立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第31号) 2022

［ 研究助成 (A) ］

超高齢社会での医療応用をめざしたウェラブル脳波デバイスの開発
Invention of a wearable EEG system for clinical use in super- aged society2201026

研究代表者

神戸大学

大学院医学研究科教授

松本

理器の開発を目的としている。

[研 究 の 目 的][研究の内容・成果]

世界随一の超高齢社会である日本では，脳卒中や認知症などが原因で大脳神経細胞が障害され，てんかん発作を起こす高齢発症の患者が増①

ウェラブル化のための限られた電極数による至適記録部位の同定

え (有病率 1 % 超)，自動車事故などが社会問題化している。加えて，アルツハイマー病の発神戸大学医学部附属病院のてんかん外来およ症前後に，アミロイド β オリゴマーの神経毒性

び認知症物忘れ外来を受診した患者で，病歴聴により，海馬を中心に過興奮し，睡眠期を中心取上てんかんが疑われた者のうち，てんかんのにてんかん波が出現することが報告され，てん診断目的に短期入院した患者に対し，終夜ビデ

かん波がアルツハイマー病初期の生理的診断

オ 脳 波 検 査 (VEEG) を 行 っ た。当 院 で のマーカーになる可能性が出てきた。

VEEG は，安全性に十分配慮した運用のためこれらのてんかん波は睡眠中に出現頻度が増の準備と検証過程 (高難度新規医療等審査委員

すが，病院検査部での脳波記録は 30 分から 1会で承認済み) を経てから，2020 年 11 月末よ時間程度であり，検査中に睡眠脳波が記録できり開始し，2022 年 3 月までにのべ 45 名の患者ない場合も多く，てんかん波の検出率は低い。

で実施した。

より長時間の脳波記録を目的とする場合，1-2

計測はチャネルデジタル脳波計 (現有) を用週間の入院のうえで脳波を連続記録する，終夜い，通常の 10-20 国際法の電極 (19 電極) にビデオ脳波検査が行われている。しかし，電極加えて，海馬を含めた側頭葉由来のてんかん性装着に 1-2 時間を要し，検査中も脳波計本体の放電が記録できる配置の電極を追加して 32ch

周囲に行動が制限されることなど患者負担が大で記録を行った。そして記録された脳波データ

きく，装着に要する医療スタッフも必要となるについて，デジタル脳波計のリモンタージュ機ことなどから，検査を実施できる施設は限定さ能を用いて，表示電極数を減らし，組み合わせれているのが現状である。

を変更したものを比較・解析し，正常脳波 (覚本研究は，高齢者のてんかんの大部分を占め醒時の後頭部優位律動や睡眠中の徐波) およびる側頭葉・前頭葉のてんかん波を検出するためてんかん性放電が検出できる最適な電極の組みに必要十分な数に電極数を削減し，脳波計本体合わせについて検証した。

も小型化を図ることで，臨床応用を見据えた，我々が提案した少数配置の電極で，従来の家庭で終夜記録できるウェラブル脳波システム

10-20 国際法で配置した電極と同様の感度でて― 1 ―立石科学技術振興財団

んかん性放電が検出率検出できる可能性が示唆された (岡山ら，第 50 回日本臨床神経生理学会学術大会，2020 年)。
②

少電極数・アクティブ電極・無線化による

図2

簡易型脳波計で記録された発作時脳波の例

自然な睡眠での脳波計測①の検証結果を踏まえたうえで，10-20 国際法配置より少数の電極配置と既存の超小型アン電のみならず，発作時の脳波についても有用であることが示唆された。

プ (80 g)，アクティブ電極から構成される超同時に，簡易型脳波計の夜間の装着感につい小型簡易型脳波計をウェアラブル脳波デバイスてのアンケート調査も実施した。弾性・粘着性のプロトタイプとして作成した。のあるテープを使用しているが，固定力の不足

