Development of Epileptic Seizure Prediction Technology by Integrating Multivariate Statistical Process Control and Heart Rate Variability Analysis
Development of Epileptic Seizure Prediction Technology by Integrating Multivariate Statistical Process Control and Heart Rate Variability Analysis
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集成多元统计过程控制和心率变异性分析开发癫痫发作预测技术
DOI：
10.11499/sicejl.56.526
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
加納 学
中科院分区：
文献类型：
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作者：
藤原 幸一;宮島 美穂;鈴木 陽子,山川 俊貴;加納 学
てんかんとは脳細胞のネットワークに起きる異常な神経活動のため, けいれんや意識障害などのてんかん発作を来す疾患である. 疫学的には, 患者は人種や性別を問わず人口の 1% 程度といわれており, 日本では約 100 万人の患者がいるとされる. 適切な抗てんかん薬を選択することによって, てんかん患者の約 7 割は発作を抑制できるが, 3 割のてんかん患者は抗てんかん薬では発作を抑制できないため, このようなてんかんを難治性てんかんと呼ぶ 1). てんかん発作に伴う事故が重傷や死亡につながる場合があり, 交通事故に限らず, 発作に伴う風呂場での溺死や, コンロでの調理中における火傷は数多く報告されている. しかし, 患者が数十秒前にてんかん発作を予知できれば, 事故や怪我の防止につながるため, 生活の質 (QoL) を改善することができる. 従来, 脳波 (electroencephalogram; EEG) を用いたてんかん発作予知の研究が行われているが 2), 脳波計は身体の拘束が大きく身体運動によってアーチファクトが混入するため, これを日常生活で用いることは現実的ではない. てんかん発作起始前には, 患者の心拍に変化が現れることが知られている. この原因として, 細胞の異常興奮が心拍を支配する心臓自律神経中枢に影響を与えている, または発作を誘発するような心臓自律神経状態を反映して心拍変化が生じる, などが考えられている 3). 心拍データを用いた自律神経活動の評価方法として, 心拍変動 (heart rate variability; HRV) 解析が用いられている 4). HRV とは心電図 (electrocardiogram; ECG) 上の R 波とつぎの R 波の間隔 (RR Interval; RRI) のミリ秒オーダーのゆらぎのことである. 紙面の都合上, HRV と自律神経活動の関わりについて詳細な機序を示すことはできないが, 自律神経系は循環, 呼吸, 消化, 発汗・体温調節や代謝などを制御するものであるから, 自律神経系と関わる疾患は多い. たとえばレビー小体型認知症は, 前駆症状として起立性低血圧などの自律神経症状が現れることが知られている. このことより, てんかん患者の HRV を監視することで, てんかん発作を起始前に予知できる可能性がある. そこで本研究では, HRV を用いたてんかん発作予知技術を開発した 5). 開発した技術では, てんかん患者の RRI データから HRV 解析によっていくつかの指標を抽出し, 抽出した HRV 指標を入力とする発作予知モデルを用いててんかん発作を予知する. 本研究では発作予知アルゴリズムに, プロセス制御分野で異常検出手法として使われる多変量統計的プロセス管理 (multivariate statistical process control; MSPC) を採用した 6). 本報では, 開発した技術の概要と臨床データに適用した結果を報告し, 展望を述べる.