Interictales oscilaciones de alta frecuencia detectada con magnetoencefalografía simultánea y electroencefalografía como biomarcador de Epilepsia Pediátrica

El objetivo general de este protocolo es proporcionar una metodología estandarizada para el registro, la detección y la localización fiables y no invasivos de las oscilaciones interictales de alta frecuencia de pacientes pediátricos con epilepsia refractaria a la medicina, utilizando electroencefalografía del cuero cabelludo y magnetoencefalografía registradas simultáneamente. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la epilepsia pediátrica, como qué área del cerebro es epileptógena y debe resecarse durante la cirugía. La principal ventaja de esta técnica es que permite la localización no invasiva de la zona que genera oscilaciones de alta frecuencia en el cerebro de niños con epilepsia.

Diferentes estudios han demostrado que las oscilaciones de alta frecuencia se pueden detectar de forma no invasiva utilizando el EEG y la MEG del cuero cabelludo, pero solo unos pocos estudios localizan sus generadores a nivel de fuente. Presentamos la localización de los generadores subyacentes de oscilaciones de alta frecuencia obtenida al resolver el problema inverso y la comparamos con la determinada por el epileptólogo. Comience colocando el gorro de electroencefalografía o EEG en la cabeza del paciente según el sistema internacional 10-20.

Limpie la piel donde se encuentra cada electrodo, quite el cabello y luego aplique gel para cada electrodo. A continuación, coloque los electrodos de tierra y de referencia en la cabeza del paciente. Conecte electrodos adicionales para medir electrococlearografía horizontal y vertical, EOG, electrocardiografía, ECG, electromiografía, EMG y electrodos de EEG adicionales en ubicaciones que cubren las regiones temporales.

Luego, use un medidor de EEG para medir la impedancia de cada electrodo. Si la impedancia es superior a 10 kiloohmios, vuelva a limpiar la piel y asegúrese de que disminuya por debajo de los 10 kiloohmios. Coloque cuatro bobinas HPI en el gorro de EEG.

Utilice el digitalizador para obtener la ubicación de los puntos de referencia fiduciales, incluidos los puntos preauriculares izquierdos/derechos y la nación, así como la ubicación de las bobinas HPI y los electrodos de EEG. Digitalice puntos de cabeza adicionales para obtener una forma precisa de la cabeza. Luego, transfiera al paciente a la sala con blindaje magnético, o MSR, donde se encuentra el sistema de magnetoencefalografía, MEG.

Acueste al paciente en la cama. Coloque su cabeza en el casco MEG y aplique las almohadillas adecuadas debajo de la cabeza del paciente para mayor comodidad. Ajuste la posición de la cabeza del paciente en el escáner, asegurándose de que se encuentre lo más profundo posible en el casco.

Por último, cierre la puerta del MSR y comuníquese con el paciente a través de un sistema de intercomunicación. Inicie las grabaciones haciendo clic en el botón Ir en el software de adquisición de MEG. Verifique en línea todas las señales grabadas y corrija los canales MEG defectuosos mediante el uso de un sintonizador de sensor.

A continuación, mida la posición de la cabeza del paciente haciendo clic en el botón de medición en el software de adquisición de MEG. Si la cabeza del paciente no está bien cubierta por el conjunto sensorial, pídale al paciente que mueva su cabeza más adentro del casco. Luego, en el software de adquisición de MEG, haga clic en el botón de grabación para registrar MEG, EEG y obtener grabaciones periféricas durante 60 minutos.

Una vez completada la grabación, abra el MSR y saque al paciente de la sala de MSR. Retire con cuidado todas las cintas, electrodos, bobinas HPI y la tapa del EEG. Finalmente, después de escoltar al paciente fuera del espacio de prueba, registre las señales magnéticas del MSR vacío durante dos minutos sin que el paciente esté presente.

