広帯域皮質脳波の定量化によるてんかん焦点のバイオマーカーの開発

• 研究課題/領域番号: 22K15729
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分52020:神経内科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 勝哉 京都大学, 医学研究科, 特定病院助教 (70737121)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: てんかん / 広帯域皮質脳波 / 低周波活動 / 高周波活動 / 深層学習 / てんかん焦点

研究開始時の研究の概要

近年、てんかん発作時の広帯域皮質脳波(低周波活動と高周波活動)が、てんかん焦点を示唆する所見として注目されている。しかし、これまで発作時の広帯域皮質脳波は目視により評価されており、評価者による解釈の違いや解析に時間がかかる点が課題であった。本研究では、この課題を解決するべく、これまでの申請者の成果を発展させ、てんかん外科の術前に皮質脳波を記録した患者で、発作時の広帯域皮質脳波の定量化を試みる。さらに、定量化した指標が他の臨床検査所見や術後の発作予後と相関するかを検証し、特異度と汎用性の高いてんかん焦点のバイオマーカーとしての可能性を探索する。

研究実績の概要

研究項目1) 発作時の広帯域皮質脳波の定量化
前年度に引き続き、当院で頭蓋内電極を留置し、てんかん外科手術を施行した難治てんかん患者を後方視的に解析対象とした。① てんかん発作時の低周波活動の定量化：てんかん発作時の低周波活動について、持続時間、振幅・パワーを、最も早期あるいは大きな変化を示すコア電極に関して解析した。起始点・ピーク・終止点を自動で同定するプログラムを作成した。② てんかん発作時の高周波活動の定量化：てんかん発作時の高周波活動について、持続時間（起始、停止）、周波数帯域とその変動、パワーの解析をまずはコア電極を中心に開始・継続した。③ 低周波・高周波活動の半自動的同定手法の精度の検証：発作時の低周波活動の半自動的な抽出法の精度を、深層学習の手法を用いて検証した。テストデータでの発作・発作時の低周波活動の起始部の検出精度はそれぞれ0.88と0.80であった。深層学習による発作時の低周波活動の検出を行った(国内学会発表、国際学術論文へ投稿準備中)。この技術の精度向上・実用化を進めている。
研究項目2) 定量的なてんかん発作時低周波・高周波活動と臨床所見やてんかん外科治療の術後予後との相関の検証
他施設との共同研究で、時定数2秒で記録されたてんかん発作時頭蓋内脳波の低周波・高周波活動をコア電極で評価した。てんかん発作時低周波・高周波活動とも、コア電極部位の切除が、術後の良好な発作予後と有意に相関することを明らかにし、関連国際学術論文へ投稿、採択された（Izumi M, Kobayashi K, et al. Epilepsia. 2023;64:3294-306.）。てんかん発作時低周波・高周波活動と術後予後との相関を明らかにするとともに、従来は時定数10秒で記録・評価されていた発作時低周波活動を時定数2秒で記録・解析することで、その意義も明らかにすることができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究項目1) については、てんかん発作時の広帯域皮質脳波のうち、低周波活動に関して深層学習による半自動的同定も行えている。
研究項目2) については、視察的評価による解析であるが、てんかん発作時低周波・高周波活動と術後予後との相関を明らかにできた。

