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2009 Fiscal Year Annual Research Report

ソフトコンピューティング技術による「てんかん」原性域の特定と低侵襲治療法の確立

Research Project

Project/Area Number 20001008
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

山川 烈  Kyushu Institute of Technology, 大学院・生命体工学研究科, 継続研究員 (00005547)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 倫保  山口大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80196873)
山川 俊貴  静岡大学, 工学部, 助教 (60510419)
Keywordsてんかん / 低侵襲治療 / 逆問題 / 瞬間凍結融解壊死 / レーザー焼灼
Research Abstract

(1) てんかん原性域が1点である場合を想定し,頭蓋骨ファントムに8個の頭蓋内電極を埋め込み,電流双極子電極の位置と角度を推定する実験を行い,推定に利用したSORネットワークの有用性が確認できた.(2) 体温と同温度(36℃)の寒天で作った脳モデル内で,熱拡散を想定した凍結数学モデルと,凍結プローブ先端でのアイスボールの形成実験結果から,プローブ直径と凍結過渡応答およびアイスボール直径の関係を明らかにした.(3) 冷凍プローブでラットの脳を凍結させ,その凍結部位が2週間後には周辺組織に吸収されることを確認した(invivo実験).(4) 半導体レーザーおよびホルミウム・ヤグ・レーザーによるラットの脳の焼灼特性を調べ,それぞれの長所・短所を検討した.(5) 冷凍プローブに脳波計測用電極を装着し,ラット海馬スライスの局所凍結により,海馬スライスから発せられるてんかん性異常放電の振幅が減衰し,最終的には消滅することを確認した.(6) 多機能冷凍プローブ専用脳波増幅・電気刺激CMOS集積回路および凍結プローブの温度制御回路の設計を行い,その動作を確認した.(7) 低侵襲な手術で硬膜下に留置可能な形状記憶合金ガイドを用いた微小電極アレイを作成した.アカゲザルを使用した動物実験の結果,頭蓋骨に穿孔した直径7mmの穴から硬膜下に電極アレイを挿入し,体性感覚誘発電位を測定することができた.(8) てんかん患者の光トポグラフィー検査から,発作中のHb濃度の変化を観察した.OxyHbは発作開始から数秒後に上昇し,発作が全搬化したとき間歌的な低下を繰り返した.この変化が起こった部位は脳波から推定されたてんかん原性域にほぼ一致した.(9) 試作したペルチェ冷却デバイスでラットの大脳皮質を局所冷却を行ったところ,15℃では,てんかん波は抑制されても,粗大運動機能(身体の大まかな動き)は抑制されなかった(動物実験).(10) 臨床実験においても,てんかん原性域切除手術中に,ペルチェ冷却デバイスでてんかん原性域を冷却したところ,てんかん波の抑制と同時にグルタミン酸と乳酸の濃度低下が確認された.このことは,脳温の低下とそこで起こっている生理・生化学現象との因果関係を示唆している.

  • Research Products

    (64 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (19 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (34 results) Book (3 results) Remarks (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] An implantable, focal brain cooling device suppresses nociceptive pain in rats2010

    • Author(s)
      Hiroshi Fujioka
    • Journal Title

      Neuroscience Research Vol.66

      Pages: 402-405

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] てんかんの新しい治療:局所脳冷却2010

    • Author(s)
      藤井正美
    • Journal Title

      医学のあゆみ Vol.232

      Pages: 1062-1068

  • [Journal Article] Irreversible Blocking of Polar Excitations on Frog Sciatic Nerve Using Semiconductor Pulse Laser irradiation2009

    • Author(s)
      Yuya Hirayama
    • Journal Title

      Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems Vol.3

      Pages: 210-212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epileptic Burst Measurement Using Microelectrodes Equipped On A Cryogenic Microprobe for Minimally Invasive Brain Surgery of Intractable Epilepsy Treatment2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Journal Title

      Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems Vol.3

      Pages: 76-79

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The influence of focal brain cooling on neurophysiopathology : validation for clinical application2009

    • Author(s)
      Takayuki Oku
    • Journal Title

      J Neurosurg Vol.110

      Pages: 1209-1217

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Introducing Site Track : Continuous patient motion monitoring druing stereotactic radiotherapy for the head2009

    • Author(s)
      Kenichi Saito
    • Journal Title

      Neurosurgery Vol.64

      Pages: 110-122

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 局所脳冷却によるてんかん治療2009

    • Author(s)
      藤井正美
    • Journal Title

      脳神経外科速報 Vol.18

      Pages: 1386-1391

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cerebrovascular moyamoya disease in a 6-year-old girl who underwent interruption of the right common carotid artery in the neonatal period2009