Comience abriendo los datos en el software de análisis. Muestre los datos de EEG y MEG con dos ventanas alineadas verticalmente de 10 segundos por página. Vaya a la pestaña de filtro y configure el filtro de paso alto en un hercio, el filtro de paso bajo en 70 hercios y el filtro de muesca en 50 o 60 hercios.

Inspeccione los datos e identifique las partes con descargas epilépticas interictales o IED. Marque el pico de cada IED que se produce en los datos de EEG y MEG. Ejecute el algoritmo para la detección automática de HFO en las partes de los datos de EEG con IED e importe los HFO detectados en el software para la visualización de datos.

Para revisar los eventos HFO detectados, muestre EEG, MEG y grabaciones periféricas con ventanas alineadas verticalmente de dos segundos por página. Vaya a la pestaña de filtro y configure el filtro de paso bajo en 250 hercios y el filtro de paso alto en 80 hercios. Para asegurarse de que los HFO detectados no se deban a artefactos, verifique que no haya actividad simultánea en las grabaciones periféricas.

Además, considere solo los eventos de HFO que ocurren en las señales de EEG y MEG y descarte los HFO que no se superponen con los IED marcados. A continuación, segmente la resonancia magnética del paciente y obtenga la superficie cortical utilizando un software de análisis de imágenes cerebrales y estime el modelo directo con el método de elementos límite. Para cada evento HFO, realice la localización de la fuente en los datos de EEG y MEG utilizando la entropía máxima de ondículas en la media o el método WMEM.

Promedie los resultados de la localización a lo largo de la duración del evento para obtener un mapa de localización de origen. Por último, visualice la zona HFO sobre la superficie cortical, aplicando un umbral del 60% de la amplitud máxima de activación utilizando datos de EEG y MEG. En estos ejemplos de pacientes, se identificaron HFO en la banda de frecuencia de ondulación de 80 a 150 hercios, ocurriendo tanto en EEG como en MEG y IED suprayacentes.

El plano de frecuencia temporal de dos canales representativos de EEG y MEG muestra el pico aislado típico en el momento del HFO. Aquí, se muestran los resultados de localización de HFO tanto en el EEG del cuero cabelludo como en la MEG de una niña de 15 años con encefalomalacia de la región de la arteria cerebral media derecha. Ambas técnicas localizan los HFOs en las proximidades de la lesión, en una localización cercana a la unión temporoparietal derecha, aunque fueron ligeramente diferentes.

Aquí se muestran los resultados de un niño de 11 años con encefalomalacia temporal superior parietal izquierda. La figura muestra la concordancia espacial entre la zona HFO localizada de forma no invasiva con EEG y MEG del cuero cabelludo, los IED localizados por MEG y la zona HFO localizada de forma invasiva con iEEG. La localización de los electrodos intracraneales con mayor número de HFOs, LA51, LA52 y LA53, fue concordante con la actividad de HFO localizada de forma no invasiva y ambos coincidían con la zona de inicio de las convulsiones.

Este es el primer estudio que reporta la localización de oscilaciones interictales de alta frecuencia con registros simultáneos de EEG y MEG que también investiga la concordancia de los resultados de localización con los de los registros intracraneales. El registro, la detección y la localización no invasivos de las oscilaciones de alta frecuencia son un desafío porque los HFO son señales muy débiles generadas por pequeñas regiones cerebrales del orden de milímetros cúbicos y obstaculizadas por el ruido y la actividad cerebral de fondo. Hasta ahora, pocos estudios lograron demostrar que las oscilaciones de alta frecuencia se pueden detectar de forma no invasiva mediante el uso de electroencefalografía y magnetoencefalografía y localizaron esta actividad resolviendo el problema inverso.

El dominio, la mejora y la valoración del protocolo propuesto proporcionarán a los médicos un biomarcador fiable y no invasivo para la identificación de la zona epileptógena. El desarrollo de biomarcadores tiene el potencial de reducir la necesidad de monitorización a largo plazo y registros intracraneales invasivos y mejorar significativamente el procedimiento de evaluación prequirúrgica de los pacientes pediátricos con epilepsia.