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脳波・脳磁図を用いたAI解析による統合失調症の診断・重症度評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K08017
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52030:精神神経科学関連
研究機関大阪公立大学 (2022)
大阪府立大学 (2019-2021)

研究代表者

石井 良平  大阪公立大学, 大学院リハビリテーション学研究科, 教授 (40372619)

研究分担者 池田 学  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60284395)
岩瀬 真生  大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教授 (60362711)
畑 真弘  大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80816223)
柳澤 琢史  大阪大学, 高等共創研究院, 教授 (90533802)
内藤 泰男  大阪公立大学, 大学院リハビリテーション学研究科, 教授 (40342224)
田中 宏明  大阪公立大学, 大学院リハビリテーション学研究科, 講師 (60364030)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード脳波 / 脳磁図 / 統合失調症 / 認知症 / 人工知能 / ディープラーニング / 機械学習 / 作業療法 / 深層学習 / AI
研究開始時の研究の概要

本研究により、脳波・脳磁図のデータから統合失調症の特徴を識別する人工知能が開発されることで、統合失調症のより正確な診断が可能になると考えられる。特に脳波は、多くの医療機関で利用可能な簡便な検査機であるため、今回開発する人工知能によって、幅広く実地臨床で確定診断の補助として応用可能な人工知能を作成することができる。脳波・脳磁図ビッグデータに人工知能を適用し、統合失調症の特徴的脳活動を同定し識別することで、統合失調症の予防と治療に貢献し、この疾患による医療費や介護費用を含む莫大な社会損失を軽減することに寄与することができる。

研究成果の概要

本研究は、脳波・脳磁図を用いて、統合失調症をDeep Neural Network (DNN)により高精度で診断・重症度評価を行う人工知能を開発することを目的とした。その前段階として、まずは認知症の脳波を用いたDNNによる鑑別診断法を確立し、学術論文として発表した。教師データによってトレーニングされたDNNに、多施設の認知症の脳波データを解析させ、鑑別診断のテストを繰り返した結果、90%以上の高い鑑別率を示しており、極めて有望なDNNが成長した。今後は統合失調症の脳波データを用いて同様の教師付き学習と検証を進めていく予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、脳波・脳磁図を用いて、まずは認知症の脳波を用いたDNNによる鑑別診断法を確立し、学術論文として発表した。教師データによってトレーニングされたDNNに、多施設の認知症の脳波データを解析させ、鑑別診断のテストを繰り返した結果、90%以上の高い鑑別率を示しており、極めて有望なDNNが成長した。今後は統合失調症の脳波データを用いて同様の教師付き学習と検証を進めていく予定であり、精神科の臨床診断の現場に大きなインパクトを与えるものである。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 6件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Precise Discrimination for Multiple Etiologies of Dementia Cases Based on Deep Learning with Electroencephalography2023

    • 著者名/発表者名
      Hata M、Watanabe Y、Tanaka T、Awata K、Miyazaki Y、Fukuma R、Taomoto D、Satake Y、Suehiro T、Kanemoto H、Yoshiyama K、Iwase M、Ikeda S、Nishida K、Takekita Y、Yoshimura M、Ishii R、Kazui H、Harada T、Kishima H、Ikeda M、Yanagisawa T
    • 雑誌名

      Neuropsychobiology

      巻: 82 号: 2 ページ: 81-90

    • DOI

      10.1159/000528439

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Toward the Development of tES- Based Telemedicine System: Insights From the Digital Transformation and Neurophysiological Evidence.2022

    • 著者名/発表者名
      Ikeda T, Nishida K, Yoshimura M, Ishii R, Tsukuda B, Bunai T, Ouchi Y, Kikuchi M
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychiatry

      巻: 11 ページ: 782-144

    • DOI

      10.3389/fpsyt.2022.782144

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Editorial: High Frequency Brain Signals: From Basic Research to Clinical Application2022

    • 著者名/発表者名
      Xiang Jing、Ishii Ryouhei、Yang Xiaofeng
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 16 ページ: 872-478

    • DOI

      10.3389/fnhum.2022.872478

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disentangling cognitive inflexibility in major depressive disorder: A transcranial direct current stimulation study2022

    • 著者名/発表者名
      Koshikawa Yosuke、Nishida Keiichiro、Yamane Tomonari、Yoshimura Masafumi、Onohara Ai、Ueda Satsuki、Ishii Ryouhei、Kinoshita Toshihiko、Morishima Yosuke
    • 雑誌名

