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AIRWAY VENTILATION STATE CALIBRATION SYSTEM AND SYSTEM FOR PREDICTING AIRWAY DEFORMATION DURING SLEEP

Foreign code F180009571
File No. (S2017-0362-N0)
Posted date Nov 5, 2018
Country WIPO
International application number 2018JP007780
International publication number WO 2018159759
Date of international filing Mar 1, 2018
Date of international publication Sep 7, 2018
Priority data
  • P2017-038358 (Mar 1, 2017) JP
Title AIRWAY VENTILATION STATE CALIBRATION SYSTEM AND SYSTEM FOR PREDICTING AIRWAY DEFORMATION DURING SLEEP
Abstract A nasal cavity model generating unit (41) extracts pixels having a pixel density value in a specific range from three-dimensional image data of a nasal cavity of a subject contained in DICOM data (21), and generates a nasal cavity model (50), which is a three-dimensional shape model of the nasal cavity, on the basis of three-dimensional image data configured using the extracted pixels. A nasal cavity resistance value calculating unit (42) obtains a nasal cavity resistance value (51) by means of fluid analysis employing the nasal cavity model (50) generated by the nasal cavity model generating unit (41). An adjusting unit (43) adjusts the pixel density value range to be extracted in order for the nasal cavity model generating unit (41) to generate the nasal cavity model (50), in such a way that the nasal cavity resistance value (51) obtained by the nasal cavity resistance value calculating unit (42) and a nasal cavity resistance value (52) measured by means of a nasal cavity ventilation meter coincide.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS; Obstructive Sleep Apnea Syndrome) is, upper airway obstruction during the sleep disordered breathing occurs, adversely affecting various systemic disease of the respiratory system.Obstructive sleep apnea syndrome (hereinafter, simply, referred to as sleep apnea syndrome) is, not obtained sufficient sleep at night during the day so as to contribute to driver drowsiness can be excessive, significant attention has been paid as the cause of a traffic accident.
Diagnosis of sleep apnea syndrome than the conventional method has been proposed.For example, in Non-Patent Document 1, the three-dimensional CT image 3 based on a fluid model of the upper airways constructed on the computer, which uses a fluid model analysis is performed, the diagnosis of sleep apnea syndrome is a method has been proposed.According to this method, the pressure distribution of the upper respiratory tract, based on the velocity distribution of air, air to some extent the failure, can be narrowed down.
Sleep apnea syndrome, adult onset of the frequency 4%, in the case of the child regardless of age at puberty from infancy 2% as referred to, is the relatively high frequency of such diseases.Nevertheless, sleep apnea syndrome, an effective method for identifying the site of origin is not established yet, a sufficient treatment outcome was not obtained at present.Non-Patent Document 1 is proposed in the method, sleep apnea syndrome is effective to narrow down the site of origin of a few techniques that, for such problems as the following, the treatment result is obtained is not always effective is not limited thereto.
(1) The simulation model of the upper respiratory tract, does not deform as a rigid body are modeled.For this reason, in consideration of the elastic deformation of the upper respiratory tract can be realized because the fluid analysis, of the upper airway occlusion cannot be reproduced.
(2) Are modeled only in the upper, the underlying causes of sleep apnea syndrome is often at the site of the upper respiratory tract and the surrounding tissue is not modeled, the deformation of the tissue in the vicinity of the upper respiratory tract cannot be reproduced.Therefore, the person who performs the diagnosis, the fundamental cause of the sites from the analysis result of the fluid only an indirect estimation.
For example, sleep apnea syndrome as those as a main site of origin, at the elevation of the tongue due to gravity-drop is due to the narrowing of the upper airways.However, the technique disclosed in Non-Patent Document 1 is, of the upper airway tissue surrounding the tongue is not modeled, with a drop of the tongue due to gravity of the upper airway narrowing cannot be reproduced by simulation.For this reason, in this technique, the cause of sleep apnea syndrome, depression of the tongue by the action of gravity at the elevation direction of the upper respiratory tract caused by the narrowing, it is difficult to identify.
