Investigation of functional network using subdural electrodes made by an Au-Pt alloy

• Project/Area Number: 19K18424
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: YAMAO YUKIHIRO 京都大学, 医学研究科, 助教 (90736810)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 覚醒下手術 / 脳機能 / 頭蓋内電極 / MRI / 術中マッピング / 術中MRI / 電気生理

Outline of Research at the Start

脳外科手術で脳機能温存は必須であり、白金－金[Pt-Au]合金製頭蓋内電極を用いて、より正確な脳機能同定を行い、白質線維の機能同定および術後の脳機能温存を目的とする。手術中に髄液の排出などによるブレインシフトのため術前画像から術中の正確な機能領域の同定は困難である。Pt-Au合金製頭蓋内電極は、MRIのアーチファクトが小さく、電極留置下でも電極直下の脳構造を詳細に描出できる可能性が高い。この電極を留置して術中MRIを施行し、電極と脳構造との位置情報を確認し、電気刺激を用いて白質線維路の正確な機能同定を行う。神経機能画像とも組み合わせることで、白質線維路の解剖学的同定および機能解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we prepared new sheet-type subdural electrodes using an Au-Pt alloy, which did not generate magnetic susceptibility artifacts even in 3 tesla MRI. Although we did not perform the product specifications due to the elevated cost of an Au-Pt alloy, we implanted the electrode in the brain surface of a few patients, and evaluated the usefulness and safety of the new electrode device when intraoperative 3 tesla MRI was performed.
To map the brain function, we also demonstrated that cortico-cortical evoked potentials (CCEPs) method provides the efficiency of intraoperative monitoring only under general anesthesia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

MRIでアーチファクトの少ない合金を用いて頭蓋内電極を開発できたことは、今後の術中脳機能マッピングの一助となると考えられ、脳内ネットワークの解明に貢献できる可能性を有する。臨床的には脳神経外科術後の脳機能温存にも貢献できうると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] A Nationwide Questionnaire Survey on Awake Craniotomy in Japan (2022)
  • Author(s): KAWATA Masayoshi、FUKUI Ayaka、MINEHARU Yohei、KIKUCHI Takayuki、YAMAO Yukihiro、YAMAMOTO HATTORI Etsuko、SHIRAKI Atsuko、MIZOTA Toshiyuki、FURUKAWA Keiko、MIYAMOTO Susumu、YONEZAWA Atsushi、ARAKAWA Yoshiki
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica Volume: 62 Issue: 6 Pages: 278-285
  • DOI: 10.2176/jns-nmc.2021-0290
  • ISSN: 0470-8105, 1349-8029
  • Year and Date: 2022-06-15
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intraoperative cortico-cortical evoked potentials for monitoring the arcuate fasciculus: Feasible under general anesthesia? (2022)
  • Author(s): Yamao Yukihiro、Matsumoto Riki
  • Journal Title: Clinical Neurophysiology Volume: 133 Pages: 175-176
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2021.07.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intraoperative hand strength as an indicator of consciousness during awake craniotomy: a prospective, observational study (2022)
  • Author(s): Umaba Chinatsu、Mineharu Yohei、Liang Nan、Mizota Toshiyuki、Yamawaki Rie、Ueda Masaya、Yamao Yukihiro、Nankaku Manabu、Miyamoto Susumu、Matsuda Shuichi、Inadomi Hiroyuki、Arakawa Yoshiki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-021-04026-9
  • NAID: 120007183810
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhanced phase-amplitude coupling of human electrocorticography selectively in the posterior cortical region during rapid eye movement sleep (2022)