      Psychiatry and Clinical Neurosciences

      巻: 76 号: 7 ページ: 329-337

    • DOI

      10.1111/pcn.13364

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Normalized Power Variance: A new Field Orthogonal to Power in EEG Analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki Yasunori、Kazui Hiroaki、Pascual-Marqui Roberto D.、Bru?a Ricardo、Yoshiyama Kenji、Wada Tamiki、Kanemoto Hideki、Suzuki Yukiko、Suehiro Takashi、Satake Yuto、Yamakawa Maki、Hata Masahiro、Canuet Leonides、Ishii Ryouhei、Iwase Masao、Ikeda Manabu
    • 雑誌名

      Clinical EEG and Neuroscience

      巻: 16 号: 6 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1177/15500594221088736

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Parietal Gamma Band Oscillation Induced by Self-Hand Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda Masaya、Ueno Keita、Inamoto Takashi、Shiroma China、Hata Masahiro、Ishii Ryouhei、Naito Yasuo
    • 雑誌名

      Brain Sciences

      巻: 12 号: 2 ページ: 272-272

    • DOI

      10.3390/brainsci12020272

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Remote Reminiscence Using Immersive Virtual Reality May Be Efficacious for Reducing Anxiety in Patients with Mild Cognitive Impairment Even in COVID-19 Pandemic: A Case Report2021

    • 著者名/発表者名
      Yahara Megumi、Niki Kazuyuki、Ueno Keita、Okamoto Mio、Okuda Takeshi、Tanaka Hiroyuki、Naito Yasuo、Ishii Ryouhei、Ueda Mikiko、Ito Toshinori
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 44 号: 7 ページ: 1019-1023

    • DOI

      10.1248/bpb.b21-00052

    • NAID

      130008060360

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2021-07-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Special Report on the Impact of the COVID-19 Pandemic on Clinical EEG and Research and Consensus Recommendations for the Safe Use of EEG2021

    • 著者名/発表者名
      Campanella Salvatore、Arikan Kemal、Babiloni Claudio et al.
    • 雑誌名

      Clinical EEG and Neuroscience

      巻: 52 号: 1 ページ: 3-28

    • DOI

      10.1177/1550059420954054

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cognitive dysfunction in schizophrenia and mood disorders and its treatment program: a comprehensive review2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota HAYASHI , Hiroyuki INADOMI , Masaya UEDA , Keita UENO , Yasuo NAITO , Ryouhei ISHII
    • 雑誌名

      COGNITION & REHABILITATION

      巻: 2 ページ: 70-76

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of mood states on the correlation between changes in oxygenated hemoglobin concentration and behavioral performance during Tetris gameplay in the frontal cortex2021

    • 著者名/発表者名
      Takayuki NAKAHACHI , Ryouhei ISHII , Leonides CANUET , Iori SATO , Kiyoko KAMIBEPPU , Masaya UEDA , Keita UENO , Masao IWASE
    • 雑誌名

      COGNITION & REHABILITATION

      巻: 2 ページ: 128-130

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 作業療法と非侵襲的脳刺激法に関する最新の知見2021

    • 著者名/発表者名
      上野慶太 城間千奈 上田将也 稲本尊 畑真弘 内藤泰男 石井良平
    • 雑誌名

      最新精神医学

      巻: 26 ページ: 433-438

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an Assessment Scale for Engagement in Activities for Patients with Moderate to Severe dementia.2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka H, Umeda R, Shoumura Y, Kurogi T, Nagata Y, Ishimaru D, Tabira T, Yoshimitsu K, Ishi R, Nishikawa T
    • 雑誌名

      Psychogeriatrics

      巻: inpress 号: 3 ページ: 368-377

    • DOI

      10.1111/psyg.12678

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Normalized power variance of eLORETA at high-convexity area predicts shunt response in idiopathic normal pressure hydrocephalus2020

    • 著者名/発表者名
      Aoki Yasunori、Kazui Hiroaki、Bru?a Ricardo、Pascual-Marqui Roberto D.、Yoshiyama Kenji、Wada Tamiki、Kanemoto Hideki、Suzuki Yukiko、Suehiro Takashi、Matsumoto Takuya、Kakeda Kyosuke、Hata Masahiro、Canuet Leonides、Ishii Ryouhei、Iwase Masao、Ikeda Manabu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 13054-13054

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70035-9

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Alpha frequency rTMS modulates theta lagged nonlinear connectivity in dorsal attention network2020

    • 著者名/発表者名
      Kazemi Reza、Rostami Reza、Dehghan Shouka、Nasiri Zahra、Lotfollahzadeh Solmaz、L. Hadipour Abed、Khomami Sanaz、Ishii Ryouhei、Ikeda Shunichiro
    • 雑誌名

      Brain Research Bulletin

      巻: 162 ページ: 271-281

    • DOI

      10.1016/j.brainresbull.2020.06.018

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] EEG connectivity as the possible endophenotype in adult ADHD2020

    • 著者名/発表者名
      Ishii Ryouhei、Naito Yasuo
    • 雑誌名

      Clinical Neurophysiology

      巻: 131 号: 3 ページ: 750-751

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2019.12.403

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial: Neuromodulation in Basic, Translational and Clinical Research in Psychiatry2019