    • Author(s)
      Yoshihiko Maeda
    • Journal Title

      J Neurosurg Pediatrics Vol.3

      Pages: 316-319

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 熱電素子による大脳皮質冷却時の数値計算2009

    • Author(s)
      中野公彦
    • Journal Title

      生産研究 Vol.61

      Pages: 87-90

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大脳局所冷却装置を用いたてんかん治療2009

    • Author(s)
      斉藤俊
    • Journal Title

      日本機構学会誌 Vol.112

      Pages: 470-471

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elevated concentrations of sphigosylphosphorylcholine in cerebrospinalfluid after subarachnoid hemorrhage : A possible role as a spasmogen2009

    • Author(s)
      Tetsu Kurokawa
    • Journal Title

      Journal of Clinical Neuroscience Vol.16

      Pages: 1064-1068

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 質性病変を持つてんかんの外科治療2009

    • Author(s)
      藤井正美
    • Journal Title

      脳神経外科ジャーナル Vol.18

      Pages: 562-569

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フローチャートを用いた脳波アーチファクトの鑑別とその対処法2009

    • Author(s)
      丸田雄一
    • Journal Title

      Medical Technology Vol.37

      Pages: 603-607

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脳脊髄手術における術中モニタリング2009

    • Author(s)
      藤井正美
    • Journal Title

      第46回日本臨床神経生理学会技術講習会テキスト

      Pages: 74-83

  • [Journal Article] 脳内埋め込み型ペルチエ冷却装置による難治性てんかん発作治療装置の開発2009

    • Author(s)
      藤井正美
    • Journal Title

      ニュー・フロンティア・プロジェクト報告書

      Pages: 56-63

  • [Journal Article] 臨床において対応に苦慮する事例2009

    • Author(s)
      鈴木倫保
    • Journal Title

      脳神経外科ジャーナル Vol.18

      Pages: 372-373

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脳局所冷却による侵害受容性疼痛抑制効果についての実験的検証2009

    • Author(s)
      藤岡裕士
    • Journal Title

      機能的脳神経外科 Vol.48

      Pages: 168-171

  • [Journal Article] パーキンソン病に対するSTN-DBSの効果:multi-track微小電位記録法を用いた症例の検討2009

    • Author(s)
      井本浩哉
    • Journal Title

      機能的脳神経外科 Vol.48

      Pages: 172-175

  • [Journal Article] Benign fibrous histiocytoma of the skull with increased intracranial pressure caused by cerebral venous sinus occlusion2009

    • Author(s)
      Makoto Ideguchi
    • Journal Title

      Journal of Neurosurgery Vol.111

      Pages: 504-508

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Signal Source Localization by using Subthreshold Stimulations in Rat Brain2010

    • Author(s)
      Tatsuji Tokiwa
    • Organizer
      East-Asia Inter-University Workshop on Brain Engineering (EAW'10)
    • Place of Presentation
      テグ(韓国)
    • Year and Date
      2010-03-04
  • [Presentation] Irreversible Blocking of Polar Excitations on Frog Sciatic Nerve Using Semiconductor Pulse Laser Irradiation2010

    • Author(s)
      Yuya Hirayama
    • Organizer
      East-Asia Inter-University Workshop on Brain Engineering (EAW'10)
    • Place of Presentation
      テグ(韓国)
    • Year and Date
      2010-03-04
  • [Presentation] 温度を用いた中枢神経疾患治療法 : Thermal Neuromodulationの提唱2010

    • Author(s)
      藤岡裕士
    • Organizer
      第49回日本定位・機能神経外科学会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-01-23
  • [Presentation] 埋め込み型脳局所冷却デバイスによるeloquent cortexに焦点を有するてんかん部分発作の抑制2010

    • Author(s)
      藤岡裕士
    • Organizer
      第33回日本てんかん外科学会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-01-21
  • [Presentation] 脳局所冷却は神経学的機能の抑制を伴わずてんかん部分発作を抑制する2009

    • Author(s)
      藤岡裕士
    • Organizer
      第43回日本てんかん学会
    • Place of Presentation
      弘前
    • Year and Date
      20091022-20091023
  • [Presentation] てんかん重積発作に対する脳局所冷却法の効果2009

    • Author(s)
      藤岡裕士
    • Organizer
      第68回(社)日本脳神経外科学会学術総会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20091014-20091016
  • [Presentation] 脳外科手術における下肢運動誘発電位MEPモニタリング2009

