意識障害患者の評価とコミュニケーション
2017年8月1日
この実験により、意識障害を持つ人々の意識を検出できるかもしれません。さらに、このアプローチにより、人々が質問に対して単純な「はい」/「いいえ」の答えを出すことができるシンプルなコミュニケーションチャネルを作成できます。
このシステムの全体的な目標は、意識障害を持つ人々の意識を検出し、人々が質問に対して「はい」と「いいえ」の答えを与えることを可能にする単純なコミュニケーションチャネルを作成することです。このシステムの主な利点は、運動反応のない患者にも効果的であることです。この方法は、意識障害のある患者が自分自身と外界を認識しているかどうかなど、医療における重要な質問に答えるのに役立ちます。
この技術は、意識障害のある患者さんにも活用できますが、最近では、完全に閉じ込められた患者さんへのコミュニケーションも確立しています。まず、アンプをソフトウェアコンピューターにUSBケーブルで接続します。ハードウェアドングルを差し込み、電源を入れます amplifier。
USBケーブルを使用して、ドライバーボックスをコンピューターの空きスロットに接続します。次に、out five、out six、および out seven のラベル付きコネクタを、それぞれドライバー ボックスの out 5、6、および 7 に接続します。DIG I/O-1 ソケットに D I/O-1 ラベルの付いたコネクタを接続します。
次に、3つのタクタをドライバーボックスのアウト1、アウト2、アウト3に接続し、三角出力コネクタをオーディオトリガーアダプタボックスの三角出力ソケットに接続します。帯電防止リストバンドを被験者の手首に装着し、空いている電源プラグに接続します。次に、粘着剤をタップして、左手首に、もう1つを右手首に、3つ目を右足首に固定します。
オス型オーディオコネクタケーブルの片側をコンピュータのオーディオ出力に接続し、もう片側をオーディオ入力とラベル付けされたオーディオトリガーアダプタボックスのソケットに接続します。オーディオトリガーアダプターボックスをオンにし、バッテリーステータスLEDが緑色に点灯しているかどうかを確認します。次に、ソフトウェアを起動し、[医師の追加]というウィンドウを確認します。
タイトル、名前、教育機関、および部門を空のフィールドに入力します。追加をクリックして、別のウィンドウを開きます。次に、患者の名前、都市、国、生年月日、チェックイン日をウィンドウに入力します。
次に、プログラムの右下にある青い矢印の下にある緑色のプラスボタンをクリックします。テキストを入力し、最初に名前フィールドにテストし、ソフトウェアに慣れるまでを空の詳細フィールドに入力します。最後に、「この患者を選択」ボタンをクリックします。
まず、電極キャップを被験者の頭部に適切に配置します。次に、巻尺を使用して、鼻腔とイオンの間の距離、および左右の耳前点間の距離を測定します。頂点位置CZの電極がこれら2つの距離の中点にあることを確認します。
電極ゲルを使用して、拡張されたInternational 10-20システムに従って、16の脳波計またはEEGチャネルを被験者の頭部に取り付けます。右耳たぶに参照電極を、額に接地電極を配置します。電極を電極接続ボックスに接続します。
次に、電極接続ボックスを生体信号に接続します amplifierと接続ボックスのスイッチがオンになっていることを確認します。次に、コンピューターで、画面の左側にあるVibrotactile3tactorボタンをクリックします。次に、右下の評価ボタンをクリックして、評価の実行を開始します。
EEGの信号品質を確認してください。設定ボタンから設定メニューを開き、タクタの振動が感じられることを確認します。次に、被験者に、左右の手首、右足首に振動を感じ、ヘッドフォンを介して左右のコマンドを聞くように指示します。
被験者に、次のコマンドが表示されるかランが終了するまで、選択したハンドで刺激を集めるように依頼します。イヤホンを被写体の耳に当てて、スタートボタンをクリックします。評価の実行が終了したら、結果ページと精度プロットを確認します。
次に、画面の左側にあるVibrotactile 3 tactorボタンをクリックします。下部の通信ボタンをクリックして、通信の実行を開始します。再度、EEGの信号品質を確認します。
設定ボタンから設定メニューを開き、タクターの振動が感じられることを確認します。次に、計算された精度レベルが最も高い分類子を選択します。このランでは、被験者に左側に振動を感じ、手首と右足首に振動を感じるように指示します。
被験者に、質問を聞くので、「はい」または「いいえ」のいずれかに答えるように指示します。「はい」と答えるには、被験者に左手の刺激を数えるように依頼します。いいえと答えるには、被験者に右手で刺激を数えるように依頼します。
最後に、患者に「はい」または「いいえ」のいずれかで答えられる質問をします。その後、新しい質問の開始ボタンをクリックします。レンズが「はい」という答えに向かって移動するのを見てください。
コマンド提示後の精度が90%以上に向上することに注意してください。これは、ランダム化されたコマンドに従うことができたため、個人が意識的に認識していたことを意味します。一方、これらの結果は、分類精度が約12.5%変動していることを示しており、これは、システムが提示されたコマンドや刺激に続く脳の反応を検出できなかったことを意味します。システムの使い方を訓練すれば、20分以内に評価を行うことができます。
この手順を試みる際には、患者が意識の変動を予想する可能性があるため、テストで意識認識が明らかになった場合、再度テストすると異なる結果が得られる可能性があることを覚えておくことが重要です。この手順に続いて、リハビリテーションが彼または彼女の状態を改善するのに役立つかもしれないという質問に答えるために追加のEEG評価のような他の方法を行うことができます。その開発後、この技術は、医学、神経科学、工学の分野の研究者が意識障害を持つ患者の意識評価を探求する道を開きました。
ビデオを見た後、認知機能の評価方法とシステムとのコミュニケーションを確立する方法について、よく理解できるはずです。アプローチは危険ではありません。頭にEEGキャップをかぶるだけです。
追加のトラックや面倒な手順は必要ありません。
概要
