2021 Fiscal Year Annual Research Report
Wide-band ECoG analysis for establishing epilepsy detection and prediction system based on ECG algorithm
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19K09475
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
前原 健寿 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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| Keywords | てんかん発作予知 / 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は従来、長時間ビデオ脳波記録患者を対象に心拍変動（HRV）解析がてんかん患者の覚醒時発作予知に有効であることを報告してきた(Fujiwara et al. IEEE Trans Biomed Eng 2016)。しかし本システムを臨床応用するためには解決すべき問題点として以下の２つが挙げられる。1)心拍変動に対するアルゴリズム解析がてんかん発作予知に有効であることを証明しているがその機序は明らかでない。2)先行研究における発作検知感度は93%と従来の頭皮脳波を用いた発作予測感度74%より良好であるものの、偽陽性率は0.8/hrと高くなっているため、偽陽性を減らすための新たな研究が必要である。
本研究では、頭蓋内脳波による検討を行い 73%の発作予知率と0.52回 /hrという成績を得た。
1)発作の機序に関しては、73%という高い発作予知率からは、B)頭蓋内脳波で記録される発作より以前に、脳内に発作を誘発する何らかの変化が起こり、心拍変動を生じているのであろうと推測できた。ただし、この発作予知率は頭皮脳波の発作予知率よりも若干低いことから発作予知できなかった脳波に対してHFO(高周波律動)及びDC(direct current)電位変化を用いた広帯域脳波解析を施行したが、発作予知できた脳波と比較して特徴的な変化を見出すことはできなかった。
2)の偽陽性に関しては、0.18回 /hrと非常に低い偽陽性率を得ることができた症例も存在した。6時間に1回の偽陽性であり、精度を上げることで心電図を用いたてんかん発作予知は臨床的に有用であることが示唆された。また頭蓋内脳波で記録されたelectrical seizure（臨床発作を伴わない発作でビデオ頭皮脳波では発作では偽陽性）の一部で発作予知が可能であった。このことから頭皮脳波に基づく発作予知にはある程度の限界があることも示唆された。
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