基本情報

所属
情報システム学部門 先端情報科学研究センター ARC-BME
職位
上級准教授
E-Mail
zhuxin@u-aizu.ac.jp
Webサイト
http://www.u-aizu.ac.jp/~zhuxin

教育

担当科目 - 大学
L5 コンピュータ理工学実験A4 バイオメディカル情報工学A2 コンピュータグラフィックス論P3 プログラミングJAVA I(再履修)課外プロジェクト
担当科目 - 大学院
ITC06 Introduction to BioinformaticsITA03 生体モデルとその可視化ITA24 Biomedical Imaging and AnalysisCV8 コンピュータグラフィックス

研究

研究分野
生体信号処理心臓モデリング・コンピュータシミュレーション心臓植込みデバイス治療
略歴
平成18年9月 会津大学 博士課程修了 平成18年~21年 会津大学 生体情報学講座 ポスドク研究員 平成21年から 会津大学 生体情報学講座 准教授
現在の研究課題
不整脈に関する心電図信号処理及び自動認識植込み除細動器の最尤植込み場所に関する研究非拘束モニタリングシステム
研究内容キーワード
心電図、不整脈、心臓植込みデバイス治療、モニタリング
所属学会
IEEE 日本循環器学会:The Japanese Circulation Society 日本心電学会:The Japanese Society of Electrocardiology

パーソナルデータ

趣味
スノーボード、バドミントン、読書
子供時代の夢
人に役立てることをしたい
これからの目標
バーチャル技術で生命のメカニズムを解明
座右の銘
Practice, Patience, Perseverance 実践・忍耐・根性
愛読書
S・ホーキング 『ホーキング、宇宙を語る―ビッグバンからブラックホールまで』 "A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes"
学生へのメッセージ
一つの高い理想を抱いて、努力してください。
その他
馮友蘭 『中国哲学簡史』 "A Short History of Chinese Philosophy" J・ゴルデル『ソフィーの世界―哲学者からの不思議な手紙』 "Sophie's World"

主な研究

心電図を用いた呼吸検出方法

〇呼吸器系疾患(呼吸器系ガンを含む)は日本人の死因の21.7%を占め、ガン、循環器疾患に次ぎ第3位です。そして呼吸計測は、手術、呼吸器系疾患の診断、治療、監視に不可欠です。また麻酔及び呼吸関連医療機器の市場規模は122億ドル(2013年)を超えています。一方で、専用センサは設置しにくいため、日常生活において呼吸計測を行うことは困難です。さらに心電図電極や脈波の光電センサに比べ、呼吸計測専用センサはコストが高く、消毒も必要です。しかし、睡眠時無呼吸症候群などの呼吸器系疾患は、不整脈や心不全に深く関連するため、多くの臨床現場において、呼吸・心拍を同時に計測することが必要となっています。

〇本技術は、単一誘導心電図に隠れた呼吸筋の筋電図を新たな手法で抽出し、呼吸数を計測できます。さらに、努力呼吸における、胸鎖乳突筋・内肋間筋・腹筋などの補助呼吸筋の電気活動の強度、胸郭や肩の大きな動きも計測でき、睡眠時無呼吸症候群の検出に有効です。この方法を使うと、心電図が計測できるウェアラブル健康監視装置でも呼吸が計測でき、呼吸疾患を常に監視できます。

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生体信号処理、心臓モデリング及びシミュレーション

人体から心電図、脳波、筋電図などの生体信号を計測でき、その信号から人間の健康、精神状態を推定できる。昔から、医療現場のみで生体信号を使用しますが、現在は、様々な携帯型ヘルスケア装置は開発され、日常生活にも浸み込んでいます。 ただ、生体信号はマイクロボルトレベル弱いため、ノイズの影響が多いし、正しく処理することは難しいです。本研究室は長年を渡り、各医療機器メーカ、大学病院と連携し、様々な生体信号技術を開発し、実用化させました。開発した18誘導導出心電図技術は首相官邸サイトで掲載されたこともあります。現在は、生体信号を用い、脳ー機器インタフェース装置、携帯型心電図計、無拘束睡眠監視システム、睡眠時無呼吸症候群の簡易検出機器などを開発しています。

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植込み型除細動器除細動効果の推定システム

〇日本に於ける心臓性突然死は年間6-8万人に及び、その多くに心室性頻拍(心室細動・心室頻脈)が関与している。植込み型除細動器(Implantable Cardioverter-Defibrillator:ICD)は心臓性突然死を予防し生命予後を改善する最も有効な治療法である。ただ、ICD作動によって引き起こされる心筋障害が生命予後を悪化させる可能性も示唆されている。解決策としては、各症例毎に ICDの種類、植込み場所、リードの設置方法に対応することで、除細動効果の向上と、心筋障害の低下が図れる。しかし実験手段や倫理的問題などにより、臨床テストでの症例毎の対応には限界がある。

〇本システムは、除細動出力の確認テストをせずに、コンピュータシミュレーションを用いて ICDの除細動閾値及び心筋障害を推定し、ICDの種類、作動エネルギー、及び本体の植込み場所の最適化をバチャールで行う。これにより、ICDの植込み後の除細動効率、及び患者の予後を改善することが可能となる。

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センサーネットワークを用いた携帯型イベント心電計

〇背景
イベント心電計は、心臓が痛い等の自覚症状がある時に心電図を測定するための装置である。頻度の低い不整脈を発見したり、心疾患などの緊急時に用いることができる。従来のイベント心電計は、記録時間が短く、電話での伝送のため不便であった。例えば、心疾患の発作が起きた患者が自ら電話で心電図を送信できないという問題があった。

〇本技術の特徴

    |TAB|
  1. 従来の電話転送ではなく、センサーネットワークを用いて記録した心電図情報を瞬時に医療機関サーバへ送信するため、心疾患の緊急診断及び遠隔診断ができる。
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  3. 記録時間は無制限でGPSデータの測定もできる。
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  5. 低コスト、低消耗電力で無線端末にも接続できる。

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主な著書・論文

Xin Zhu, Daming Wei, and Osamu Okazaki, "Computer simulation of clinical electrophysiological study", PACE, 2012, 35, pp.718-729.
Xin Zhu, Wenxi Chen, Tetsu Nemoto, Kei-ichiro Kitamura, and Daming Wei: "Long-term monitoring of heart rate, respiration rhythm, and body movement during sleep based upon a network," Telemedicine and e-Health, 2010, 16(2), pp.244-253
Kei-ichiro Kitamura, Xin Zhu, Wenxi Chen, and Testu Nemoto: "Development of a new method for the noninvasive measurement of deep body temperature without a heater," Medical Engineering & Physics, 2010, 32(1), pp. 1-6
Wenxi Chen, Xin Zhu, Tetsu Nemoto, Kei-ichiro Kitamura, and Daming Wei: "Unconstrained monitoring of long?term heart and breath rates during sleep", Physiol. Meas., 2008, 29(2), N1-N10
Xin Zhu, Wenxi Chen, Tetsu Nemoto, Yumi Kanemitsu, Kei-ichiro Kitamura, Ken-ichi Yamakoshi, and Daming Wei: "Real-time Monitoring of Respiration Rhythm and Pulse Rate during Sleep", IEEE Trans. on BME, 2006, 53(12), pp. 2553-25638 (1996).<