健常被験者に対し覚醒・睡眠脳波記録を行い， により入眠中に外れそうになるなどの意見が得最適な装着性が得られる電極の固定方法およびられた。一方で，寝返りのうちやすさ，夜間ト至適電極部位の検討を行った。プロトタイプのイレなどで移動する際の軽快さなど，運動に関簡易型脳波計で用いる厳選された少数電極でもする項目については比較的良好な意見が得られ正常な覚醒時の後頭部優位律動と睡眠波が記録た。現在の脳波計はプロトタイプであるが，今できることを確認した。

後臨床応用に向けてさらなる小型化，記録安定

健 常 被 験 者 で の 検 証 を 終 え て か ら，次 にVEEG を実施された患者に対してプロトタイ性の向上を目指し，固定用装具については産学で共同開発を予定する。

プの簡易型脳波計を用いて終夜脳波記録を行い，VEEG で得られた脳波記録と比較検討し③

簡易型脳波計を用いた睡眠ステージ評価た (本 学 医 学 倫 理 委 員 会 承 認 番 号 B200247・

前述のように，てんかん性の異常波は睡眠ス

B220016)。2021 年 3 月から簡易型脳波計を用テージによって出現頻度が増加・減少する。まいた検査を開始し，2022 年 3 月までに 29 名でた，健常成人では睡眠段階により特徴的な脳波実施した。29 名のうち 17 名が側頭葉てんかん所見が出現するが，一部の神経変性疾患や認知の症例であった。この結果，VEEG でてんか症ではこの所見が変化することが知られている。

ん性放電が同定された側頭葉てんかん症例ではこのことから，在宅での簡易型脳波計の記録でいずれも，プロトタイプの簡易型脳波計でもて睡眠ステージ評価を評価することで，てんかんんかん性放電の同定が可能であった (図 1)。

のみならず背景の神経変性疾患や認知症の診断

一方で，他の脳葉由来の焦点てんかんでは，検に有用である可能性がある。今回，医師による出率が低下する場合もみられた。

判読と，市販の自動判読ソフトを用いて簡易型

また，検査中にてんかん発作を記録した症例
も 2 例あり (図 2)，非発作時のてんかん性放脳波計で睡眠段階が評価可能であるか，検討した。
結果として，若年者など睡眠関連の脳波所見が明瞭である症例では医師による判読および自動判読ソフトでも睡眠ステージの評価が可能であったが，中高年など睡眠関連の所見が不明瞭な場合には医師による判読では評価可能である

図1

通常脳波計で記録されたてんかん性放電 (左) と，簡易型脳波計で記録された同部位のてんかん性放電 (右)が，ソフトでの判読は困難である傾向がみられた。電極配置の改良により自動判読精度の向上― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundationが期待される。前述の装具については，睡眠関可欠であり，遠隔診断や自動判読と一体化した連の脳波所見の評価も加味して開発を予定する。

検査システムとしての開発が望まれる。これによって，高齢発症てんかんをはじめとしたてんかん患者における病態生理と脳波・生理学的特[今後の研究の方向，課題]

徴の関連性の解明や背景疾患の生理バイオマー
今後の課題としては，製品化を見据えた脳波カーの開発研究がより促進される。てんかんの計の装着方法および固定装具の開発があげられ臨床現場においても適切な診断や治療方針の決る。装具の改良を含めたウェアラブル脳波デバ定に大きく寄与し，てんかん患者の QOL の向イスの開発が進み，その記録性能および装着性上につながることが期待できる。

能が十分に高いことを裏付けるデータが蓄積すれば，てんかん性放電検出によるてんかん診断[成果の発表，論文等]のための終夜の簡易型脳波デバイスとして有用

・ 第 50 回日本臨床神経生理学会学術大会性が期待される。

・ 岡山ら，側頭葉由来のてんかん性放電の検出におけ将来的にはソフトウェアを用いたてんかん性放電のスクリーニングが効率の良い診断には不― 3 ―る頬電極の有用性に関する検討 (2020 年)