今後の研究の推進方策

今後は、てんかん発作時の広帯域皮質脳波のうち、高周波活動に関しても解析を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Effective connectivity relates seizure outcome to electrode placement in responsive neurostimulation. (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Taylor KN, Shahabi H, Krishnan B, Joshi A, Mackow MJ, Feldman L, Zamzam O, Medani T, Bulacio J, Alexopoulos AV, Najm I, Bingaman W, Leahy RM, Nair DR.
  • 雑誌名: Brain Commun. 巻: 6(1) 号: 1
  • DOI: 10.1093/braincomms/fcae035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Specific consistency score for rational selection of epilepsy resection surgery candidates (2024)
  • 著者名/発表者名: Tojima Maya,Shimotake Akihiro,Neshige Shuichiro,Okada Tadashi,Kobayashi Katsuya,Usami Kiyohide,Matsuhashi Masao,Honda Masayuki,Takeyama Hirofumi,Hitomi Takefumi,Yoshida Takeshi,Yokoyama Atsushi,Fushimi Yasutaka,Ueno Tsukasa,Yamao Yukihiro,Kikuchi Takayuki,Namiki Takao,Arakawa Yoshiki,Takahashi Ryosuke,Ikeda Akio
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 65 号: 5 ページ: 1322-1332
  • DOI: 10.1111/epi.17945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methotrexate-induced subacute myelopathy: a serious but treatable complication (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi T, Kondo T, Nishikori M, Kitawaki T, Kobayashi K, Fujimoto M, Yoshinaga N, Oka S, Asagoe K, Imashuku S, Takaori-Kondo A.
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｈｅｍａｔｏｐａｔｈｏｌｏｇｙ 巻: 63 号: 4 ページ: 251-256
  • DOI: 10.3960/jslrt.23041
  • ISSN: 1346-4280, 1880-9952
  • 年月日: 2023-11-26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BAFMEの臨床神経生理学的新規バイオマーカー (2023)
  • 著者名/発表者名: 戸島麻耶、小林勝哉、人見健文、宇佐美清英、音成秀一郎、松橋眞生、池田昭夫
  • 雑誌名: 臨床神経生理学 巻: 51 号: 2 ページ: 51-56
  • DOI: 10.11422/jscn.51.51
  • ISSN: 1345-7101, 2188-031X
  • 年月日: 2023-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] BAFMEでの皮質興奮性における経時的進行の変性機構の解明：分子遺伝子学的・電気生理学的検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 音成秀一郎、人見健文、戸島麻耶、小林勝哉、石浦浩之、池田昭夫．
  • 雑誌名: 臨床神経生理学 巻: 51 号: 2 ページ: 62-66
  • DOI: 10.11422/jscn.51.62
  • ISSN: 1345-7101, 2188-031X
  • 年月日: 2023-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] 特集 よく出会う不随意運動を知る ミオクローヌス,舞踏運動,バリズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林 勝哉、池田 昭夫
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 75 号: 1 ページ: 45-58
  • DOI: 10.11477/mf.1416202278
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • 年月日: 2023-01-01
• [雑誌論文] Clinical diagnostic criteria of benign adult familial myoclonus epilepsy type 1 are highly concordant with genetic testing. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi H, Kobayashi K, Tojima M, Neshige S, Hitomi T, Ishiura H, Tsuji S, Maruyama H, Takahashi R, Ikeda A.
  • 雑誌名: Neurol Clin Neurosci. 巻: 11(3) 号: 3 ページ: 140-145
  • DOI: 10.1111/ncn3.12696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodic discharges plus fast activity on electroencephalogram predict worse outcomes in poststroke epilepsy (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukuma Kazuki、Tojima Maya、Tanaka Tomotaka et al
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 64 号: 12 ページ: 3279-3293
  • DOI: 10.1111/epi.17760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Focal ictal direct current shifts by a time constant of 2 seconds were clinically useful for resective epilepsy surgery. (2023)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Kobayashi K, Kajikawa S, Kanazawa K, Takayama Y, Iijima K, Iwasaki M, Okahara Y, Mine S, Iwadate Y, Ikeda A.
  • 雑誌名: Epilepsia. 巻: 64(12) 号: 12 ページ: 3294-3306
  • DOI: 10.1111/epi.17782
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical significance of ictal magnetoencephalography in patients undergoing epilepsy surgery. (2023)
  • 著者名/発表者名: Katagiri M, Wang ZI, Hirfanoglu T, Aldosari MM, Aung T, Wang S, Kobayashi K, Bulacio J, Bingaman W, Najm IM, Alexopoulos AV, Burgess RC.
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 巻: 145 ページ: 108-118
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2022.10.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Super-Elderly Autopsy Case of Benign Adult Familial Myoclonus Epilepsy with a Heterozygous Mutation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tojima M, Kobayashi K, Hitomi T, Ishibashi H, Yoshii D, Sainouchi M, Ayaki T, Shimotake A, Usami K, Maki T, Kakita A, Takahashi R, Ikeda A.
