵌合度を叩打音により自動識別する深層学習を用いたアルゴリズム開発を行い、渡航後に得られる予定である全世界的な患者の叩打音が加わることで、更なる予測精度が高く高度なロバスト性を持つアルゴリズムの開発が十分に見込まれる成果を得た。そして、前段階の基礎的実験として、模擬骨を用いた模擬手術実験を行い、渡航後にフランスで実施する予定の研究計画の推敲を行った。その結果、空気伝搬マイクだけでなく接触型マイクによる精度上昇の可能性、産業技術総合研究所が開発した応力発光体を模擬骨に塗布し、大腿骨への力学的負荷を直接的に評価できる可能性を発見した。これらの2022年度の成果を踏まえ、2023年度中にアメリカとフランスに渡り研究を継続する予定である。

The representative of the research is to grasp the information of the mechanical load of the bone during the artificial joint insertion, avoid the complications during the operation, analyze the tapping sound during the operation, establish the analysis method of the tapping sound during the operation, recognize the tapping sound by artificial knowledge, and discover the characteristics of the tapping sound unique to the complications. The possibility of surgical support for voice analysis is demonstrated. This topic involves overseas facilities and joint efforts, data analysis of the tapping sound characteristics of various groups around the world, the construction of a comprehensive international joint research system, and the vibration characteristics of the object being tapped during tapping. Analysis of tapping sound characteristics, High performance monitoring, including remote audio analysis, development and international deployment of surgical support systems 3. Prior preparation and discussion of joint research prior to the 2022 cruise (scheduled for the 2023 cruise),(1) sharing and discussion of current research results,(2) sharing of the latest academic knowledge related to the scheduled research content,(3) detailed discussion of the scheduled research content, and implementation of In addition, domestic joint research institutions have developed deep learning methods for automatic recognition of femoral bone fit, and have developed predictive methods for patients around the world after crossing the sea. In addition, the implementation of the pre-stage foundation, the implementation of the simulation surgery, and the implementation of the pre-determined research plan after the transition are carried out. The results, the possibility of accuracy improvement in air transport, the possibility of direct evaluation of mechanical loads on thigh bones, and the possibility of development of artificial bone coatings by the Institute of Industrial Technology were also reported. The results of the 2022 fiscal year will be announced, and the results of the fiscal year 2023 will be announced.