    • Author(s)
      井本浩哉
    • Organizer
      第68回(社)日本脳神経外科学会学術総会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20091014-20091016
  • [Presentation] 重症頭部外傷における脳低温療法は有効か?2009

    • Author(s)
      小泉博靖
    • Organizer
      第68回(社)日本脳神経外科学会学術総会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20091014-20091016
  • [Presentation] Application of focal brain cooling to the treatment of intractable epilepsy2009

    • Author(s)
      Masami Fujii
    • Organizer
      9th World Congress of the International Neuromodulation Society
    • Place of Presentation
      ンウル(大韓民国)
    • Year and Date
      20090911-20090915
  • [Presentation] 光トポグラフィ装置を用いた無侵襲言語優位半球の同定法について-Wada testとの比較-2009

    • Author(s)
      丸田雄一
    • Organizer
      第17回九州・山口機能神経外科セミナー
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20090905-20090906
  • [Presentation] 頭部外傷における脳低温療法中の脳組織酸素分圧2009

    • Author(s)
      末廣栄一
    • Organizer
      第12回日本脳低温療法学会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20090703-20090704
  • [Presentation] 脳低温療法のに脳組織酸素分圧測定を施行した頭部外傷の一例2009

    • Author(s)
      末廣栄一
    • Organizer
      第22回日本脳死・脳蘇生学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20090625-20090626
  • [Presentation] 乳児の硬膜下・クモ膜下腔拡大病態の分類2009

    • Author(s)
      野村貞宏
    • Organizer
      第37回日本小児神経外科学会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20090611-20090612
  • [Presentation] Minimally Invasive Surgery for Drug-resistant Epilepsy2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      The 10th Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference
    • Place of Presentation
      北九州
    • Year and Date
      2009-12-15
  • [Presentation] Development of Minimally Invasive and Definitive Surgery for Epilepsy2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      Spanish-Japanese Symposium on Frontier Technologies : Realities and Challenges in Information and Communication Technologies
    • Place of Presentation
      グラナダ(スペイン)
    • Year and Date
      2009-11-24
  • [Presentation] Cryo-Neurosurgery : A Novel Approach to the Treatment for Intractable Epilepsy2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Organizer
      10th International Young Scientists Conference : Optics and High Technology Material Science
    • Place of Presentation
      キエフ(ウクライナ)
    • Year and Date
      2009-10-24
  • [Presentation] Development of Advanced Epilepsy Treatment-Exodus from Loss of Awareness-2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      The 1st International Workshop on Aware Computing (IWAC2009)
    • Place of Presentation
      会津
    • Year and Date
      2009-09-18
  • [Presentation] Irreversible Blocking of Polar Excitations on Frog Sciatic Nerve Using Semiconductor Pulse Laser Irradiation2009

    • Author(s)
      Yuya Hirayama
    • Organizer
      Inter-Academia 2009
    • Place of Presentation
      カジミェニシュ(ポーランド)
    • Year and Date
      2009-09-16
  • [Presentation] Epileptic Burst measurement Using Microelectrodes Equipped On A Cryogenic Microprobe for Minimally Invasive Brain Surgery of Intractable Epilepsy Treatment2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Organizer
      Inter-Academia 2009
    • Place of Presentation
      カジミェニシュ(ポーランド)
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] 局所脳冷却により大脳神経生理機能の解明と制御-臨床応用を目指して-2009

    • Author(s)
      鈴木倫保
    • Organizer
      第1回松島カンファレンス
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2009-07-30
  • [Presentation] 光トポグラフィ装置を用いた無侵襲言語優位半球の同定法について-Wada testとの比較-2009

    • Author(s)
      丸田雄一
    • Organizer
      第11回日本光脳機能イメージング研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-07-18
  • [Presentation] Identification of Epileptogenic focus by Employing Softcomputing and Establishment of Minimally Invasive and Definitive Surgery2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      International Conference on electronics, computers and Artificial Intelling-ECAI'09
    • Place of Presentation
      ピテシュテイ(ルーマニア)
    • Year and Date
      2009-07-03
  • [Presentation] Epileptogenic EEG Monitoring and Brain Stimulation Using A Multifunctional Microprobe for Minimally Invasive Brain Surgery2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Organizer
      International Conference on electronics, computers and Artificial Intelling-ECAI'09
    • Place of Presentation
      ピテシュテイ(ルーマニア)
    • Year and Date
      2009-07-03
  • [Presentation] A Micro-Cryoprobe for Nectrotizing the Epileptogenic Focus2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      28th International Epilepsy Congress
    • Place of Presentation
      ブダペスト(ハンガリー)
    • Year and Date
      2009-06-29
  • [Presentation] Application of focal brain cooling to the treatment of intractable epilepsy ; Experimental and clinical studies2009