(3) Fluid analysis using a simulation model assumed in the flow of air along the way in the upper direction and, in an actual bi-directional flow of the air breathing (breath intake changes in a cycle) and the arrangements are different from each other.For this reason, according to the aspects of breathing of the actual flow of fluid the upper respiratory tract cannot be reproduced.
Therefore, for the disease of the respiratory system, for example, to Patent Document 1, a good treatment result can be more reliably diagnosing the device, the diagnostic system, diagnostic method and a program is disclosed.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲
[請求項1]
 被検者の鼻腔の3次元画像データから、特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出した画素で構成される3次元画像データに基づいて、鼻腔の3次元形状モデルである鼻腔モデルを生成する鼻腔モデル生成部と、
 前記鼻腔モデル生成部で生成された前記鼻腔モデルを用いた流体解析により、鼻腔抵抗値を求める鼻腔抵抗値算出部と、
 前記鼻腔抵抗値算出部で求められる鼻腔抵抗値と実測された鼻腔抵抗値とが一致するように前記鼻腔モデル生成部で鼻腔モデルを生成するために抽出される画素の画素濃度値の範囲を調整する調整部と、
 を備えるモデル生成装置。
[請求項2]
 前記鼻腔モデル生成部は、
 空気の画素濃度値に近い第1の画素濃度値と、該第1の画素濃度値よりも高い第2の画素濃度値とで規定される範囲にある画素濃度値を有する画素に基づいて、前記鼻腔モデルを生成し、
 前記調整部は、
 前記鼻腔抵抗値算出部で求められる鼻腔抵抗値と実測された鼻腔抵抗値とが一致するように、前記第2の画素濃度値を調整する、
 請求項1に記載のモデル生成装置。
[請求項3]
 前記調整部は、
 実測された鼻腔抵抗値に対して、前記鼻腔抵抗値算出部で求められた鼻腔抵抗値が高い場合には、前記第2の画素濃度値をより高い値に変更し、
 実測された鼻腔抵抗値に対して、前記鼻腔抵抗値算出部で求められた鼻腔抵抗値が低い場合には、前記第2の画素濃度値をより低い値に変更する、
 請求項2に記載のモデル生成装置。
[請求項4]
 前記調整部は、
 前記鼻腔抵抗値算出部で求められる鼻腔抵抗値と実測された鼻腔抵抗値とが近づいていくにつれて、前記第2の画素濃度値の変更量を小さくする、
 請求項3に記載のモデル生成装置。
[請求項5]
 被検者の顎顔面部の3次元画像データから、前記調整部で調整された特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出された画素で構成される3次元画像データに基づいて、上気道の組織の3次元形状モデルを生成する上気道モデル生成部を備える、
 請求項1から4のいずれか一項に記載のモデル生成装置。
[請求項6]
 被検者の鼻腔の3次元画像データから、特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出した画素で構成される3次元画像データに基づいて、鼻腔の3次元形状モデルである鼻腔モデルを生成する鼻腔モデル生成ステップと、
 前記鼻腔モデル生成ステップで生成された前記鼻腔モデルを用いた流体解析により、鼻腔抵抗値を求めるシミュレーションステップと、
 前記シミュレーションステップで求められる鼻腔抵抗値と鼻腔通気計により測定された鼻腔抵抗値とが一致するまで、前記鼻腔モデル生成ステップで鼻腔モデルを生成するために抽出される画素濃度値の範囲を調整する調整ステップと、
 を含むモデル生成方法。
[請求項7]
 コンピュータを、
 被検者の鼻腔の3次元画像データから、特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出した画素で構成される3次元画像データに基づいて、鼻腔の3次元形状モデルである鼻腔モデルを生成する鼻腔モデル生成部、
 前記鼻腔モデル生成部で生成された前記鼻腔モデルを用いた流体解析により、鼻腔抵抗値を求める鼻腔抵抗値算出部、
