全般性強直間代発作の光電図的評価

Photoplethysmographic evaluation of generalized tonic-clonic seizures.

• Fatemeh Mohammadpour Touserkani
• Eleonora Tamilia
• Francesca Coughlin
• Sarah Hammond
• Rima El Atrache
• Michele Jackson
• Megan Bendsen-Jensen
• Boram Kim
• Jack Connolly
• Sheryl Manganaro
• Christos Papadelis
• Kush Kapur
• Tobias Loddenkemper

抄録

目的:

光電潜像法（PPG）は、末梢組織の血液灌流の変化を測定する光学的手法である。我々は，てんかん患者における一般化強直間代発作（GTCS）の発生とPPG信号の変化を関連づけて評価し，発作検出の可能性を評価した．

OBJECTIVE: Photoplethysmography (PPG) is an optical technique measuring variations of blood perfusion in peripheral tissues. We evaluated alterations in PPG signals in relationship to the occurrence of generalized tonic-clonic seizures (GTCSs) in patients with epilepsy to evaluate the feasibility of seizure detection.

方法:

脳波（EEG）による長期モニタリング中、患者は手首または足首に携帯用リストバンドセンサーを装着してPPG信号を記録した。我々は、脳波で検出された発作に関して定義された3つの時間帯のPPG信号を解析した：(1)ベースライン（発作の30分以上前）、(2)発作前期、(3)発作後期である。さらに、発作のない期間にランダムに5つのコントロールセグメントを選択した。頻度、振幅、持続時間、傾き、平滑度、曲線下面積などのPPG特徴を自動計算した。線形混合効果モデルを用いて、発作を検出する信号の変化を特定するために、異なる時間帯間のPPG特徴の変化を評価した。

METHODS: During electroencephalographic (EEG) long-term monitoring, patients wore portable wristband sensor(s) on their wrists or ankles recording PPG signals. We analyzed PPG signals during three time periods, which were defined with respect to seizures detected on EEG: (1) baseline (>30 minutes prior to seizure), (2) preseizure period, and (3) postseizure period. Furthermore, we selected five random control segments during seizure-free periods. PPG features, including frequency, amplitude, duration, slope, smoothness, and area under the curve, were automatically calculated. We used a linear mixed-effect model to evaluate changes in PPG features between different time periods in an attempt to identify signal changes that detect seizures.

結果:

ボストン小児病院のてんかんモニタリングユニットの患者 174 例をプロスペクティブに登録した．13人の患者から25のGTCSが記録された。各患者の最初に記録されたGTCSのデータを解析に含めた。発作前および発作後の期間におけるPPG頻度の増加が、発作のない期間の変化よりも高いことが観察された（頻度増加：発作前＝0.22Hz、発作後＝0.58Hz vs 発作のない期間の変化＝0.05Hz）。PPGの傾きは、発作前の期間では発作のない期間に比べて56.71nW/sと有意に減少した。さらに、平滑度は発作がない期間に比べて発作後の期間では0.22nW/sの有意な増加が認められた。

RESULTS: We prospectively enrolled 174 patients from the epilepsy monitoring unit at Boston Children's Hospital. Twenty-five GTCSs were recorded from 13 patients. Data from the first recorded GTCS of each patient were included in the analysis. We observed an increase in PPG frequency during pre- and postseizure periods that was higher than the changes during seizure-free periods (frequency increase: preseizure = 0.22 Hz, postseizure = 0.58 Hz vs changes during seizure-free period = 0.05 Hz). The PPG slope decreased significantly by 56.71 nW/s during preseizure periods compared to seizure-free periods. Additionally, the smoothness increased significantly by 0.22 nW/s during the postseizure period compared to seizure-free periods.

シグニフィカシー:

PPG信号のモニタリングは、てんかん患者におけるGTCSの検出に役立つ可能性がある。PPGは将来の発作検出システムの有望なバイオマーカーとなり、将来の発作予測システムに貢献する可能性がある。

SIGNIFICANCE: Monitoring of PPG signals may assist in the detection of GTCSs in patients with epilepsy. PPG may serve as a promising biomarker for future seizure detection systems and may contribute to future seizure prediction systems.

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