  • 雑誌名: Epileptic Disord 巻: in press 号: 1 ページ: 110-113
  • DOI: 10.1002/epd2.20043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 総説 てんかん外科における定位的頭蓋内脳波(SEEG)の有用性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉, Juan Bulacio, Dileep R Nair, Jorge Gonzalez-Martinez, 松本理器
  • 雑誌名: Neurological Surgery 脳神経外科 巻: 50 号: 5 ページ: 1101-1117
  • DOI: 10.11477/mf.1436204672
  • ISSN: 0301-2603, 1882-1251
  • 年月日: 2022-09-10
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced phase-amplitude coupling of human electrocorticography selectively in the posterior cortical region during rapid eye movement sleep (2022)
  • 著者名/発表者名: Togawa Jumpei、Matsumoto Riki、Usami Kiyohide、Matsuhashi Masao、Inouchi Morito、Kobayashi Katsuya、Hitomi Takefumi、Nakae Takuro、Shimotake Akihiro、Yamao Yukihiro、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Kunieda Takeharu、Miyamoto Susumu、Takahashi Ryosuke、Ikeda Akio
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: - 号: 2 ページ: 486-496
  • DOI: 10.1093/cercor/bhac079
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two types of clinical ictal direct current shifts in invasive EEG of intractable focal epilepsy identified by waveform cluster analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa Shunsuke、Matsuhashi Masao、Kobayashi Katsuya、Hitomi Takefumi、Daifu-Kobayashi Masako、Kobayashi Tamaki、Yamao Yukihiro、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Kunieda Takeharu、Matsumoto Riki、Kakita Akiyoshi、Namiki Takao、Tsuda Ichiro、Miyamoto Susumu、Takahashi Ryosuke、Ikeda Akio
  • 雑誌名: Clinical Neurophysiology 巻: 137 ページ: 113-121
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2022.02.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct connectivity patterns in human medial parietal cortices: evidence from standardized connectivity map using cortico-cortical evoked potential (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Kiyohide Usami, Katsuya Kobayashi, Hirofumi Takeyama, Takuro Nakae, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 雑誌名: Neuroimage 巻: Online ahead of print. ページ: 119639-119639
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2022.119639
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ictal direct current shifts contribute to defining the core ictal focus in epilepsy surgery. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakatani M, Inouchi M, Daifu-Kobayashi M, Murai T, Togawa J, Kajikawa S, Kobayashi K, Hitomi T, Kunieda T, Hashimoto S, Inaji M, Shirozu H, Kanazawa K, Iwasaki M, Usui N, Inoue Y, Maehara T, Ikeda A.
  • 雑誌名: Brain Commun. 巻: 4 号: 5 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1093/braincomms/fcac222
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Seizure Recurrence on 1-Year Functional Outcome and Mortality in Patients With Poststroke Epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura H、Tanaka T、Fukuma K、Matsubara S、Motoyama R、Mizobuchi M、Matsuki T、Manabe Y、Suzuki J、Kobayashi K、Shimotake A、Nishimura K、Onozuka D、Kawamoto M、Koga M、Toyoda K、Murayama S、Matsumoto R、Takahashi R、Ikeda A、Ihara M、and the PROPOSE Study Investigators
  • 雑誌名: Neurology 巻: 99 号: 4
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000200609
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical and imaging features of nonmotor onset seizure in poststroke epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Fukuma, Shunhei Ikeda, Tomotaka Tanaka, Naruhiko Kamogawa, Hiroyuki Ishiyama, Soichiro Abe, Maya Tojima, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimotake, Yuriko Nakaoku, Kunihiro Nishimura, Masatoshi Koga, Kazunori Toyoda, Riki Matsumoto, Akio Ikeda, Masafumi Ihara
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 63 号: 8 ページ: 2068-2080
  • DOI: 10.1111/epi.17308
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Developing an Asymmetry Method for Detecting Postictal Hyperperfusion in Poststroke Epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Fukuma, Tomotaka Tanaka, Shigetoshi Takaya, Maya Tojima, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimotake, Yoshiaki Morita, Kunihiro Nishimura, Masatoshi Koga, Kazunori Toyoda, Riki Matsumoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda, Masafumi Ihara
