2013 Fiscal Year Annual Research Report
ウェアラブルHRVセンサを用いたてんかん発作兆候検知システムの開発
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25282175
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
宮島 美穂 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (70616177)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 幸一 京都大学, 情報学研究科, 助教 (10642514)
山川 俊貴 静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (60510419)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | てんかん発作予測 / てんかん発作検知 / 心拍変動解析（HRV analysis） / ウェアラブル心拍計 / QoL向上 |
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| Research Abstract |
本年度は、てんかん患者より心拍変動（HRV）データを採取し、それに基づいて、発作兆候を検知するアルゴリズムを構築することを目的とした。国立精神・神経医療研究センター病院を共同研究協力施設として組み入れ、東京医科歯科大学医学部附属病院脳神経外科および国立精神・神経医療研究センター病院において、全般てんかんおよび局在関連てんかん患者の、発作周辺期と発作間欠期の心拍データを採取した。臨床目的で記録されたビデオ脳波モニタリング検査のデータから、てんかん発作の臨床症状開始時点および発作間欠期を同定した。その上で、発作周辺期および、発作間欠期それぞれ約30分間についてHRV解析を行い、これらを区別するアルゴリズムを構築した。モデル構築には、multivariate statistical process control (MSPC) および、one class support vector machine (OCSVM)によるクラスタリング手法を用いた。この結果、解析対象とした6件のてんかん発作中、5件において、発作による臨床症状出現の3分以上前に、特定の指標の変化を検出した。これらの変化は、発作に伴う脳波上の変化に大きく先行していた。本成果によって、本アルゴリズムをスマートフォン等の小型デバイスに実装し、リアルタイムでてんかん発作が予測できる可能性が開かれた。また、本アルゴリズムを用いたHRVモニタリングによる発作兆候検知は、脳波モニタリングによる発作予測よりも有用性が高い可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
データを取得した症例数は予定より少ないものの、てんかん発作兆候検知システムに応用可能なアルゴリズムの構築を達成し、次年度のシステム実装試験への準備が行えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
各施設における倫理審査の承認後、平成26年6月頃より、ウェアラブルてんかん発作兆候検知システムの実装試験を行う。てんかん患者にシステムの試作品を実際に使用してもらい、発作予測の精度や使用感を検証し、その結果をフィードバックしてシステムを適宜改良する。実施場所は、国立精神・神経医療研究センタ－病院および東京医科歯科大学医学部附属病院脳神経外科を予定している。得られた成果を、適宜、学会、専門雑誌、マスメディアなどで発表する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
①海外学会への参加を次年度に延期した。
②計算機を新規に購入予定であったが、既存の物品で代用した。
③研究支援員の雇用を予定していたが、作業が予定より効率よく進んだため、雇用を見送った。
システム実装試験に対し、予定より多くの被験者の協力が得られそうであるため、システム試作費を増額する。また、本年度参加予定であった学会に次年度参加予定であり、このための旅費および学会登録費として使用する。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Epileptic Seizure Monitoring by Using Multivariate Statistical Process Control.2013
Author(s)
Hashimoto H, Fujiwara K, Suzuki Y, Miyajima M, Yamakawa T, Kano M, Maehara T, Ohta K, Sasano T, Matsuura M, Matsushima E.
Organizer
12th IFAC Symposium on Computer Applications in Biotechnology (CAB)
Place of Presentation
Mumbai, India
Year and Date
20131116-20131118
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[Presentation] Development of a Wearable HRV Telemetry System to be Operated by Non-Experts in Daily Life.2013
Author(s)
Yamakawa T, Fujiwara K, Kano M, Miyajima M, Suzuki Y, Maehara T, Ohta K, Sasano T, Matsuura M, Matsushima E
Organizer
APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
Place of Presentation
Kaohsiung, Taiwan
Year and Date
20131029-20131101
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[Presentation] Heart Rate Variability Features for Epilepsy Seizure Prediction.2013
Author(s)
Hashimoto H, Fujiwara K,Suzuki Y, Miyajima M, Yamakawa T, Kano M, Maehara T, Ohta K, Sasano T, Matsuura M, Matsushima E
Organizer
APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
Place of Presentation
Kaohsiung, Taiwan
Year and Date
20131029-20131101
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[Presentation] てんかん臨床症状起始前に心拍変動上昇を示した1症例.2013
Author(s)
鈴木陽子, 橋本啓嗣, 藤原幸一, 宮島美穂, 山川俊貴, 加納学, 前原健寿, 太田克也, 笹野哲郎, 松浦雅人, 松島英介.
Organizer
第47回日本てんかん学会.
Place of Presentation
北九州市
Year and Date
20131011-20131012
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[Presentation] Feature Extraction of Heart Rate Variability for Epileptic Seizure.2013
Author(s)
Suzuki Y, Hashimoto H, Fujiwara K, Miyajima M, Yamakawa T, Kano M, Maehara T, Ohta K, Sasano T, Matsuura M, Matsushima E.
Organizer
SICE annual conference 2013.
Place of Presentation
Nagoya,Japan
Year and Date
20130914-20130917
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