在宅音声入力で心不全評価を可能にする『Voice-BNP』の研究開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 25he2202019h0002
- 統合プロジェクト(三期)
医療機器・ヘルスケアプロジェクト
- 統合プロジェクト(二期)
医療機器・ヘルスケアプロジェクト<第二期>
- 事業名
次世代型医療機器開発等促進事業 ,
医療機器等における先進的研究開発・開発体制強靭化事業
- タグ(2025)
研究開発目的: 診断に関する研究
研究の性格: 医療機器開発<薬機法該当>
研究モダリティ: クラスⅡ
開発フェーズ: 臨床研究
ICD-10大分類: 循環器系の疾患
対象疾患領域: その他
特記的事項: DX<SaMD、AI、ICTを含む>
補足確認: 診断
- タグ(2024)
研究開発目的: 診断に関する研究
研究の性格: 医療機器開発<薬機法該当>
研究モダリティ: クラスⅡ
開発フェーズ: 臨床研究
ICD-10大分類: 循環器系の疾患
対象疾患領域: その他
特記的事項: DX<SaMD、AI、ICTを含む>
補足確認: 診断
- 代表研究機関
- 学校法人国際医療福祉大学
- 研究代表者
(2025) 田村雄一, 学校法人国際医療福祉大学, 医学部 循環器内科学 教授
(2024) 田村雄一, 学校法人国際医療福祉大学, 医学部循環器内科学 教授
- 研究期間
- 2024年度 - 2025年度
- 課題への総配分額
- 212,200 千円
- 研究概要(2025)
- 心不全は高齢化社会における大きな医療課題の一つであり、本邦では心不全パンデミックと呼ばれる患者数の急増が問題となっている。 心不全患者の音声から特徴量を抽出・分析することで、心不全罹患者と健常者を弁別するシステム、および心不全患者における病態悪化時と改善時を高精度に弁別するシステムを、在宅で、スマートフォンによる簡便な測定が可能なソフトウェア医療機器(SaMD):Voice-BNPとして実装することを目的とする。 開発するSaMDは、在宅で音声を収集・自動解析を行う機能を有し、遠隔モニタリングにも活用できる。 心不全の早期スクリーニングと病態悪化の検出を可能とするSaMDの開発により、心不全の早期発見と適切な管理を通じて患者予後の改善と医療コストの削減に貢献する。
- 研究概要(2024)
- 心不全は高齢化社会における大きな医療課題の一つであり、本邦では心不全パンデミックと呼ばれる患者数の急増が問題となっている。 心不全患者の音声から特徴量を抽出・分析することで、心不全罹患者と健常者を弁別するシステム、および心不全患者における病態悪化時と改善時を高精度に弁別するシステムを、在宅で、スマートフォンによる簡便な測定が可能なソフトウェア医療機器(SaMD):Voice-BNPとして実装することを目的とする。 開発するSaMDは、在宅で音声を収集・自動解析を行う機能を有し、遠隔モニタリングにも活用できる。 心不全の早期スクリーニングと病態悪化の検出を可能とするSaMDの開発により、心不全の早期発見と適切な管理を通じて患者予後の改善と医療コストの削減に貢献する。
研究成果情報
2024
成果の概要
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スマートフォンで音声を取得することにより在宅環境においても"心不全罹患者と健常者を判別するプログラム"および"心不全患者における病態悪化時と安定時を評価するプログラム"を開発し、新規性と国際競争力の高いプログラム医療機器(SaMD)として薬事承認取得を前提とした社会実装を目指す。
1.シーズ技術を活用した多施設でのデータ取得と外挿性評価
臨床研究は、薬事承認申請に耐えうる質の高いエビデンス創出を目指すため、プロジェクトマネジメント・プロトコル作成・統計解析について九州大学 ARO次世代医療センターの支援を受けて実施し、第三者提供が可能な同意説明文書の作成、EDC構築、モニタリング実施体制の整備、音声録音者へのトレーニング実施等を行った。
3医療機関(国立循環器病研究センター・九州大学病院・国際医療福祉大学三田病院)で倫理審査承認のうえで研究実施許可を得て、臨床試験を開始した。
目標症例数60例(心不全群30例、マッチングした健常者群30例)とし、本年度は心不全群21症例を組み入れ音声データを取得し、当初の予定より極めて順調に推移している。また、PMDAと面談を行い、本事業終了時における薬事承認申請をより強固にする資料とするため、追加で非心不全群10例の症例を追加することとしIRB変更申請を行った。
2.スマートフォンを用いたSaMDのコンセプトと要求仕様の決定
国際医療福祉大学と広島市立大学、SaMD開発担当のカルディオインテリジェンス(CI)社が共同でスマートフォン上で作動する医療機器プログラムを開発する。予定より早期に ①スマートフォン上で動作する音声収録→②クラウドへのアップロード→③クラウド上での音声自動分析→④評価結果の提示 の各性能を持つSaMDの要求仕様の決定を完了し、プロトタイプ版を作成を実施し、スマートフォンを用いた臨床試験の準備を完了した。
1.シーズ技術を活用した多施設でのデータ取得と外挿性評価
臨床研究は、薬事承認申請に耐えうる質の高いエビデンス創出を目指すため、プロジェクトマネジメント・プロトコル作成・統計解析について九州大学 ARO次世代医療センターの支援を受けて実施し、第三者提供が可能な同意説明文書の作成、EDC構築、モニタリング実施体制の整備、音声録音者へのトレーニング実施等を行った。