 前記鼻腔抵抗値算出部で求められる鼻腔抵抗値と鼻腔通気計により測定された鼻腔抵抗値とが一致するように前記鼻腔モデル生成部で鼻腔モデルを生成するために抽出される画素濃度値の範囲を調整する調整部、
 として機能させるプログラム。
[請求項8]
 請求項1から5のいずれか一項に記載のモデル生成装置と、
 複数の被検者における覚醒時の上気道の形状モデルと睡眠時の上気道の形状モデルとを用いて、最適化手法により、覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を覚醒時の当該特定部位の位置情報に変換する変換式を生成する変換式生成部と、
 被検者の覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を、生成された変換式に代入することにより、当該被検者の睡眠時の上気道の特定部位の位置情報を推定する推定部と、
 を備える睡眠時の気道変形予測システム。
[請求項9]
 前記変換式生成部は、
 複数の被検者における覚醒時の上気道の形状モデルから得られる覚醒時の上気道の特定部位の位置情報と、覚醒時の上気道の形状モデルから得られる睡眠時の当該特定部位の位置情報とを用いた回帰分析により、前記変換式の変換係数を生成する、
 請求項8に記載の睡眠時の気道変形予測システム。
[請求項10]
 前記変換式は、
 覚醒時の上気道の特定部位の位置座標の項と、覚醒時の上気道の3次元モデルを用いた流体解析により得られた前記特定部位に生ずる圧力の項と、を含む線形結合式である、
 請求項9に記載の睡眠時の気道変形予測システム。
[請求項11]
 前記変換式は、
 無呼吸低呼吸指数の項をさらに含む線形結合式である、
 請求項10に記載の睡眠時の気道変形予測システム。
[請求項12]
 前記変換式は、
 被検者の肥満度に関する指数の項をさらに含む線形結合式である、
 請求項10又は11に記載の睡眠時の気道変形予測システム。
[請求項13]
 被検者の鼻腔の3次元画像データから、特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出した画素で構成される3次元画像データに基づいて、鼻腔の3次元形状モデルである鼻腔モデルを生成する鼻腔モデル生成ステップと、
 前記鼻腔モデル生成ステップで生成された前記鼻腔モデルを用いた流体解析により、鼻腔抵抗値を求めるシミュレーションステップと、
 前記シミュレーションステップで求められる鼻腔抵抗値と鼻腔通気計により測定された鼻腔抵抗値とが一致するまで、前記鼻腔モデル生成ステップで鼻腔モデルを生成するために抽出される画素濃度値の範囲を調整する調整ステップと、
 複数の被検者における覚醒時の上気道の形状モデルと睡眠時の上気道の形状モデルとを用いて、最適化手法により、覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を覚醒時の当該特定部位の位置情報に変換する変換式を生成する変換式生成ステップと、
 被検者の覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を、生成された変換式に代入することにより、当該被検者の睡眠時の上気道の特定部位の位置情報を推定する推定ステップと、
 を含む睡眠時の気道変形予測方法。
[請求項14]
 コンピュータを、
 被検者の鼻腔の3次元画像データから、特定の範囲の画素濃度値を有する画素を抽出し、抽出した画素で構成される3次元画像データに基づいて、鼻腔の3次元形状モデルである鼻腔モデルを生成する鼻腔モデル生成部、
 前記鼻腔モデル生成部で生成された前記鼻腔モデルを用いた流体解析により、鼻腔抵抗値を求める鼻腔抵抗値算出部、
 前記鼻腔抵抗値算出部で求められる鼻腔抵抗値と鼻腔通気計により測定された鼻腔抵抗値とが一致するように前記鼻腔モデル生成部で鼻腔モデルを生成するために抽出される画素濃度値の範囲を調整する調整部、
 複数の被検者における覚醒時の上気道の形状モデルと睡眠時の上気道の形状モデルとを用いて、最適化手法により、覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を覚醒時の当該特定部位の位置情報に変換する変換式を生成する変換式生成部、
 被検者の覚醒時の上気道の特定部位の位置情報を、生成された変換式に代入することにより、当該被検者の睡眠時の上気道の特定部位の位置情報を推定する推定部、
 として機能させるプログラム。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KAGOSHIMA UNIVERSITY
  • Inventor
  • IWASAKI Tomonori
  • YAMASAKI Youichi
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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