  • 雑誌名: Frontiers of neurology 巻: eCollection ページ: 877386-877386
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.877386
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diagnostic value of an algorithm for autoimmune epilepsy in a retrospective cohort (2022)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Sakamoto, Riki Matsumoto, Akihiro Shimotake, Jumpei Togawa, Hirohumi Takeyama, Katsuya Kobayashi, Frank Leypoldt, Klaus-Peter Wandinger, Takayuki Kondo, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 雑誌名: Frontiers of neurology 巻: eCollection ページ: 902157-902157
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.902157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of Cortical Superficial Siderosis with Post-Stroke Epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomotaka Tanaka, Kazuki Fukuma, Soichiro Abe, Soichiro Matsubara, Shuhei Ikeda, Naruhiko Kamogawa, Hiroyuki Ishiyama, Satoshi Hosoki, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimiotake, Yuriko Nakaoku, Soshiro Ogata, Kunihiro Nishimura, Masatoshi Koga, Kazunori Toyoda, Riki Matsumoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda, Masafumi Ihara
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: Online ahead of print 号: 2 ページ: 357-370
  • DOI: 10.1002/ana.26497
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SEEGプランニングに必要となる症候学 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第47回日本てんかん外科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳神経内科の視点：てんかん外科治療に対する期待と脳神経内科の役割 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第47回日本てんかん外科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 京都大学医学部附属病院でのてんかん外科治療における院内連携 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉、下竹昭寛、菊池隆幸、山尾幸広、吉田健司、植野司、宮本雅子、長井佐知子、齊藤祐巳子、出村彩郁、松橋眞生、池田昭夫．
  • 学会等名: 第11回JEPICA
  • 招待講演
• [学会発表] ミオクローヌスの診断・病態評価における臨床神経生理の有用性 -従来の手法から最新の知見まで- (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第17回日本パーキンソン病・運動障害疾患学会コングレス
  • 招待講演
• [学会発表] 脳神経内科医が診るてんかん (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第15回日本てんかん学会東海北陸地方会
  • 招待講演
• [学会発表] 薬剤抵抗性てんかんの理解 -脳波・症候学・画像をもとにした治療アプローチの検討- (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第56回日本てんかん学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 第1部：「内科系 ー SEEGの理論・仮説設定・プランニング」（1）総論 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉．
  • 学会等名: 第56回日本てんかん学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 内側側頭葉切除術後の難治てんかんに対してSEEGを施行した1例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉、菊池隆幸、下竹昭寛、山尾幸広、松橋眞生、池田昭夫．
  • 学会等名: 第53回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Abnormally exaggerated somatosensory evoked potential and superimposed high-frequency activities in cortical myoclonus (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Hitomi T, Tojima M, Yamanaka H, Ishibashi H, Matsuhashi M, Ikeda A．
  • 学会等名: 第53回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] SEEGに必須となる症候学的アプローチ (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉
  • 学会等名: 第46回日本てんかん外科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳神経内科医の視点 SEEG導入を前提とした診療と治療ロードマップの考え方 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉
  • 学会等名: 第55回日本てんかん学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] BAFMEでの遺伝カウンセリング 患者・家族への疾患特性と遺伝学的検査の伝え方 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉，人見健文，戸島麻耶，石浦浩之，辻省次，池田昭夫
  • 学会等名: 第55回日本てんかん学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] SEEGにおけるepileptogenic zoneの仮説設定と電極留置プランニング (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林勝哉，菊池隆幸，松本理器，國枝武治，池田昭夫
  • 学会等名: 第52回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] CCEPs may help define optimal target location for closed-loop neuromodulation in epilepsy treatment (2022)
  • 著者名/発表者名: Katsuya Kobayashi, Kenneth Taylor, Balu Krishnan, Michael J. Mackow, Lauren Feldman, Juan Bulacio, Andreas V. Alexopoulos, Imad Najm, William Bingaman, Richard M. Leahy, Akio Ikeda, Dileep R. Nair
  • 学会等名: 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
• [図書] てんかん症候群：診断と治療の手引き (2023)
  • 著者名/発表者名: 日本てんかん学会
  • 総ページ数: 308
  • 出版者: メディカルレビュー社
  • ISBN: 9784779227400
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/katsuyakbys