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2011 年度 実績報告書

反復的経頭蓋磁気刺激療法の慢性刺激による脳変化とコンピューターシミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 22591608
研究機関大阪大学

研究代表者

齋藤 洋一  大阪大学, 産学連携本部, 特任教授 (20252661)

研究分担者 関野 正樹  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20401036)
木下 学  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40448064)
細見 晃一  大阪大学, 産学連携本部, 特任助教 (70533800)
キーワード脳・神経
研究概要

ヒト臨床において大脳皮質内に生じる誘起電流を正確に予想する事が必要であることから、反復経頭蓋磁気刺激療法(rTMS)コンピューターシミュレーションシステムの開発を思い立った。rTMSの場合その刺激強度と皮膚、頭蓋の厚さ、髄液腔の大きさ、脳溝の深さ等により実際の運動野皮質に生じる誘起電流の強さは異なる。具体的には、頭蓋骨は電気抵抗が大きいので誘起電流は脳内で閉鎖回路を作って流れる。したがって頭皮、頭蓋骨、硬膜はまとめて絶縁体と近似する。MRI撮影から画像処理して脳、髄液、その他の絶縁体に分けて3次元シミュレーションを行った。個々の患者のMRIデータ(5mmメッシュ)を基に脳とそれ以外に分けた脳内誘起電流分布を計算機シミュレートすることに着手し一応の画像化ができた。MRIデータのメッシュを5mmにした為、シミュレーション結果に粗さが目立つもののシミュレーションシステムの基盤を構築することができた。臨床の場で使用するには、脳内電磁場解析モデルの高空間分解能化が必要であるので、今後画像メッシュの小型化を進めている。
動物実験において、ラット脳をrTMSした際に大脳皮質においてどのような血流変化が生じるか、神経細胞、グリアにおける遺伝子発現の変化を検討することは、ヒトでのrTMSの安全性の確保のために重要である。直径20mmのラット用8の字コイルを用いて誘起電流発生範囲をシミュレーションして可能な限り限局した刺激を施行し、レーザースペックル血流計により脳表血流を測定する準備をしている。レーザースペックル血流計に磁場が当たると血流計が壊れるため、rTMSコイルと血流計との配置、移動のシステム作成に苦心しており、まだ未完成である。取り出した脳におけるearly immediate gene、BDNFなどの免疫組織化学的検討は準備中であり、血流測定が終了したラット脳で順次施行する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

(理由)ヒト脳内電磁場解析モデルの確立に時間を要している。ラット実験は、スペックル血流計が、反復磁気刺激により発生する磁場で壊れる可能性があるため、システムの構築に時間を費やしている。

今後の研究の推進方策

ヒト脳内電磁場解析モデル製作は、試行錯誤しながら現在も進行している。今後、2mmメッシュでの高解像度電磁場解析モデル製作に取り組んでいきたい。ラット実験は、レーザースペックル計と反復経頭蓋磁気刺激コイルの配置、移動に苦労しており、今後、システムを確立し、データを集積していきたい。また、形態学的検討も加えていく予定である。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 21件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Importance of disctinction between paroxysmal and continuous patterns of pain during evaluation of pain after brachial plexus injury.2011

    • 著者名/発表者名
      Aly MM, Saitoh Y, Kishima H, Hosomi K, Yoshimine T .
    • 雑誌名

      Acta Neurochir

      巻: 153 ページ: 437-8

    • DOI

      DOI:10.1007/s00701-010-0874-4.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of phosphenes induced by navigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation.2011

    • 著者名/発表者名
      Tani N, Hirata M, Motoki Y, Saitoh Y, Yanagisawa T, Goto T, Hosomi K, Kozu A, Kishima H, Yorifuji S, Yoshimine T.
    • 雑誌名

      Brain Stimul

      巻: 4 ページ: 28-37

    • DOI

      DOI:10.1016/j.brs.2010.03.006.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency-dependent spatiotemporal distribution of cerebral oscillatory changes during silent reading: a magnetoencephalograhic grou2011

