Detecting correction factors and identifying the true epileptic focus from ictal EEG

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K09160
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: Sugano Hidenori 順天堂大学, 医学部, 非常勤講師 (90265992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯村 康司 順天堂大学, 医学部, 助教 (30819222) ; 中島 円 順天堂大学, 医学部, 准教授 (50317450) ; 田中 聡久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70360584) ; 鈴木 皓晴 順天堂大学, 医学部, 助教 (90884065)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: てんかん / 脳波 / 発作解析 / 機械学習

Outline of Final Research Achievements

For epileptic focus identification, high-frequency oscillation and phase-amplitude coupling of the ictal ECoG were calculated. An original continuous analysis of the seizure EEG was developed. Phase-amplitude coupling obtained from the power of high-frequency rhythms (80-200 Hz) and angle of slow waves (3-4 Hz and 4-8 Hz) identified the seizure onset zone with good reproducibility. Furthermore, the causality index of the high-frequency oscillation (250-500 Hz) was shown to increase from the seizure onset zone towards the spread areas at the seizure onset and followed transient increase in the causality index at 10-30 Hz from the periphery to the seizure onset zone. The combination of the phase-amplitude coupling, and the causality index allows the identification of the true seizure onset zone or spreading area. These two futures can be used to estimate the epileptic focus.

Free Research Field

てんかん

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

てんかん焦点の正確な同定のためには頭蓋内電極を用いた方法が知られる。しかしながら、本手法は電極留置部位がてんかん焦点を逸脱していると判断を誤ることが問題であった。必ずしも電極はてんかん焦点をカバーしきれる訳ではないため、脳波結果を補正する方法が必要と考えられていた。我々の研究では、まずてんかん焦点を正確に同定する特徴量を見いだす事を行い、位相振幅結合が空間的な焦点部位を示す良い指標であることが分かった。さらに因果関係指数解析することで発作拡延の方向を示すことができた。今回得られた結果より電極留置部位が真のてんかん焦点から逸脱していたとしても結果を補正できる発展性が示された。