| Project/Area Number |
19K09475
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56010:Neurosurgery-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
MAEHARA TAKETOSHI 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (40211560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 幸一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10642514)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | てんかん発作予知 / 心拍変動（HRV）解析 / 頭蓋内電極 / 部分てんかん / 広帯域脳波解析 / Autoencoder (AE) モデル / 定位的頭蓋内脳波 / てんかん / 発作予知 / 頭蓋内脳波 / 心電図 / 心拍アルゴリズム |
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| Outline of Research at the Start |
本邦のてんかん患者のうち、約30万人は抗てんかん薬も外科治療も奏功せずてんかん発作に苦しんでいる。我々は心拍変動を解析して、てんかん発作を予知し、臨床発作の消失、軽減を行うシステム開発に取り組んできた。しかし発作の際の心拍変動発生の機序や、偽陽性（誤検知）の問題など、臨床応用に際して解決すべき問題が残っている。我々はこの問題に対して、頭蓋内留置電極を用いて心拍変動による発作予知を行い、広帯域脳波解析を用いて解決することとした。本研究は国際的にも最先端を走っている心拍変動を用いたてんかん発作予知システムを、最先端の広帯域脳波測定で解析することで、世界に先駆けた研究成果をあげることが期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have proposed an epileptic seizure prediction method using a machine learning anomaly detection technique based on heart rate variability (HRV) during long-term scalp electroencephalogram (EEG) recordings. However, mechanism of epilepsy prediction system using HRV is unclear. In this study, we confirmed usefulness of this system and tried to disclose the mechanism in patients underwent intracranial electrocorticogram (ECoG) recordings. Between May 2019 and January 2022, 11 patients underwent 12 times intracranial ECoG recordings for detection of epileptic focus. Epilepsy prediction rate is 78% and the number of false-positive prediction is 1.42 times/hr, that were almost same as those of EEG recording. These results suggested that HRV change is preceded before epileptic seizures. We also found that electrical seizure without clinical manifestation is predicted by HRV analysis. Therefore, we need to pay attention the possibility that false-negative prediction might be a true seizure.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
てんかんは全人口の1%が罹患する疾患で日本だけでも約30万人の患者はてんかん発作が制御できずに苦しんでいるのが実情である。我々は心拍変動を解析しててんかん発作を予知し、臨床発作の消失、軽減を行うシステム開発に取り組んできた。今回、頭蓋内電極を用いた解析を行い、心拍変動はてんかん発作以前に起こることを証明した。また頭皮脳波で偽陽性とされた場合にも頭蓋内脳波では臨床症状を伴わない電気的発作である可能性も示唆された。今回の検討で心拍変動によるてんかん発作の機序が一部解明されたことは、本システムの臨床応用につながり、てんかん患者に対する非侵襲的な発作予知への道を開くものと考えられた。
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