  • Author(s): Togawa Jumpei、Matsumoto Riki、Usami Kiyohide、Matsuhashi Masao、Inouchi Morito、Kobayashi Katsuya、Hitomi Takefumi、Nakae Takuro、Shimotake Akihiro、Yamao Yukihiro、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Kunieda Takeharu、Miyamoto Susumu、Takahashi Ryosuke、Ikeda Akio
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: - Issue: 2 Pages: 486-496
  • DOI: 10.1093/cercor/bhac079
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two types of clinical ictal direct current shifts in invasive EEG of intractable focal epilepsy identified by waveform cluster analysis (2022)
  • Author(s): Kajikawa Shunsuke、Matsuhashi Masao、Kobayashi Katsuya、Hitomi Takefumi、Daifu-Kobayashi Masako、Kobayashi Tamaki、Yamao Yukihiro、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Kunieda Takeharu、Matsumoto Riki、Kakita Akiyoshi、Namiki Takao、Tsuda Ichiro、Miyamoto Susumu、Takahashi Ryosuke、Ikeda Akio
  • Journal Title: Clinical Neurophysiology Volume: 137 Pages: 113-121
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2022.02.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of propofol on cortico-cortical evoked potentials in the dorsal language white matter pathway (2021)
  • Author(s): Yamao Yukihiro、Matsumoto Riki、Kunieda Takeharu、Nakae Takuro、Nishida Sei、Inano Rika、Shibata Sumiya、Kikuchi Takayuki、Arakawa Yoshiki、Yoshida Kazumichi、Ikeda Akio、Miyamoto Susumu
  • Journal Title: Clinical Neurophysiology Volume: 132 Issue: 8 Pages: 1919-1926
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2021.04.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of a stable concentration of propofol on interictal high-frequency oscillations in drug-resistant epilepsy (2021)
  • Author(s): Inada Taku、Kobayashi Katsuya、Kikuchi Takayuki、Matsuhashi Masao、Matsumoto Riki、Takahashi Yuki、Nakae Takuro、Shibata Sumiya、Yamao Yukihiro、Daifu Masako、Togawa Jumpei、Yoshida Kazumichi、Kunieda Takeharu、Kobayashi Katsuhiro、Ikeda Akio、Miyamoto Susumu
  • Journal Title: Epileptic Disorders Volume: 23 Issue: 2 Pages: 299-312
  • DOI: 10.1684/epd.2021.1264
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Factors associated with somnolence during brain function mapping in awake craniotomy (2021)
  • Author(s): Mizota Toshiyuki、Hamada Miho、Shiraki Atsuko、Kikuchi Takayuki、Mineharu Yohei、Yamao Yukihiro、Hattori Etsuko Yamamoto、Yonezawa Atsushi、Furukawa Keiko、Arakawa Yoshiki
  • Journal Title: Journal of Clinical Neuroscience Volume: 89 Pages: 349-353
  • DOI: 10.1016/j.jocn.2021.05.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assessment of neurocognitive function in association with WHO grades in gliomas (2021)
  • Author(s): Yamawaki Rie、Nankaku Manabu、Umaba Chinatsu、Ueda Masaya、Liang Nan、Mineharu Yohei、Yamao Yukihiro、Ikeguchi Ryosuke、Matsuda Shuichi、Miyamoto Susumu、Arakawa Yoshiki
  • Journal Title: Clinical Neurology and Neurosurgery Volume: 208 Pages: 106824-106824
  • DOI: 10.1016/j.clineuro.2021.106824
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carotid-cavernous Fistula Associated with a Ruptured Persistent Primitive Trigeminal Artery Aneurysm: A Case Report and Review of Literature (2021)