    • 著者名/発表者名
      Goto T
    • 雑誌名

      Neuroimag

      巻: 54 ページ: 560-567

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2010.08.023.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential Efficacy of Electrical Motor Cortex Stimulation and Lesioning of the Dorsal Root Entry Zone for Continuous versus Paroxysmal Pain after Brachial Plexus Avulsion.2011

    • 著者名/発表者名
      Ali M
    • 雑誌名

      Neurosurgery

      巻: 68 ページ: 1252-1258

    • DOI

      10.1227/NEU.0b013e31820c04a9.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to Letter to the Editor: Spinal cord stimulation for thalamic or central pain2011

    • 著者名/発表者名
      Ali M
    • 雑誌名

      Neurosurgery

      巻: 68 ページ: E1507-1508

    • DOI

      10.1227/NEU.0b013e31820c04a9.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time control of a prosthetic hand using human electrocorticography signals.2011

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa T
    • 雑誌名

      J Neurosurg

      巻: 11 ページ: 1-8

    • DOI

      10.3171/2011.1.JNS101421.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus improves temperature sensation in patients with Parkinson's disease.2011

    • 著者名/発表者名
      Maruo T
    • 雑誌名

      Pain

      巻: 152 ページ: 860-865

    • DOI

      10.1016/j.pain.2010.12.038.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 難治性神経障害性疼痛に対する反復経頭蓋磁気刺激療法に対する医師の期待, 理解に関するアンケート調査2011

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 雑誌名

      PAIN RESEARCH

      巻: 26 ページ: 86

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 塩酸サルポグレラートとパロキセチンによる中枢性脳卒中後疼痛の抑制効果2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 雑誌名

      PAIN RESEARCH

      巻: 26 ページ: 86

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 在宅型反復経頭蓋磁気刺激治療のための磁場ナビゲーションシステムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      福島大志
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 49 ページ: 122-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 拡散テンソル画像(Tractography)2011

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 雑誌名

      ペインクリニック

      巻: 32 ページ: 431-438

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大脳皮質運動野刺激による疼痛治療の実際 2)反復経頭蓋磁気刺激療法と今後の課題2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 雑誌名

      ペインクリニック

      巻: 33 ページ: 121-127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 経頭蓋磁気刺激2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 雑誌名

      クリニカルニューロサイエンス

      巻: 29 ページ: 426-429

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local field potential から考えるパーキンソン病に対するSTN-DBSの展望2011

    • 著者名/発表者名
      貴島晴彦
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 2-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] パーキンソン病に対する反復的経頭蓋頭蓋磁気刺激療法(rTMS)の有効性の検討2011

    • 著者名/発表者名
      圓尾知之
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 5-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 経頭蓋磁気刺激による大脳運動野刺激療法の確立2011

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 10-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブレイン・マイシン・インターフェイスによる運動・意思疎通機能再建のためのワイヤレス完全体内埋込装置の開発2011

    • 著者名/発表者名
      平田雅之
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 16-17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 最新知識を速攻チェック! 脳速トレーニングシート2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 21 ページ: 1026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 経頭蓋磁気刺激の治療への応用2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 21 ページ: 1005-1011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 経頭蓋磁気刺激による大脳運動野刺激療法2011

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 185-191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMIへの応用2011

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史、
    • 雑誌名

      機能的脳神経外科

      巻: 50 ページ: 124-128

    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication of a prototype magnetic stimulator equipped with eccentric spiral coils2011

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kato
    • 学会等名
      33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      20110830-20110903
  • [学会発表] A novel coil design for transcranial magnetic stimulation2011

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sekino
    • 学会等名
      33rd Annual Meeting of the Bioelectromagnetics Society
    • 発表場所
      Halifax, Canada
    • 年月日
      20110612-20110617
  • [学会発表] 経頭蓋磁気刺激用コイルの電磁特性の数値解析2011

    • 著者名/発表者名
      加藤拓哉
    • 学会等名
      第50回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20110429-20110501
  • [学会発表] 在宅型rTMS治療のための磁場誘導システムの開発 ―ドロネー分割を用いた誘導に必要なデータ収集の簡易化―2011

