胎児心電図から得られた胎児心拍数基線細変動のカオス時系列解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09830
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 菊池 昭彦 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (10280942)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金杉 知宣 岩手医科大学, 医学部, 非常勤医師 (40453302)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 母体腹壁誘導胎児心電図 / 胎児心拍数基線細変動 / 胎児発育不全(FGR) / カオス時系列解析 / アトラクタ再構成 / 最大リアプノフ指数 / 相関次元 / サロゲートデータ法

Outline of Annual Research Achievements

埼玉医科大学総合医療センターMFICU病棟で、妊娠18週以降の同意が得られた妊婦に対して母体腹壁誘導胎児心電図（アイリスモニタ、アトムメディカル株式会社）と超音波ドプラ法による胎児心拍数記録を同時に40分間行った。昨年度2019年度の研究では、正常単胎胎児（コントロール；C群）と発育不全胎児（FGR群）の2群それぞれに対して検査施行症例はC群8例、FGR群6例の計14症例にとどまっていた。本年度2020年度には検査施行症例の蓄積が大幅に進み、2019年度と合わせた症例数はC群53例、FGR群23例の計76症例に達した。
raw dataにおける胎児心電図検出率について（A;記録時間の70%以上で検出可能、B;記録時間の30－70％で検出可能、C;記録時間の30%以下のみ検出可能）として検討したところ、C群では（A; 9例、B; 11例、C; 30例）であり、FGR群では（A; 10例、B; 4例、C; 9例）であった。カオス時系列解析においては時間発展に伴う変化を追うことが重要であり、かつ、正確な解析を行うためには継続したなるべく長時間の検査データを要する。raw dataにおける上記の胎児心電図検出率のままでは、raw dataそのものを解析しても良質なカオス時系列解析が行えないことが判明した。そのため、胎児心電図検出率がAまたはBであった症例について、記録された胎児心電図波形の実記録から、明らかなアーチファクト部分の除去等のデータ編集後に得られた心拍数変動データを用いて、カオス時系列解析を行うことが必要であると結論された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究開始日にあたる2019年4月1日付で、研究代表者が前職の岩手医科大学から現職の埼玉医科大学総合医療センターに異動となった。そのために、本研究で使用する母体腹壁誘導胎児心電図（アイリスモニタ、アトムメディカル株式会社）を、当初は岩手医科大学附属病院MFICU病棟に対する岩手県からの本年度助成金により購入予定としていたが、研究遂行のためには埼玉医科大学総合医療センターMFICU病棟に購入する必要が生じた。そこで異動直後から当院での本機器購入を申請したところ、高額医療機器のために2019年度内の購入が困難と判断されるに至った。当院経費からの購入は断念し、当院産婦人科講座研究費によって2019年9月30日にようやく当院MFICU病棟に本機器が納品となった。本研究開始のために2019年11月に当院倫理委員会に書類申請し、月1回開催される12月の本委員会で審議され、翌月2020年1月9日付で本研究が承認された。1月24日から患者への本研究参加への協力のお願い・同意取得を開始、1月28日から本研究実施開始となり、昨年度末の3月31日までにC群8例・FGR群6例の計14症例に対して検査を施行した。
以上の経緯により研究開始が遅れたものの、開始後は順調に検査症例の蓄積が進み、2019年度と合わせた症例数はC群53例、FGR群23例の計76症例に達した。ただし、上記【研究実績の概要】で述べたように、raw dataにおける胎児心電図検出率が予想より低い結果となり、raw dataそのものを解析しても良質なカオス時系列解析が行えないことが判明した。そのため、記録された胎児心電図波形の実記録から、明らかなアーチファクト部分の除去等のデータ編集後に得られた心拍数変動データを用いて、カオス時系列解析を行うことが必要であると結論されたが、そのデータ編集作業が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

上記【現在までの進捗状況】で述べた経緯により研究開始が遅れたが、その後の検査症例の蓄積は順調に進んでいる。今後も症例のデータ蓄積も進めていく。
今後の研究でまず行わなければならないことは、raw data編集作業である。上記【研究実績の概要】で述べたように、raw dataにおける胎児心電図検出率が予想より低い結果となり、raw dataそのものを解析しても良質なカオス時系列解析が行えないことが判明した。そのため、記録された胎児心電図波形の実記録から、明らかなアーチファクト部分の除去等のデータ編集後に得られた心拍数変動データを用いて、カオス時系列解析を行うことが必要であると結論されたが、そのデータ編集作業が遅れている。この点については、母体腹壁誘導胎児心電図（アイリスモニタ、アトムメディカル株式会社）の技術スタッフに研究協力していただき、精確かつ効率的な適切なデータ編集を行う計画を立てた。
データ編集後に当研究室が有している解析プログラムソフトにより、母体腹壁誘導胎児心電図データと超音波ドプラ法データの双方それぞれに対して、①胎児心拍数変動のアトラクタ再構成、②最大リアプノフ指数計算とサロゲートデータ法による検定、③相関次元計算、を行い、まずは双方の結果を比較し、以前の研究で行った後者による解析結果の正確性・妥当性を検証を行う。その後に、母体腹壁誘導胎児心電図データを用いて妊娠週数の進行に伴う心拍数変動ダイナミクスの経時的変化を正常・異常胎児において定量化する予定である。

Causes of Carryover

昨年度は新型コロナウイルス感染症パンデミックのために、本研究に関連する多くの学会や研究会の開催が中止になったことにより、学会・研究会参加費と出張費の使用が大幅に減少し次年度使用額が生じた。
検査症例の蓄積は順調に進んでいるが、raw data編集作業と編集後データによるカオス時系列解析を全症例に対して行う必要があるため、次年度使用額を使ってデータ保存・解析・統計学的検討を行っていく。また、国内での新型コロナウイルスに対するワクチン接種が進めば、学会・研究会の開催も増えてくることが予想され、参加費や出張費への支出として使用予定である。