  • Author(s): SHIOMI Koji、YAMAO Yukihiro、ISHII Akira、KIKUCHI Takayuki、OKAWA Masakazu、YAMADA Kiyofumi、YOSHIDA Kazumichi、MIYAMOTO Susumu
  • Journal Title: NMC Case Report Journal Volume: 8 Issue: 1 Pages: 691-696
  • DOI: 10.2176/nmccrj.cr.2021-0084
  • NAID: 130008104941
  • ISSN: 2188-4226
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intraoperative Brain Mapping by Cortico-Cortical Evoked Potential. (2021)
  • Author(s): Yukihiro Yamao, Riki Matsumoto, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto
  • Journal Title: Frontier in Human Neuroscience Volume: 15 Pages: 635453-635453
  • DOI: 10.3389/fnhum.2021.635453
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of propofol on cortico-cortical evoked potentials: findings of intraoperative dorsal language pathway monitoring (2021)
  • Author(s): Yukihiro Yamao, Riki Matsumoto, Takeharu Kunieda, Takuro Nakae, Sei Nishida, Rika Inano, Sumiya Shibata, Takayuki Kikuchi, Yoshiki Arakawa, Kazumichi Yoshida, Akio Ikeda, Susumu Miyamoto
  • Journal Title: Clinical neurophysiology Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Connectivity Gradient in the Human Left Inferior Frontal Gyrus: Intraoperative Cortico-Cortical Evoked Potential Study (2020)
  • Author(s): Takuro Nakae, Riki Matsumoto, Takeharu Kunieda, Yoshiki Arakawa, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimotake, Yukihiro Yamao, Takayuki Kikuchi, Toshihiko Aso, Masao Matsuhashi, Kazumichi Yoshida, Akio Ikeda, Ryosuke Takahashi, Matthew A Lambon Ralph, Susumu Miyamoto
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: - Issue: 8 Pages: 4633-4650
  • DOI: 10.1093/cercor/bhaa065
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Intraoperative electrophysiological mapping of medial frontal motor areas and functional outcomes (2020)
  • Author(s): Sumiya Shibata, Yukihiro Yamao, Takeharu Kunieda, Rika Inano, Takuro Nakae, Sei Nishida, Taku Inada, Yuki Takahashi, Takayuki Kikuchi, Yoshiki Arakawa, Kazumichi Yoshida, Riki Matsumoto, Akio Ikeda, Tatsuya Mima, Susumu Miyamoto
  • Journal Title: World Neurosurgery Volume: 4 Pages: 389-404
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2020.02.129
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of low-dose remifentanil infusion on analgesic or antiemetic requirement during brain function mapping: a retrospective cohort study. (2020)
  • Author(s): Shiraki A, Goto W, Fukagawa H, Arakawa Y, Kikuchi T, Mineharu Y, Yamao Y, Yasuda T, Hattori E, Fukui A, Matsui Y, Yonezawa A, Furukawa K, Mizota T
  • Journal Title: Acta Anaesthesiol Scand Volume: － Issue: 6 Pages: 735-741
  • DOI: 10.1111/aas.13554
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intraoperative Electrophysiological Monitoring (2020)
  • Author(s): 山尾幸広、松本理器、菊池隆幸、吉田和道、宮本享
  • Journal Title: Japanese Journal of Neurosurgery Volume: 29 Issue: 7 Pages: 486-494
  • DOI: 10.7887/jcns.29.486
  • NAID: 130007879838
  • ISSN: 0917-950X, 2187-3100
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] てんかん外科手術における術中皮質脳波の有用性の検討 (2022)