    • Author(s)
      Masami Fujii
    • Organizer
      28th International Epilepsy Congress
    • Place of Presentation
      ブダペスト(ハンガリー)
    • Year and Date
      2009-06-29
  • [Presentation] A design of Low-Cost Minimally Invasive Surgical Instruments for Epileptogenic Intracranial EEG measurement and Brain Stimulation2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Organizer
      28th International Epilepsy Congress
    • Place of Presentation
      ブダペスト(ハンガリー)
    • Year and Date
      2009-06-29
  • [Presentation] Plasticity destruction of polar excitations in frog sciatic nerve using semiconductor pulse laser irradiation2009

    • Author(s)
      Yuya Hirayama
    • Organizer
      28th International Epilepsy Congress
    • Place of Presentation
      ブダペスト(ハンガリー)
    • Year and Date
      2009-06-29
  • [Presentation] 光トポグラフィーで優位半球を同定し、左前角穿刺を行った内視鏡手術例2009

    • Author(s)
      野村貞宏
    • Organizer
      第10回日本水頭症治療シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-06-20
  • [Presentation] A Micro-Cryoprobe for Nectrotizing the Epileptogenic Focus2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      The 3rd Asian epilepsy Surgery Congress
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2009-06-18
  • [Presentation] Focal Bain coling as a New Therapy for Epilepsy2009

    • Author(s)
      Hiroshi Fujioka
    • Organizer
      The 3rd Asian Epilepsy Surgery Congress
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2009-06-18
  • [Presentation] IC-EEG measurement, Stimulation, and Freezing using A Multifunctional Microprobe for Minimally Invasive Cryosurgery2009

    • Author(s)
      Toshitaka Yamakawa
    • Organizer
      The 3rd Asian Epilepsy Surgery Congress
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2009-06-18
  • [Presentation] Plastic Dysfunction of Polar Excitations on Frog Sciatic Nerve Using Semiconductor Pulse Laser Irradiation2009

    • Author(s)
      Yuya Hirayama
    • Organizer
      The 3rd Asian epilepsy Surgery Congress
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2009-06-18
  • [Presentation] てんかんの外科的治療の現状と未来2009

    • Author(s)
      藤井正美
    • Organizer
      てんかん患者と家族のためのシンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州
    • Year and Date
      2009-06-13
  • [Presentation] Development of minmally invasive surgery for intractable epilepsy2009

    • Author(s)
      Takeshi Yamakawa
    • Organizer
      SPIE Defense, Security sensing 2009
    • Place of Presentation
      フロリダ(米国)
    • Year and Date
      2009-04-16
  • [Book] 今日の治療指針「てんかんの外科治療」2010

    • Author(s)
      藤井正美
    • Total Pages
      743
    • Publisher
      医学書院
  • [Book] 脳・神経疾患ベストナーシング2009

    • Author(s)
      鈴木倫保
    • Total Pages
      209
    • Publisher
      学習研究社
  • [Book] 自律神経,図解脳神経外科2009

    • Author(s)
      出口誠
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      金芳堂
  • [Remarks] 九州工業大学大学院生命体工学研究科山川烈研究室

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~yamakawa/

  • [Remarks] 山口大学医学部脳神経外科

    • URL

      http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~neuro-wl/index.html

  • [Remarks] 静岡大学工学部山川俊松貴研究室

    • URL

      http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~ttyamak/index.html

  • [Remarks] 特別推進研究『ソフトコンピューティング技術による「てんかん」原性域の特定と低侵襲治療法の確立』

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~cadet/index.html

  • [Remarks] International Workshop on Advanced Epilepsy Treatment (CADET2009)

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~cadet/CADET2009/index_ja.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 配置システム、生体内計測装置及び制御方法2010

    • Inventor(s)
      山川俊貴, 山川烈
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人九州工業大学
    • Industrial Property Number
      特許、特願2009-13482
    • Filing Date
      2010-01-25
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 完全理め込み型局部冷却装置2009

    • Inventor(s)
      藤岡裕士, 藤井正美, 鈴木倫保, 斉藤俊
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人山口大学
    • Industrial Property Number
      特許、特願2009-236290
    • Filing Date
      2009-10-13
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 重症てんかん発作仰制用脳冷却装置2009

    • Inventor(s)
      藤岡裕士, 藤井正美, 鈴木倫保, 斉藤俊
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人山口大学
    • Industrial Property Number
      特許、特願2009-236291
    • Filing Date
      2009-10-13

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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