マルチモダリティ生体信号計測によるてんかん発作自動検出および重症度評価技術の確立

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K12141
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 宮島 美穂 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (70616177)
• 研究分担者: 藤原 幸一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10642514) ; 山川 俊貴 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (60510419)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: てんかん発作検知 / ウェアラブルデバイス / マルチモダリティ計測

研究実績の概要

本年度は、発作検知アルゴリズム構築のためのマルチモダリティ生体データの収集を主に行った。てんかん患者の発作時に特異的な計測値の変化を検出するためには、機械学習を用いた異常検出アルゴリズムが適している。アルゴリズムの構築のために、異常データとしてのてんかん患者の発作時のデータと、正常データとしてのてんかん患者の発作間欠期データ、および健常者のデータをそれぞれ収集した。
てんかん患者のデータ収集に際しては、発作のタイミングを客観的に正確に同定したうえで、発作時および発作間欠期のデータを区別する必要がある。また、てんかん患者の発作頻度は、難治てんかんでも1か月に数回程度の場合が多く、十分な量の発作時のデータを通常環境で収集するのは困難である。このため、てんかん患者については、発作を観察する目的で行われる臨床検査である、長時間ビデオ脳波検査中に計測を行った。患者は治療目的で入院環境下で数日間にわたって患者の画像と脳波を計測するが、その間にシャツ型電極によるウェアラブル計測システムを検査中に数時間～数日間にわたって装着してもらい、約20名において心拍、身体加速度を計測した。さらに、発作時の心拍、筋電図、音声データを含む長時間ビデオ脳波検査データを、約100名分収集した。健常者については、20名に上記のシャツ型電極システムを装着してもらい、心拍、身体加速度データを収集した。収集したデータはデータベース化し、解析中である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

心拍、加速度、音声データについては概ね計画通りに収集を進められたが、呼吸、筋電図のモダリティについては被験者の負荷を高めずに計測する方策を模索中であり、今年度は計測を行わなかった。また、心拍等についても解析に適した有効データが少なかったため、アルゴリズム構築は次年度以降に行うこととした。

今後の研究の推進方策

呼吸、筋電図についてウェアラブルセンシングの方策を検討しデータ収集を行ったうえで、アルゴリズム構築を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

てんかん患者および健常被験者の計測について、今年度は予定より被験者の負荷を軽減したため、被験者の同意を得たうえで、謝金の支払いは行わなかった。また既存のウェアラブル機器を多く使用したため消耗品の支出が予定より少なかった。繰越額については、来年度以降、呼吸、筋電図計測デバイスの購入や、負荷の高い多モダリティのデータ収集に対して被験者謝金として使用する。