2021 Fiscal Year Research-status Report
The development of the anesthesia monitoring score of Poincare analysis using deep learning.
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19K09385
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| Research Institution | Meiji University of Integrative Medicine |
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Principal Investigator |
林 和子 明治国際医療大学, 臨床医学講座, 客員講師 (40285276)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ポワンカレプロット / 麻酔深度 / 脳波 / 非線形解析 / 複雑系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポアンカレプロット解析は、実信号と遅延信号との二次元描出の履歴効果から秩序性を検討する複雑系システムの挙動把握法である。この解析法を脳波に応用して、複雑系システムである脳神経活動の履歴効果からその秩序性を定量解析することで、統一的な麻酔深度測定法を確立する研究を施行してきた。しかし、筋電図による干渉が大きくなる浅麻酔レベルでは、単一のポアンカレプロット解析では、麻酔深度推定が困難であるため、ポアンカレプロットの周波数階層化を行い、これら階層化ポワンカレプロット解析に、ディープラーニングを導入し、入力脳波情報から出力麻酔深度推定スコアに至る重みを決定して改良を実現してきた。前頭誘導脳波で筋電図を多く含むことが知られる２０－３０ Ｈｚ成分の脳波を別に階層化してポアンカレプロット解析し、従来の脳波全周波数対象のポアンカレプロットと合わせて、両者の重み付けパターンを機械学習させることで、浅麻酔領域にも適用できる麻酔深度推定が可能となった。更に高齢者におけるポアンカレプロット麻酔深度推定法の適応を検討し、超高齢者での脳波の麻酔深度に応じた振動変化を調べた結果、 超高齢者脳波のδ‐θbicoherenceがセボフルラン濃度に依存して変化することがわかり、δ‐θ領域の周波数で階層化 したポワンカレプロット解析を脳波ポワンカレプロット解析に応用することで、高齢者にも適用できるポワンカレプロット解析法の開発に繋がる可能性が示唆された。
本年度は、セボフルラン吸入麻酔薬に加えて、プロポフォールや更に麻酔補助薬である抗ヒスタミン薬の脳波への影響を確認した。これらの成果から、GABA作動薬のみならず、抗ヒスタミン薬も、脳波へ同様に作用し、同等の解析法で麻酔深度モニタリングが可能となる根拠が得られ、異なる薬剤での階層化ポワンカレプロット解析応用の実現性が示唆された。
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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
従来の脳波の全周波数を対象としたポアンカレプロット解析に、筋電図成分の混入が著しいとされる脳波の２０－３０Ｈｚを対象としたポアンカレプロット解析を導入し、脳波ポアンカレプロット解析を2階層に階層化して、これらから、BIS値を推定する試みを施行したところ、20-30Hz対象ポアンカレプロット解析を取り入れた2階層ポアンカレプロット解析により、より良好なBIS値の算定が可能となる結果が得られ、階層化ポワンカレプロットにより良好な麻酔深度の推定が可能になることがわかった。麻酔深度推定が困難な超高齢者においても、δ‐θ領域周波数で階層化したポワンカレプロット解析を脳波ポワンカレプロット解析に応用することで、高齢者にも適用できるポワンカレプロット解析法の開発に繋がる可能性も確認できた。更に、作用機序の異なる薬物に関しての知見を収集中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度以降は、前年度の研究成果から有望と思われた脳波ポワンカレプロット解析の階層化手段を用いて、異種の麻酔薬や高齢者、小児での解析が可能となるシステムの構築をめざす。構築されたモデル(重み付け)を、多種麻酔薬や高齢者において検証し、ポアンカレプロット統合麻酔深度推定スコアアルゴリズムを作成する．そして、作成アルゴリズムを用いた新しい症例での有用性を検証する.
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| Causes of Carryover |
いまだ収束をみない新型コロナウイルス感染禍で感染対策を第一に診療に従事したため、麻酔管理中の新しいデータ収集や臨床研究の実施が困難であった。そのため、すでに収集した脳波データ解析と、論文執筆を中心に研究活動を施行した。そのため、次年度使用額が生じた。次年度より、実施できる状況になり次第、新な研究活動を再開したい。
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