2022 Fiscal Year Research-status Report
Identifying the electrical fingerprint of epileptic network
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20K09368
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
クー ウイミン 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (70591022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
貴島 晴彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10332743)
福間 良平 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (20564884)
谷 直樹 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (20598370)
山本 祥太 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (20795728) [Withdrawn]
藤田 祐也 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (20839097) [Withdrawn]
押野 悟 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40403050)
西 麻哉 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (80837922)
柳澤 琢史 大阪大学, 高等共創研究院, 教授 (90533802)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | てんかん / 脳波fMRI同時計測 / 外科的治療 / てんかん関連ネットワーク / 頭蓋内脳波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、頭蓋内脳波-頭皮脳波-fMRI同時計測を用い、脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintを生 成し、非侵襲的な頭皮脳波-fMRI同時計測を用いたてんかん焦点とネットワークの同定における特異度を高め、外科的治療への応用を目指している。外科的治療目的で頭蓋内電極を留置する予定のてんかん患者を対象に、頭皮脳波-fMRI、頭皮脳波-頭蓋内脳波、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIを同時計測し、上記目的を達成す る予定である。 頭皮脳波fMRI同時測定は本学附属病院の倫理委員会で承認を受けて、本研究の交付が決定されてすぐに頭蓋内電極を留置する予定の患者のリクルートを開始し、本学敷地内にある脳情報通信融合研究センターの協力をえて、現時点で41人に対して頭皮脳波fMRI同時測定を行った。そのうちの31人は、頭皮上のてんかん性放電が検出でき、それに関連した脳内の賦活部位を同定し、てんかん性放電に関連したてんかん焦点およびネットワークを描出した。頭蓋内電極が留置されている患者のMRI撮影に備え、使用予定の頭蓋内電極や接続デバイスを用いて、MRI装置で安全性を検証するためにファンタムを用いた安全性実験を行ない、安全性が確認された。この安全性実験の結果をもとに、本学附属病院の倫理委員会より承認を得た。現時点ですでに15人に対して頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を実施した。取得したデータを用いて、MRI由来のアーチファクトを除去し、脳内高周波振動を検出する方法の検討を行なっている。
前述安全性実験より貴重なデータが得られたため、その結果をまとめて国際誌へ投稿し、掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
頭皮脳波fMRI同時測定に関しては上記通り順調に進行している。 一方、頭蓋内電極が留置されている患者のMRIの撮影に関して、頭蓋内電極はMRI対応と明記されていない。先行研究の結果によると、この場合、使用予定の頭蓋内 電極や接続デバイスを用いて、MRI装置で安全性を検証する必要がある。そのため、患者を対象とした頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を行う前に、ファンタムを用いた安全性実験を行なった結果、安全性が確認された。この結果に踏まえ本学附属病院の倫理委員会に承認を得たが、頭蓋内電極が留置されているてんかん患者を対象とした頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測が予定より約1年間遅れていた。2022年には頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測実験を重ね、さらにデータを取得してきた。一方、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測を実施した得られたデータは15人分あるが、うち６人は協力が得られず頭皮脳波fMRI同時計測のデータは取得できなかった。現時点では９人のデータを用いて、脳内高周波振動を検出するアルゴリズムの検討を行なっているが、機械学習に必要なデータ量としては不十分で、今後も続けて協力していただける患者をリクルートし、データの取得をしていく必要があるため、まだ十分に解析方法が成立していない。今後、脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintの生成を行なっていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳内高周波振動に関連したてんかんネットワークに対応した頭皮脳波上のElectrical fingerprintを生成する上で、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測のデー タが必要で、上記41人頭皮脳波fMRI同時計測した患者の中から、すでに9人は協力していただき、頭皮脳波-頭蓋内脳波-fMRIの同時計測のデータを取得したが、機械学習に必要なデータ量としては不十分で、今後も続けて協力していただける患者をリクルートし、データの取得をしていく予定である。
