2017 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation and control of epilepsy dynamics based on multimodal brain signals and thermal neuromodulation using focal brain cooling
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15H05719
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
鈴木 倫保 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (80196873)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 和司 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (10262552)
加納 学 京都大学, 情報学研究科, 教授 (30263114)
山川 俊貴 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (60510419)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 局所脳冷却 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① マルチモーダルセンサの試作と計測技術開発：頭蓋内留置可能なセンサを開発し、臨床研究で病態性脳活動を計測することができた。
② 病態ダイナミクスの理解と解析技術開発：温度係数Q10を用いることにより、動物実験のデータをシミュレーションモデルで、よく表現することができた。温度係数の導入においては、神経細胞の発火とシナプス後膜におけるインパルス応答に関して温度係数をそれぞれ一つずつ導入することが有効であった。
③ 冷却デバイスの試作と制御技術開発：Pennesモデルと数値流体力学モデルを用いることで、最適流路構造を検討し、効率よく冷却可能なチタン製冷却デバイスの形状を具体化することができた。
④動物実験・臨床研究：１）麻酔下ラット脳表で観測される病態生脳活動の一つである皮質拡延性脱分極を冷却により抑制できることを確認した。２）ラットを用いて局所脳冷却のメカニズムについて詳細な検討を実施した。特に、温度感受性受容体チャネルが局所脳冷却におけるてんかん性異常脳波の抑制に関わっているかどうかを調べたところ、特定のチャネルにおいて受容体が関与していることがわかってきた。３）冷却デバイスのシミュレーションに必要な係数を算出するため、ネコを用いてチタン製デバイスを用いた局所冷却のデータ取得を実施した。４）てんかん焦点切除術において、マルチモーダルセンサをてんかん焦点に設置しその直上よりチタン製冷却デバイスによる冷却を実施した。これによって、マルチモーダルセンサによる脳冷却効果を脳波を含む複数のモダリティで確認することができた。５）くも膜下出血後の開頭クリッピング術においてマルチモーダルセンサを留置し、術後モニタリングを実施した。術後に２０%程度の確率で発生する皮質拡延性脱分極波を複数のモダリティで捉えることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マルチモーダルセンサの開発、冷却デバイスの開発、病態モデルの開発について、それぞれ順調に進んでいる。臨床研究に遅れはあるが、追加の動物実験等により、データを収集していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
病態ダイナミクスの解析技術開発においては、てんかん患者に対してマルチモーダルセンサと局所脳冷却デバイスの短期的留置が必要である。H29年度時点で、臨床研究に使用可能なデバイスを準備することが来たものの、倫理委員会の審査に時間がかかっている状況であることと、H30年４月より臨床研究法が施行されることにより、未承認医療機器の使用においてハードルが高くなってしまう。そこで、インプラントの実験についてはマカクザルを用いた動物実験に注力する。病態モデルの限界はあるが、ペニシリンGを用いた局所てんかん焦点モデルを用いて病態活動の解析をできるようにする。
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