MOCKUP · SPReAD 1000 企画(外観イメージ) #30 · AI for Science/医療テーマ
#30

言葉にできない痛みを測る——非言語的な患者の痛みを表情・生体信号からAIで客観化する

😣 algos.research / nonverbal-pain
Algos — 非言語的な患者の痛みをAIで客観化
研究プロトタイプ ・ 表情・生体信号から痛みを連続スコア化(ダミーデータ)
解析モニタ 5,600時間
解析した観察時間
5,600時間
専門の痛み評価との一致(κ)
.87
自己申告(NRS)との相関(r)
.84
▲ 訴えられる患者で照合
強い痛みの検出 感度
91%
▲ 過小評価を是正
表情(顔面AU)と生体信号をAIが統合し、痛みを0–10の連続スコアで客観化
新生児・認知症・ICUで鎮静中など自分で痛みを訴えられない患者は過小評価されやすい。AIが顔の動きと心拍・HRV・皮膚電気・体動を時系列で統合し痛みを連続スコア化、判定根拠も示す。実測ではなくダミー描画。
① 顔面アクションユニット(AU) AU4 眉 AU6/7 眼輪筋 AU9/10 鼻唇 AU20/26 口 ② 生体信号(時系列) 心拍 ↑ 心拍変動 HRV ↓ 皮膚電気 EDA ↑ 体動・筋緊張 ↑ ③ AIが統合した痛みスコア(0–10・時系列) 0 5 10 鎮痛を検討する閾値(4) 痛み 8/10(強い) 時間 → 表情(AU)と生体信号からAIが痛みを連続スコア化した完成イメージ(ダミー描画)
顔面アクションユニット(AU) 生体信号(心拍・HRV・皮膚電気・体動) 鎮痛を検討する閾値 痛みスコアのピーク(AI)
「痛い」と判定した根拠 上位(寄与度・ダミー)
1眉を寄せる・下げる(AU4)26%
2心拍変動(HRV)の低下22%
3眼輪筋の収縮(AU6/7)18%
4皮膚電気活動の上昇17%
5体動・筋緊張の増加17%
↑ 研究コード名「Algos」。表情(顔面アクションユニット)と生体信号を
AIが統合し、非言語的な患者の痛みを0–10スコアで客観化した完成イメージ。
新生児・重度認知症・ICUで鎮静中など自分で痛みを訴えられない患者は多い。痛みは主観的で客観的なものさしが無く、こうした患者は過小評価・過小治療になりやすい。AIが表情と生体信号を統合して痛みを0–10で客観化し、判定の根拠まで示す——完成したらこう見える、の外観イメージ。
上限 500万円(直接経費) 学生応募可(医学生=当事者) e-Rad 応募 第2回・2026年6月上旬予定 分野:疼痛医学・集中治療/緩和 × 表情・生体信号
🔬 問い・学術的背景

新生児・重度認知症・ICUで挿管/鎮静中など、自分で痛みを訴えられない患者は多い。痛みは本来主観的で客観的なものさしが無く、こうした患者では過小評価・過小治療が起こりやすい。看護師は表情スケール等で評価するが主観的・断続的で属人的。痛みの評価は医学生がICU・小児・緩和・周術期の実習で必ず直面する当事者領域

🎯 仮説・新規性

表情(顔面アクションユニット)生体信号(心拍・心拍変動・皮膚電気活動・体動)を時系列で統合すれば、(1)痛みを0–10の連続スコアで客観化でき、(2)自己申告できない患者でも強い痛みを検知でき、(3)「なぜ痛いと判定したか」を表情・信号の根拠で説明できる、と仮説。多様な非言語集団を横断する説明可能な痛みの客観指標を作る点が新規。

🤖 AI活用の必然性

痛みのサインは微細な表情の動きと複数の生体信号にまたがり、個人差・鎮静・基礎疾患で紛れる。連続的・統合的に捉えるのは人手では不可能で、マルチモーダルな機械学習でしか再現性高く定量できない。

💰 500万円の使途
  • ① 多施設(NICU/ICU/緩和)の表情・生体信号データの整備・倫理審査・顔の匿名化
  • ② 疼痛・集中治療の専門家による痛みラベル付与
  • ③ マルチモーダル時系列モデルの開発・計算資源
  • 痛みスコアと根拠の可視化・説明UIの試作
  • ⑤ 前向き検証・学会発表・プレプリント
📈 期待成果・社会実装(出口)

痛みスコア↔専門評価/自己申告の一致+強い痛みの検出+根拠の妥当性=学会発表・論文。出口はまずNICU/ICU/緩和での痛みモニタの補助(人の評価は残す)、将来はベッドサイドの持続的痛みモニタリングHiroは痛み評価を実習で学ぶ医学生=当事者

※ 正直な関門:痛みの「正解ラベル」が無い(対象が自己申告できない患者なので教師信号は専門家スケール=それ自体が主観的・不完全)。鎮静薬・麻痺・基礎疾患・表情の個人差が信号を乱し、痛みと興奮・不快の切り分けが難しい。顔・生体データは機微情報で同意・倫理審査・顔の匿名化が必須。表情/生理からの痛み推定には先行研究(多モダリティで高精度の報告)があり、新規性は多集団横断・説明可能性・日本の臨床連動・前向き検証に絞る必要。診断置換でなく補助=SaMDの整理が必要。観察データから因果は言えない。学生応募可だが所属大学のe-Rad機関登録・承認と倫理審査が前提、第2回の正式日程・公募要領は確定次第確認。
完成イメージ(ダミーデータ)・元アイデア → spread-plans.md #30