| Project/Area Number |
20K09368
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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 | Osaka University |
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Principal Investigator |
クー ウイミン 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (70591022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
貴島 晴彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10332743)
福間 良平 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (20564884)
谷 直樹 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (20598370)
山本 祥太 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (20795728)
藤田 祐也 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (20839097)
押野 悟 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40403050)
西 麻哉 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (80837922)
柳澤 琢史 大阪大学, 高等共創研究院, 教授 (90533802)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | てんかん / 脳波fMRI同時計測 / 外科的治療 / てんかん関連ネットワーク / 頭蓋内脳波 / 頭蓋内脳波-頭皮脳波-fMRI同時計測 |
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| Outline of Research at the Start |
外科的治療目的で頭蓋内電極を留置する予定のてんかん患者を対象に、頭皮脳波-fMRI、頭皮脳波-頭蓋内脳波、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIを同時計測し、下記を行う予定である。
1.頭皮脳波-fMRI同時計測で同定されるてんかん焦点・ネットワークと頭蓋内電気活動（てんかん焦点に特異的な高周波活動を中心に）との関係を明かす。
2.頭蓋内高周波活動に関連したてんかん焦点とネットワークを特徴付ける。
3.頭蓋内高周波活動を推定できる頭皮脳波上の特徴を生成し、頭蓋内高周波活動に関連したネットワークを推定する非侵襲的な技術を開発する。
4.頭蓋内高周波活動に関連したネットワークが外科的治療へ応用できるかを検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、頭蓋内脳波-頭皮脳波-fMRI同時計測を用い、脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintを生 成し、非侵襲的な頭皮脳波-fMRI同時計測を用いたてんかん焦点とネットワークの同定における特異度を高め、外科的治療への応用を目指している。外科的治療目的で頭蓋内電極を留置する予定のてんかん患者を対象に、頭皮脳波-fMRI、頭皮脳波-頭蓋内脳波、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIを同時計測し、上記目的を達成す る予定である。 頭皮脳波fMRI同時測定は本学附属病院の倫理委員会で承認を受けて、本研究の交付が決定されてすぐに頭蓋内電極を留置する予定の患者のリクルートを開始し、本学敷地内にある脳情報通信融合研究センターの協力をえて、現時点で41人に対して頭皮脳波fMRI同時測定を行った。そのうちの31人は、頭皮上のてんかん性放電が検出でき、それに関連した脳内の賦活部位を同定し、てんかん性放電に関連したてんかん焦点およびネットワークを描出した。頭蓋内電極が留置されている患者のMRI撮影に備え、使用予定の頭蓋内電極や接続デバイスを用いて、MRI装置で安全性を検証するためにファンタムを用いた安全性実験を行ない、安全性が確認された。この安全性実験の結果をもとに、本学附属病院の倫理委員会より承認を得た。現時点ですでに15人に対して頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を実施した。取得したデータを用いて、MRI由来のアーチファクトを除去し、脳内高周波振動を検出する方法の検討を行なっている。
前述安全性実験より貴重なデータが得られたため、その結果をまとめて国際誌へ投稿し、掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
頭皮脳波fMRI同時測定に関しては上記通り順調に進行している。 一方、頭蓋内電極が留置されている患者のMRIの撮影に関して、頭蓋内電極はMRI対応と明記されていない。先行研究の結果によると、この場合、使用予定の頭蓋内 電極や接続デバイスを用いて、MRI装置で安全性を検証する必要がある。そのため、患者を対象とした頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を行う前に、ファンタムを用いた安全性実験を行なった結果、安全性が確認された。この結果に踏まえ本学附属病院の倫理委員会に承認を得たが、頭蓋内電極が留置されているてんかん患者を対象とした頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測が予定より約1年間遅れていた。2022年には頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測実験を重ね、さらにデータを取得してきた。一方、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を実施した得られたデータは15人分あるが、うち６人は協力が得られず頭皮脳波fMRI同時計測のデータは取得できなかった。現時点では９人のデータを用いて、脳内高周波振動を検出するアルゴリズムの検討を行なっているが、機械学習に必要なデータ量としては不十分で、今後も続けて協力していただける患者をリクルートし、データの取得をしていく必要があるため、まだ十分に解析方法が成立していない。今後、脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintの生成を行なっていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintを生成する上で、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測のデー タが必要で、上記41人頭皮脳波fMRI同時計測した患者の中から、すでに9人は協力していただき、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測のデータを取得したが、機械学習に必要なデータ量としては不十分で、今後も続けて協力していただける患者をリクルートし、データの取得をしていく予定である。
一方、2022年度の５ヶ月間当院で頭蓋内電極の留置に使用した機材がMRI非対応のものを使用した影響で、本研究に協力していただける頭蓋内電極が留置されている患者の数も一時的に減ったため、目標とする データ量の取得に達成できなかった。 その対策として、今年度に可能な限り患者をリクルートし、解析に必要なデータ量を集めていく予定である。
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