本研究では、意識障害を持つ個人の意識を検出し、単純な「はい/いいえ」の回答によるコミュニケーションチャネルを確立するために設計されたシステムを提示します。この手法は、運動反応を欠く患者に対しても有効であり、彼らの意識状態に関する洞察を提供します。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 臨床評価
- 意識研究
背景
- 意識障害は、患者の評価を困難にする可能性があります。
- 従来の分析手法では、無反応な患者の意識レベルを効果的に測定できない場合があります。
- EEG（脳波）技術の進歩により、コミュニケーションへの新しいアプローチが可能になりました。
- 意識の状態を理解することは、リハビリテーションおよび治療計画を立てる上で極めて重要です。
研究目的
- 患者における意識を検出するための信頼性の高い手法を開発すること。
- 単純なYes/No回答システムを通じて、コミュニケーションを容易にすること。
- 閉じ込め症候群の患者における認知機能評価の可能性を探索すること。
使用した手法
- 脳活動モニタリング用の脳波計（EEG）。
- 反応を誘発するための振動触覚刺激。
- 患者データの管理および評価用ソフトウェア。
- セットアップおよび評価実施のためのステップバイステップのプロトコル。
主要な結果
- このシステムは、意識レベルの検出において高い精度を示しました。
- 患者は、このコミュニケーション手法を用いて質問に回答することができました。
- 結果から意識の変動が認められたため、繰り返し評価を行う必要がありました。
- この手法は非侵襲的であり、短時間で完了させることが可能です。
結論
- この手法は、反応のない患者における意識を評価するための新たな道を切り開くものです。
- 本手法は、神経科学およびリハビリテーションにおける今後の研究のための枠組みを提供します。
- 本技術を洗練させ、その応用範囲を探索するためには、さらなる研究が必要です。
よくある質問
産業界への実用的な意義
ハイブリッドBCI（ブレイン・コンピューター・インターフェース）に基づく評価およびコミュニケーション・パラダイムは、反応のない患者における意識の客観的な評価を可能にし、トランスレーショナル神経科学および神経医薬品の研究開発における極めて重要なギャップを埋めるものです。定量EEG（脳波）に基づく出力は、意識障害治療薬の開発において、ターゲットの妥当性確認やメカニズムのリスク低減に不可欠な実行可能なデータを提供します。このアプローチは、初期探索および前臨床研究における患者の層別化と反応の可能性を明確にすることで、リスク調整後のポートフォリオ決定を支援します。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期探索およびターゲットバリデーション
- 運動出力が欠如している疾患関連集団における神経応答性の客観的な解析を可能にする。
- 意識的な認識と反射的または背景的な活動を区別することで、メカニズム的なリスク低減を支援する。
- 機能的ターゲットの検証および仮説検定のための定量的な精度プロットを提供する。
- 認知機能が維持されている患者サブグループを特定することで、ポートフォリオの優先順位付け（トリアージ）を促進する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- コホート間で標準化された評価を行うための、再現性のある非侵襲的なEEGパラダイムを確立します。
- アッセイのベンチマーキングに向けた、定量的な従属変数測定（正解率プロット）を提供します。
- 前臨床およびトランスレーショナルモデルにおける認知機能のスケーラブルなスクリーニングを可能にします。
- 神経応答性を標的とした候補介入策の信頼性の高い評価をサポートします。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 意識障害および閉じ込め症候群における疾患関連エンドポイントと整合している。
- 創薬段階の神経学的評価から、治療効果の前臨床検証までの連続性を提供する。
- 患者レベルでの反応の不均一性を明確にすることで、リスク調整された開発の推進を可能にする。
- 臨床応用における層別化およびモニタリングのためのバイオマーカー開発を支援する。
パイプラインおよびワークフローの統合
このEEGベースの評価スイートは、創薬から前臨床に至る連続的なプロセスに統合されており、ニューロファーマ・ポートフォリオにおける早期の仮説検証、リード化合物の同定、およびトランスレーショナル・バイオマーカーの整合性を支援します。
- 探索生物学：意思疎通が不可能な被験者における神経応答性と認知的な指示追従性を客観的に評価します。
- スクリーニング：条件間の比較が可能な、標準化され再現性のある精度プロットを提供します。
- アナリティクス：統計解析および意思決定支援のための定量的出力を提供します。
- トランスレーショナルリサーチ：意識障害における探索的知見を、前臨床および臨床的なエンドポイントへと繋げます。
- エンタープライズ再利用：神経精神薬理学のR&Dプログラム全体に適応可能な、モジュール式で非侵襲的なプラットフォームを提供します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：神経標的バリデーションにおける予測の信頼性を高め、メカニズム上の曖昧さを低減します。
- 運用的価値：評価プロトコルを標準化し、迅速で再現性のあるデータ生成を可能にします。
- 戦略的価値：患者の反応プロファイルを明確にすることで、go/no-go判断および資本配分を改善します。
- ポートフォリオへの影響：リスク調整済みの優先順位付けと、神経治療薬候補の推進を支援します。
実施上の検討事項
- EEGのセットアップ、信号の品質管理、および神経認知評価に関する専門知識が必要です。
- 生体信号増幅器、EEGキャップ、および互換性のあるソフトウェア・インフラストラクチャへのアクセスが必要です。
- プロトコルの再現性とデータの比較可能性を確保するため、チーム間での標準化が求められます。
- 視覚を利用できない患者群に対しては、聴覚および触覚モダリティへの適応が可能です。
- 患者の意識状態による変動があるため、堅牢な結論を得るには繰り返し評価を行う必要があります。