一方、2022年度の５ヶ月間当院で頭蓋内電極の留置に使用した機材がMRI非対応のものを使用した影響で、本研究に協力していただける頭蓋内電極が留置されている患者の数も一時的に減ったため、目標とする データ量の取得に達成できなかった。 その対策として、今年度に可能な限り患者をリクルートし、解析に必要なデータ量を集めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
研究が遅れているため、次年度使用額が生じている。今後はMRI使用料、協力した患者への謝金、研究用の計算機やソフトウェア、研究成果発表のための国際学会への参加費に使用する予定。
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[Journal Article] Development of an epileptic seizure prediction algorithm using R-R intervals with self-attentive autoencoder2023
Author(s)
Rikumo Ode, Koichi Fujiwara, Miho Miyajima, Toshikata Yamakawa, Manabu Kano, Kazutaka Jin, Nobukazu Nakasato, Yasuko Sawai, Toru Hoshida, Masaki Iwasaki, Yoshiko Murata, Satsuki Watanabe, Yutaka Watanabe, Yoko Suzuki, Motoki Inaji, Naoto Kunii, Satoru Oshino, Hui Ming Khoo, Haruhiko Kishima, Taketoshi Maehara
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Journal Title
Artificial Life and Robotics
Volume: 28
Pages: 403～409
Peer Reviewed
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[Presentation] Placement of SEEG electrodes - a comparison between frame-based and robot-assisted techniques2023
Author(s)
KHOO HM, Fujita Y, Emura T, Kimoto Y, Matsuhashi T, Iwata T, Yanagisawa T, Hosomi K, Tani N, Oshino S, Kishima H
Organizer
AASSFN2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 定位的頭蓋内脳波(SEEG)電極を留置する際に抵抗を生む要素についての検討2023
Author(s)
木本優希, Khoo Hui Ming, 谷直樹, 細見晃一, 押野悟, 藤田祐也, 三浦慎平, 岩田 貴光, 江村拓人, 松橋崇寛, 小野田祐司, 石内崇勝, 柳澤 琢史, 平田 雅之, 貴島晴彦
Organizer
第46回日本てんかん外科学会
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[Presentation] 外視鏡ORBEYEを用いたてんかん外科手術2022
Author(s)
Khoo Hui Ming, 押野悟, 谷直樹, 細見晃一, 藤田祐也, 三浦慎平, 江村拓人, 木本優希, 岩田貴光, 松橋崇寛, 小野田祐司, 石内崇勝, 柳澤琢史, 平田 雅之, 貴島 晴彦
Organizer
第81回日本脳神経外科学会学術集会
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[Presentation] 定位的頭蓋内（SEEG）電極を留置する際の抵抗と脳回刺入角度の検討2022
Author(s)
木本優希, Khoo Hui Ming, 谷直樹, 細見晃一, 押野悟, 藤田祐也, 三浦慎平, 岩田貴光, 江村拓人, 松橋崇寛, 小野田祐司, 石内崇勝, 柳澤琢史, 平田雅之, 貴島晴彦
Organizer
第55回日本てんかん学会学術集会
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[Presentation] Leksell装置を用いたSEEG電極植え込み術2022
Author(s)
Khoo Hui Ming, 藤田祐也, 木本優希, 江村拓人, 三浦慎平, 松橋崇寛, 岩田貴光, 小野田祐司, 石内崇勝, 柳澤琢史, 細見晃一, 平田雅之, 谷直樹, 押野悟, 貴島晴彦
Organizer
第55回日本てんかん学会学術集会
Invited
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[Presentation] 側頭葉脳瘤を伴う側頭葉てんかんの３例2022
Author(s)
江村拓人, Khoo Hui Ming, 有澤亜津子, 石内崇勝, 岩田貴光, 木本優希, 松橋崇寛, 三浦慎平, 藤田祐也, 谷直樹, 柳澤琢史, 平田雅之, 押野悟, 貴島晴彦
Organizer
第55回日本てんかん学会学術集会
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