    • 著者名/発表者名
      岡田旭央
    • 学会等名
      第50回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20110429-20110501
  • [学会発表] The effects of bilateral deep brain stimulation of the subthalamic nucleus (STN-DBS) on temperature sensation in patients with Parkinson’s disease

    • 著者名/発表者名
      T. Maruo
    • 学会等名
      14th European Congress on clinical Neurophysiology
    • 発表場所
      Rome,Italy
  • [学会発表] Efficacy of repetitive transcranial magnetic stimulation for neuropathic pain

    • 著者名/発表者名
      K. Hosomi
    • 学会等名
      14th European Congress on clinical Neurophysiology
    • 発表場所
      Rome,Italy
  • [学会発表] Cortical excitability changes in high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for central post-stroke pain

    • 著者名/発表者名
      K. Hosomi
    • 学会等名
      14th European Congress on clinical Neurophysiology
    • 発表場所
      Rome,Italy
  • [学会発表] The consecutive effect of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on motor and non-motor symptoms of Parkinson’s disease

    • 著者名/発表者名
      T. Maruo
    • 学会等名
      14th European Congress on clinical Neurophysiology
    • 発表場所
      Rome,Italy
  • [学会発表] 脊髄刺激療法の可能性

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 学会等名
      第25回日本心血管インターベンション治療学会
    • 発表場所
      愛知
    • 招待講演
  • [学会発表] 視床下核刺激療法によるパーキンソン病患者の温痛覚の改善

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 学会等名
      第25回日本ニュロモデュレーション学会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 頸髄引き抜き損傷後疼痛に対する一次運動野電気刺激療法と後根進入帯破壊術の効果比較

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史
    • 学会等名
      第25回日本ニュロモデュレーション学会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 髄腔内バクロフェン投与療法による呼吸機能改善

    • 著者名/発表者名
      貴島晴彦
    • 学会等名
      第25回日本ニュロモデュレーション学会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 偏心8字巻線からなる経頭蓋磁気刺激用コイルの刺激

    • 著者名/発表者名
      関野正樹
    • 学会等名
      第26回 日本生体磁気学会大会
    • 発表場所
      福岡
  • [学会発表] 中枢性脳卒中後疼痛に対するニューロモデュレーション

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 学会等名
      第36回日本脳卒中学会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] 一次運動野刺激療法とBMI

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 学会等名
      第21回 脳血管シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 招待講演
  • [学会発表] 内側側頭葉てんかんにおける中枢性ベンゾジアゼピン受容体と糖代謝分布の相違

    • 著者名/発表者名
      細見晃一
    • 学会等名
      第45回日本てんかん学会
    • 発表場所
      新潟
  • [学会発表] 視床下核刺激療法(STN-DBS)がパーキンソン病患者の温痛覚に及ぼす影響

    • 著者名/発表者名
      圓尾知之
    • 学会等名
      第5回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 先端巨大症に対する集学的治療 Multimodality treatment for Acromegaly

    • 著者名/発表者名
      押野悟
    • 学会等名
      第70回日本脳神経外科学会 学術総会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 脳損傷後の皮質脳波変化の定量的解析とBMIへの 応用 Cortical reorganization of sensorimotor cortex with paralysis and its application for BMI

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史
    • 学会等名
      第70回日本脳神経外科学会 学術総会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 神経障害性疼痛に対する反復経頭蓋磁気刺激の効果予測因子

    • 著者名/発表者名
      細見 晃一
    • 学会等名
      第41回日本臨床脳神経生理学会・学術大会
    • 発表場所
      静岡
  • [図書] Electrical Stimulation of Primary Motor Cortex for Parkinson's Syndrome2011

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tani
    • 総ページ数
      544
    • 出版者
      InTech
  • [図書] 脊髄硬膜外刺激療法2011

    • 著者名/発表者名
      齋藤洋一
    • 総ページ数
      164
    • 出版者
      メジカルビュー社

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公開日: 2014-07-24  

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