  • Author(s): 山田大輔, 菊池隆幸, 光野優人,下竹昭寛, 山尾幸広, 吉田和道, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第45回てんかん外科学会
• [Presentation] 急性期血栓回収療法におけるCT perfusion画像の有用性 (2022)
  • Author(s): 山尾幸広, 石井暁, 松田晃, 渡部大輝, 菊池隆幸, 大川将和, 安部倉友, 大石正博, 坂本亮, 伏見育崇, 吉田和道, 中本 裕士, 宮本享
  • Organizer: 第47回日本脳卒中学会学術集会
• [Presentation] 皮質-皮質間誘発電位 (CCEP) を用いた 術中機能ネットワークモニタリング (2021)
  • Author(s): 山尾幸広, 松本理器, 菊池隆幸,吉田和道,國枝武治,宮本享
  • Organizer: 第51回日本臨床神経整理学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 皮質-皮質間誘発電位(CCEP)を用いた 術中言語モニタリングの有効性 (2021)
  • Author(s): 山尾幸広, 松本理器, 菊池隆幸,吉田和道,國枝武治,宮本享
  • Organizer: 第27回日本脳神経モニタリング学会
  • Invited
• [Presentation] 大型脳室内腫瘍に対する手術戦略 -摘出前栄養血管遮断を重視した多段階手術の有用性- (2021)
  • Author(s): 山尾幸広, 吉田和道, 石井暁, 大石正博, 丹治正大, 大川将和, 峰晴陽平, 菊池隆幸, 荒川芳輝, 宮本享
  • Organizer: 第80回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] てんかん外科手術における術中皮質脳波の有用性の検討 (2021)
  • Author(s): 山田大輔, 菊池隆幸, 光野優人,下竹昭寛, 山尾幸広, 吉田和道, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第80回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] Direct rather than network-driven electrical stimulation reduces excitability at the epileptic focus (2021)
  • Author(s): 梶川駿介, 小林勝哉, 松本理器, 岡田直, 尾谷真弓, 十河正弥, 宇佐美清英, 下竹昭寛, 松橋眞生, 山尾幸広, 菊池隆幸, 吉田和道, 髙橋良輔, 池田昭夫
  • Organizer: 第62回日本神経学会学術集会
• [Presentation] Direct rather than network-mediated electrical stimulation reduces excitability in the epileptic focus (2021)
  • Author(s): Shunsuke Kajikawa, Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Tadashi Okada, Mayumi Otani, Masaya Togo, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Masao Matsuhashi, Yukihiro Yamao, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • Organizer: 13th Asian & Oceanian Epilepsy Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Responses to single-pulse electrical stimulation on the stimulus sites can reveal modulation of excitation-inhibition balance at seizure onset zone (2021)
  • Author(s): Shunsuke Kajikawa, Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Masao Matsuhashi, Tadashi Okada, Mayumi Otani, Masaya Togo, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Yukihiro Yamao, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • Organizer: American epilepsy society annual meeting 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 術中CBCTを用いた定位手術時の術中精度評価におけるmetal artifact reductionの効果 (2021)
  • Author(s): 菊池隆幸, 川崎敏生, Katharina Otani, 光野優人, 山尾幸広, 澤本伸克, 高橋良輔, 宮本享
  • Organizer: 第80回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] 内頚動脈後交通動脈分岐部動脈瘤の血管内治療選択当施設の治療選択の妥当性検討 (2021)
  • Author(s): 菊池隆幸, 石井暁,大川将和, 山尾幸広, 安部倉友, 小野功朗, 佐々木夏一, 辻博文, 吉田和道, 宮本享
  • Organizer: 第37回NPO法人日本脳神経血管内治療学会学術集会
• [Presentation] 焦点診断 ーMRI陰性てんかんへの挑戦 慢性硬膜下電極によるDC電位・高周波律動・CCEPの活用 (2021)
  • Author(s): 菊池隆幸, 梶川俊介, 十河正弥, 宇佐美清英, 小林勝哉, 下竹昭寛, 山尾幸広, 吉田和道, 松橋眞生, 國枝武治, 松本理器, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第54回日本てんかん学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 深部脳腫瘍に対する術前塞栓術の有効性 (2021)
  • Author(s): 山尾幸広, 石井暁, 菊池隆幸, 大川将和, 安部倉友, 小野功朗, 佐々木夏一, 辻博文, 吉田和道, 宮本享
  • Organizer: 第37回NPO法人日本脳神経血管内治療学会学術集会
• [Presentation] 皮質脳波 (2021)
  • Author(s): 山尾幸広
