| 講演名 | 2023-01-17 アーチファクトの自動検出とモデリングを用いた脳波からの経皮耳介迷走神経刺激によるアーチファクトの除去 イルハム ライス(熊本大), 伊賀崎 伴彦(熊本大), |
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| 抄録(和) | 経皮耳介迷走神経刺激法（taVNS）は，治療効果が期待できる非侵襲的な刺激法であり，薬剤抵抗性てんかんやうつ病の治療に用いられている．脳波（EEG）記録は，脳活動や行動に対するtaVNSの効果を検出するために使用できる．しかし，taVNSはアーチファクトとして脳波記録に干渉し，脳波信号の解析に影響を与える．本研究では，脳波記録からtaVNSアーチファクトを除去する方法として，taVNSアーチファクトのQRS複合体（心電図を模倣し，刺激オンセット，ピーク，オフセットにそれぞれ対応）を識別し，得られた刺激モデルで脳波信号を差し引くことにより，脳波チャネルごとに刺激をリモデリングする自動検出アルゴリズムを提案する．刺激装置の近くに刺激基準電極を追加することで，taVNSアーチファクトを容易に検出できることを見出した．また，脳波チャンネルの平均信号をもとにモデルを作成することで，アーチファクトを除去できる，その結果，アーチファクトを除去すると，時間領域と周波数領域で目に見えるアーチファクトは見られなくなった．一方，心臓のアーチファクトのような他のアーチファクトは，結果として得られた信号の中に残存していた．われわれは，除去されたtaVNSアーチファクトと心筋アーチファクトの存在が，提案手法の有効性と特異性を示していると考えている． |
| 抄録(英) | Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) is a non-invasive form of stimulation that has potential therapeutic benefits and is used to treat drug-resistant epilepsy and depression. Electroencephalogram (EEG) recordings can be used to detect the effects of taVNS on brain activity and behavior. However, taVNS can also interfere with EEG recordings as an artifact, affecting the analysis of EEG signals. This research proposes a method for removing the taVNS artifact from EEG recordings using an automatic detection algorithm that identifies the QRS complex (imitation of electrocardiogram and corresponding to stimulation onset, peak, and offset, respectively) of the taVNS artifact and remodels the stimulation for each EEG channel by identifying the QRS of the taVNS artifact and remodeling the stimulation to each EEG channel by subtracting the EEG signal with the resulting stimulation model. We found that the taVNS artifact can be easily detected by adding a stimulation reference electrode near the stimulation device. The artifact can be removed by creating a model based on the mean signal of the EEG channels. The resulting artifact removal shows no visible artifact in the time and frequency domain. Other artifacts, such as the cardiac artifact, are still visible in the resulting signal. We believe that the removed taVNS artifact and the presence of the cardiac artifact demonstrate the effectiveness and specificity of the proposed method. |
| キーワード(和) | 脳波 / 迷走神経刺激 / 自動刺激検出 / 刺激モデリング / アーチファクト除去 |
| キーワード(英) | electroencephalogram / agus nerve stimulation / automatic stimulation detection / stimulation modeling / artifact removal |
| 資料番号 | MICT2022-50,MBE2022-50 |
| 発行日 | 2023-01-10 (MICT, MBE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MBE / MICT / IEE-MBE |
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| 開催期間 | 2023/1/17(から1日開催) |
| 開催地（和） | 佐賀県教育会館第一会議室 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | MICT, ME, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 堀 潤一(新潟大) / 田中 宏和(広島市大) |
| 委員長氏名（英） | Junichi Hori(Niigata Univ.) / Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 吉田 久(近畿大) / 杉本 千佳(横浜国大) / 安在 大祐(名工大) |
| 副委員長氏名（英） | Hisashi Yoshida(Kinki Univ.) / Chika Sugimoto(Yokohama National Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 幹事氏名（和） | 奥野 竜平(摂南大) / 辛島 彰洋(東北工大) / 高林 健人(岡山県立大) / 石田 開(純真学園大) |
| 幹事氏名（英） | Ryuhei Okuno(Setsunan Univ) / Akihiro Karashima(Tohoku Inst. of Tech.) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) / Kai Ishida(Junshin Gakuen Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 湯田 恵美(東北大) / 金子 美樹(阪大) / 伊藤 孝弘(広島市立大) / 中山 奈津紀(名大) / 西川 拓也(国立循環器病研究センター) |
| 幹事補佐氏名（英） | Emi Yuda(Tohoku Univ) / Miki Kaneko(Osaka Univ.) / Takahiro Ito(Hiroshima City Univ) / Natsuki Nakayama(Nagoya Univ.) / Takuya Nishikawa(National Cerebral and Cardiovascular Center Hospital) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology / The Technical Committee on Medical and Biological Engineering |
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| 本文の言語 | ENG-JTITLE |
| タイトル（和） | アーチファクトの自動検出とモデリングを用いた脳波からの経皮耳介迷走神経刺激によるアーチファクトの除去 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Removal of an artifact by transcutaneous auricular vagus nerve stimulation from electroencephalogram using automatic detection and modeling of the artifact |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 脳波 / electroencephalogram |
| キーワード(2)（和/英） | 迷走神経刺激 / agus nerve stimulation |
| キーワード(3)（和/英） | 自動刺激検出 / automatic stimulation detection |
| キーワード(4)（和/英） | 刺激モデリング / stimulation modeling |
| キーワード(5)（和/英） | アーチファクト除去 / artifact removal |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | イルハム ライス / Ilham Rais |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 熊本大学(略称：熊本大) Kumamoto University(略称：Kumamoto Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 伊賀崎 伴彦 / Tomohiko Igasaki |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 熊本大学(略称：熊本大) Kumamoto University(略称：Kumamoto Univ.) |
| 発表年月日 | 2023-01-17 |
| 資料番号 | MICT2022-50,MBE2022-50 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | MICT-334,MBE-335 |
| ページ範囲 | pp.31-35(MICT), pp.31-35(MBE), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2023-01-10 (MICT, MBE) |