3医療機関(国立循環器病研究センター・九州大学病院・国際医療福祉大学三田病院)で倫理審査承認のうえで研究実施許可を得て、臨床試験を開始した。
目標症例数60例(心不全群30例、マッチングした健常者群30例)とし、本年度は心不全群21症例を組み入れ音声データを取得し、当初の予定より極めて順調に推移している。また、PMDAと面談を行い、本事業終了時における薬事承認申請をより強固にする資料とするため、追加で非心不全群10例の症例を追加することとしIRB変更申請を行った。
2.スマートフォンを用いたSaMDのコンセプトと要求仕様の決定
国際医療福祉大学と広島市立大学、SaMD開発担当のカルディオインテリジェンス(CI)社が共同でスマートフォン上で作動する医療機器プログラムを開発する。予定より早期に ①スマートフォン上で動作する音声収録→②クラウドへのアップロード→③クラウド上での音声自動分析→④評価結果の提示 の各性能を持つSaMDの要求仕様の決定を完了し、プロトタイプ版を作成を実施し、スマートフォンを用いた臨床試験の準備を完了した。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Tamura Y, Tamura Y, Tada Y: Frequency of and sex differences in cancer treatment-related cardiac dysfunction in trastuzumab-treated patients with salivary gland cancer: a retrospective cohort study. Cardiooncology. 2024 Jul 17;10(1):44. doi: 10.1186/s40959-024-00248-8.
2. Kobayashi T, Matsue Y, Fujimoto Y, Maeda D, Kida K, Kitai T, Kagiyama N, Yamaguchi T, Okumura T, Mizuno A, Oishi S, Inuzuka Y, Akiyama E, Suzuki S, Yamamoto M, Tamura Y, Minamino T.: Prevalence and Prognostic Implications of Changes in Tricuspid Regurgitation Severity in Acute Heart Failure. J Card Fail. 2024 Aug 31: S1071-9164(24)00359-2. doi: 10.1016/j.cardfail.2024.08.043.
3. Tamura Y, Tamura Y: Evaluating Troponin-Based Monitoring in Patients Undergoing Immune Checkpoint Inhibitor Therapy. JACC Adv. 2024 Nov 7;3(12):101374. doi: 10.1016/j.jacadv.2024.101374.
4. Tamura Y, Hosokawa K, Horimoto K, Ikeda S, Inami T, Kubota K, Nakanishi N, Shirai Y, Tanabe N, Tsujino I, Matsubara H.: Development and Validation of Quality Indicators for Pulmonary Arterial Hypertension Management in Japan: A Modified Delphi Consensus Study. Diagnostics (Basel). 2024 Nov 25;14(23):2656. doi: 10.3390/diagnostics14232656.
5. Hatano K, Takata T, Takechi M, Wada A, Taniguchi H, Tamura Y: Advanced QT Interval Analysis in long-term electrocardiography using shape-based clustering and template matching: A novel approach for Holter monitoring. Heliyon. 2025 Feb 13;11(4): e42662. doi: 10.1016/j.heliyon.2025.e42662. eCollection 2025 Feb 28.
6. Murakami N, Asano D, Tokushige N, Omura J, Watanabe M, Nomura S, Kitaoka H, Tamura Y: Diagnostic Delays and Quality of Life in Japanese Patients with Pulmonary Hypertension: A Nationwide Survey. Pulm Ther. 2025 Mar 18. doi: 10.1007/s41030-025-00290-6.