  • Organizer: 第44回日本てんかん外科学会
  • Invited
• [Presentation] SEEG症例ディスカッション 術後に発作が再燃した右内側側頭葉てんかんの症例 (2021)
  • Author(s): 菊池隆幸、山尾幸広、下竹昭寛、小林勝哉、吉田和道、松本理器、國枝武治、池田昭夫、宮本享
  • Organizer: 第44回日本てんかん外科学会
  • Invited
• [Presentation] てんかん外科手術における覚醒下術中皮質脳波の有用性の検討 (2021)
  • Author(s): 山田 大輔, 菊池 隆幸, 光野 優人, 下竹 昭寛, 山尾 幸広, 吉田 和道, 池田 昭夫, 宮本 享
  • Organizer: 第44回日本てんかん外科学会
• [Presentation] 再認記憶時の海馬脳波活動を利用した記憶優位半球同定法開発の試み：定位的深部電極挿入術を施行した３症例での検討 (2021)
  • Author(s): 光野優人、武山博文、松本理器、尾谷真弓、梶川駿介、大井 和起、松橋眞生、山尾幸広、菊池隆幸、高橋良輔、池田昭夫、宮本享
  • Organizer: 第44回日本てんかん外科学会
• [Presentation] 術中言語モニタリングにおける皮質-皮質間誘発電位(CCEP)の覚醒不良例における有効性 (2020)
  • Author(s): 山尾幸広, 松本理器,菊池隆幸, 荒川芳輝, 吉田和道, 片岡大治, 國枝武治, 宮本享
  • Organizer: 日本脳神経外科学会第79回学術総会
• [Presentation] てんかん外科における術中の脳機能マッピング (2020)
  • Author(s): 菊池隆幸、山尾幸広、中江卓郎、光野優人、稲田拓、下竹昭寛、吉田和道、松本理器、國枝武治、池田昭夫、宮本享
  • Organizer: 第50回日本臨床神経生理学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] てんかん外科手術における覚醒下術中皮質脳波の有用性の検討 (2020)
  • Author(s): 山田 大輔, 菊池 隆幸, 光野 優人, 下竹 昭寛, 山尾 幸広, 吉田 和道, 池田 昭夫, 宮本 享
  • Organizer: 日本脳神経外科学会第79回学術総会
• [Presentation] 治療困難な薬剤抵抗性てんかんへの定位頭蓋内電極による診断的アプローチ (2020)
  • Author(s): 菊池隆幸、山尾幸広、光野優人、川崎敏生、下竹昭寛、小林勝哉、吉田和道、國枝武治、松本理器、池田昭夫、宮本享
  • Organizer: 日本脳神経外科学会第79回学術総会
• [Presentation] 定位頭蓋内電極留置精度の評価と向上に向けた取り組み (2020)
  • Author(s): 菊池隆幸, 山尾幸広, 永井靖識, 松本直樹, 下竹昭寛, 小林勝哉, 吉田和道, 國枝武治, 松本理器, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第43回日本てんかん外科学会
• [Presentation] 覚醒下手術におけるてんかん原性領域検索の可能性 (2019)
  • Author(s): 菊池隆幸, 山尾幸広, 稲田拓, 永井靖識, 松本直樹, 川崎敏生, 下竹昭寛, 溝田敏幸, 荒川芳輝, 吉田和道, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第17回日本Awake Surgery学会
  • Invited
• [Presentation] フレーム式定位脳手術装置とアンカーボルトを用いた定位頭蓋内電極留置法の導入経験 (2019)
  • Author(s): 菊池隆幸, 山尾幸広, 永井靖識, 松本直樹, 下竹昭寛, 小林勝哉, 吉田和道, 國枝武治, 松本理器, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第53回日本てんかん学会
  • Invited
• [Presentation] MRIを用いた術前後の運動機能と脳機能ネットワークの関連 (2019)
  • Author(s): 山尾幸広, 澤本伸克, 菊池隆幸, 荒川芳輝, 吉田和道, 國枝武治, 宮本享
  • Organizer: 第78回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] 補足運動野の活動はWada testによって判定された言語優位半球を予測する (2019)
  • Author(s): 松本直樹, 麻生俊彦, 菊池隆幸, 山尾幸広, 小林環, 高橋由紀, 西田誠, 荒川芳輝, 吉田和道, 宮本享
  • Organizer: 第78回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] 再認記憶課題遂行中の海馬・海馬傍回脳波活動解析による記憶優位半球定量的童貞の試み：定位的深部電極を刺入した3例での検討 (2019)
  • Author(s): 光野優人, 武山博文, 松本理器, 尾谷真弓, 梶原駿介, 大井和起, 松橋眞生, 山尾幸広, 菊池隆幸, 吉田和道, 高橋良輔, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第78回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] TSI(temporal spreading imaging)法による転換厳正領域推定の試み (2019)
  • Author(s): 永井靖識, 松橋眞生, 稲田拓, 中江卓郎, 山尾幸広, 下竹昭寛, 菊池隆幸, 吉田和道, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第78回日本脳神経外科学会総会
• [Presentation] 言語白質モニタリングにおける皮質-皮質間誘発電位(CCEP)の有効性 ―覚醒不良例に有効か?― (2019)
  • Author(s): 山尾幸広、松本理器、荒川芳輝、溝田敏幸、峰晴陽平、菊池隆幸、吉田和道、宮本享
  • Organizer: 第17回日本Awake Surgery学会
  • Invited
• [Presentation] 電気生理の目 (2019)
  • Author(s): 山尾幸広、松本理器、菊池隆幸、吉田和道、宮本享
  • Organizer: 第39回日本脳神経外科コングレス
  • Invited
• [Presentation] TSI(temporal spreading imaging)法によるてんかん原性領域推定の試み (2019)
  • Author(s): 永井靖識, 松橋眞生, 稲田拓, 中江卓郎, 山尾幸広, 下竹昭寛, 菊池隆幸, 吉田和道, 池田昭夫, 宮本享
  • Organizer: 第53回日本てんかん学会