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Ishii, Keiichiro Nishida, Nagy A Youssef, Kay Jann, Shun Takahashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 13 ページ: 438-438

    • DOI

      10.3389/fnhum.2019.00438

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Event-related potentials as possible indicators of behavioral intervention outcome in tic disorders2019

    • 著者名/発表者名
      Ishii Ryouhei、Hata Masahiro
    • 雑誌名

      Clinical Neurophysiology

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1027-1028

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2019.04.001

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pre-stimulus Brain Activity Is Associated With State-Anxiety Changes During Single-Session Transcranial Direct Current Stimulation2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Nishida, Yosuke Koshikawa, Yosuke Morishima, Masafumi Yoshimura, Koji Katsura, Satsuki Ueda, Shunichiro Ikeda, Ryouhei Ishii, Roberto Pascual-Marqui, Toshihiko Kinoshita
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 13 ページ: 266-266

    • DOI

      10.3389/fnhum.2019.00266

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] シート型脳波計を用いたFrontal midline theta rhythmの測定可能性の検証と他の周波数帯域の特徴の考察2021

    • 著者名/発表者名
      上野慶太 城間千奈 石原務 上田将也 畑真弘 石井良平 内藤泰男
    • 学会等名
      第51回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] シート型脳波計による手指把握運動に関連した脳波成分の測定と解析 -手指把握運動時と運動終了後脱力時,安静時の前額部脳波の比較-2021

    • 著者名/発表者名
      上野慶太 稲本尊 城間千奈 上田将也 畑真弘 石井良平 内藤泰男
    • 学会等名
      第15回日本作業療法研究学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 作業療法・精神科リハビリテーションの現在 統合失調症のリハビリテーション・作業療法2021

    • 著者名/発表者名
      林 良太, 稲富 宏之, 石井 良平, 黒田 健治
    • 学会等名
      第117回精神神経学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 入院がん患者に対するブロナンセリンテープ製剤の使用に関する単施設後方視的調査2021

    • 著者名/発表者名
      大前隆仁 , 河野真揮枝 , 井元裕子 , 山下由紀子 , 江頭佐都美 , 橋野陽子 , 加治佐直子 , 橋本百世 , 仁木一順 , 岡本禎晃 , 石井良平 , 松田良信
    • 学会等名
      第26回日本緩和医療学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高頻度反復経頭蓋磁気刺激による持続的注意の増強と脳内ネットワーク活動の相関2020

    • 著者名/発表者名
      石井 良平, 池田 俊一郎, レザ・カゼミ , 畑 真弘, パスカル・マルキ・ロベルト , 上田 将也, 上野 慶太, 内藤 泰男
    • 学会等名
      第50回日本臨床神経生理学会 国立京都国際会館 2020/11/26-28
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己の手への参照処理過程に関連する頭頂部ガンマ帯域活動の検討2020

    • 著者名/発表者名
      上田 将也, 石井 良平, 畑 真弘, 上野 慶太, 内藤 泰男
    • 学会等名
      第50回日本臨床神経生理学会 国立京都国際会館 2020/11/26-28
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 精神神経疾患の脳波による診断技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      柳澤 琢史, 畑 真弘, 三浦 慎平, 福間 良平, 石井 良平, 吉山 顕次, 池田 学, 貴島 晴彦
    • 学会等名
      第50回日本臨床神経生理学会 国立京都国際会館 2020/11/26-28
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第14回日本作業療法研究学会優秀演題賞2020

    • 著者名/発表者名
      上野慶太、石原務、上田将也、由利拓真、堀川陽一郎、小見山実奈 、城間千奈、西岡友花、畑真弘、石井良平、内藤泰男
    • 学会等名
      第14回日本作業療法研究学会 ウェブ開催 2020/11/14-15
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Pain reduction in mammography utilizing the new compression control system2020

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita M, Goto H, Sakamoto M, Matsuzuki H, Nagase D, Manabe A, Ishii R, Ikeda J
    • 学会等名
      European Congress of Radiology online, July 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Neuromodulation in Basic, Translational and Clinical Research in Psychiatry2020

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Ishii, Keiichiro Nishida. Nagy A Youssef, Kay Jann, Shun Takahashi
    • 総ページ数
      189
    • 出版者
      Frontiers Media SA
    • ISBN
      9782889634415
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] NEUROMODULATION IN BASIC, TRANSLATIONAL AND CLINICAL RESEARCH IN PSYCHIATRY2020

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Ishii, Keiichiro Nishida, Nagy A Youssef, Kay Jann, Shun Takahashi
    • 総ページ数
      189
    • 出版者
      Frontiers Media SA
    • ISBN
      9782889634415
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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