7. Kitai T, Kohsaka S, Kato T, Kato E, Sato K, Teramoto K, Yaku H, Akiyama E, Ando M, Izumi C, Ide T, Iwasaki YK, Ohno Y, Okumura T, Ozasa N, Kaji S, Kashimura T, Kitaoka H, Kinugasa Y, Kinugawa S, Toda K, Nagai T, Nakamura M, Hikoso S, Minamisawa M, Wakasa S, Anchi Y, Oishi S, Okada A, Obokata M, Kagiyama N, Kato NP, Kohno T, Sato T, Shiraishi Y, Tamaki Y, Tamura Y, Nagao K, Nagatomo Y, Nakamura N, Nochioka K, Nomura A, Nomura S, Horiuchi Y, Mizuno A, Murai R, Inomata T, Kuwahara K, Sakata Y, Tsutsui H, Kinugawa K; Japanese Circulation Society and the Japanese Heart Failure Society Joint Working Group:JCS/JHFS 2025 Guideline on Diagnosis and Treatment of Heart Failure. J Card Fail. 2025 Mar 27: S1071-9164(25)00100-9. doi: 10.1016/j.cardfail.2025.02.014.
8. 田村雄一:State of the Art 肺高血圧症治療薬の歩みとこれから AIデジタルバイオマーカー解析を活用したIL-6阻害薬の治験 , Pulmonary Hypertension Update(2189-4434)10巻1号 Page35-40 , 2024年5月
9. 長内宏之、田村雄一、山根友紀子、武智峰樹、高田智広:長時間心電図解析ソフトウェアSmartRobin AIシリーズの実臨床における有用性,心電図(0285-1660)44巻4号Page252-259,2024年12月
10. 田村雄一【日本循環器研究コンソーシアムの幕開け】循環器ゲノム・オミックス解析の最先端 肺高血圧のおけるバイオ・デジタルツインモデルの構築,心臓(0586-4488)57巻1号Page15-18,2025年1月
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. CTEPH AC Registry Investigators:All Japan CTEPH AC Registryの現在と未来, 阿部弘太郎, 細川和也,第9回日本肺高血圧・肺循環学会学術集会, 2024/8/9, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
2. 中山仁史, 田村雄一, "心不全診断のための音声バイオマーカー:Voice-BNP", 2025年春季研究発表会(埼玉大学), 日本音響学会, pp.125-126, 2025年3月,国内,口頭.
国内 / 口頭
3. 梨和美佑, 大島風雅, 中山仁史, 田村雄一, "非負値行列因子分解における主成分分析を用いた基底数推定の基礎検討", 2025年春季研究発表会(埼玉大学), 日本音響学会, pp.199-202, 2025年3月,国内,ポスター.
国内 / ポスター
4. 柳原直也, 藤村秀弥, 大村美結, 大島風雅, 中山仁史, 田村雄一, "機械学習を用いたMFCC による心不全診断システムの基礎研究", 2025年春季研究発表会(埼玉大学), 日本音響学会, pp.351-352. 2025年3月,国内,ポスター.
国内 / ポスター
5. 大村美結, 藤村秀弥, 大島風雅, 中山仁史, 田村雄一, "LLD を用いた心不全診断システムのための音響特徴量の評価", 2025年春季研究発表会(埼玉大学), 日本音響学会, pp.353-356, 2025年3月,国内,口頭.
国内 / 口頭
6. Miyu Omura, Shuya Fujimura, Fuga Oshima, Masashi Nakayama and Yuichi Tamura, "Acoustic Feature Analysis of Diagnoses of Heart Failure Using LLD", 2025 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'25), pp.401-404, February, 2025,国外,口頭.
国外 / 口頭
7. Miyu Nashiwa, Fuga Oshima, Masashi Nakayama and Yuichi Tamura, "Duration Controlled Non-negative Matrix Factorization for Monosyllables on Diagnosis of Heart Failure", 2025 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'25), February, pp.405-408, 2025,国外,口頭.
国外 / 口頭
8. Fuga Oshima, Shuya Fujimura, Masashi Nakayama and Yuichi Tamura, "Detection of Heart Failure with Voice Biomarkers Utilizing Deep Metric Learning", 2025 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'25), pp.413-416, February, 2025,国外,口頭.
国外 / 口頭
9. Shuya Fujimura, Fuga Oshima, Masashi Nakayama and Yuichi Tamura, "Acoustic Feature Analysis of Diagnoses of Heart Failure Using MFCC", 2025 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'25), pp.509-512, February, 2025,国外,口頭.
国外 / 口頭
10. Naoya Yanagihara, Shuya Fujimura, Miyu Omura, Fuga Oshima, Masashi Nakayama and Yuichi Tamura, "Fundamental Study on a Heart Failure Diagnosis Evaluation System with MFCC Using Multilayer Perceptron", 2025 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'25), pp.513-516, February, 2025,国外,口頭.
国外 / 口頭
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 「心不全の兆候、音声で発見」日本経済新聞(2024年9月10日朝刊、日本経済新聞社)国内
国内