מאמר שיטה

ניתוח רשת של הקלטות אלקטרודה foramen ovale בחולים עמידים בפני תרופות Temporal Lobe אפילפסיה

14K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/54746

⸱

18 בדצמבר 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Neurosurgery & National Reference Unit for the Treatment of Refractory Epilepsy, Instituto de Investigación Sanitaria Hospital de la Princesa, 2Clinical Neurophysiology & National Reference Unit for the Treatment of Refractory Epilepsy, Instituto de Investigación Sanitaria Hospital de la Princesa, 3CONICET

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מתאר הליך למעקב אחר האבולוציה של מדדי רשת מזיאליים בחולי אפילפסיה של האונה הטמפורלית (TLE). הוא מבוסס על שילוב של הקלטות תוך גולגולתיות עם טכניקה נומרית חדשה לניתוח נתונים. באופן ספציפי, אנו מציגים פרוטוקול לניתוחי רשת של רישומי הנקב הסגלגל.

תקציר

כ -30% מחולי אפילפסיה הם מגיבים תרופות אנטי-אפילפטיות. במקרים אלה, ניתוח הוא האלטרנטיבה היחידה לשים קץ / התקפי שליטה. עם זאת, מיעוט לא מבוטל של חולים ממשיך להפגין התקפים שלאחר ניתוח, אפילו באותם המקרים שבם מקור ההתקפים החשוד כבר מקומי כראוי כריתה. הפרוטוקול המובא כאן משלב הליך קליני מועסקים באופן שגרתי במהלך הערכה טרום ניתוחית של אפילפסיה של האונה הטמפורלית (ייתכנו) בחולים עם שיטה חדשנית לניתוח הרשת. השיטה מאפשרת ההערכה של האבולוציה הזמנית של פרמטרי רשת mesial. ההחדרה הבילטרליים של אלקטרודות נקב סגלגלים (אויב) לתוך בור הסביבה רושמת בו זמנית פעילות electrocortical בכמה אזורי mesial באונה הרקתית. יתר על כן, המתודולוגיה רשת מופעלת על סדרת ההיסטוריה המתועדת עוקבת אחר האבולוציה הזמנית של רשתות mesial היא interictally ובמהלךהתקפים. בדרך זו, הפרוטוקול המובא מציע דרך ייחודית כדי לחזות ולכמת אמצעים רואים את היחסים בין אזורים כמה mesial במקום באזור אחד.

מבוא

אפילפסיה היא מחלה השבתת המשפיעה 1 - 2% מאוכלוסיית העולם. ברוב המכריע של המקרים, התקפים - סימני ההיכר של אפילפסיה - ניתן לשלוט לחלוטין או בוטל עם תרופות אנטיאפילפטיות. עם זאת, כ -30% של פטנטים אפילפסיה הם מגיבים לטיפול תרופתי. ב הסוג הנפוץ ביותר של האפילפסיה, אפילפסיה של האונה הרקתית (ייתכנו) 1, למרבה המזל הניתוח הוא אלטרנטיבה חוקית על מנת לשפר את מצבו של החולה. תוצאות מ-אנליזות מראות כי כמעט שני שליש מחולי ייתכנו עמיד לתרופות הן ללא התקפים ב בשנים-שלוש השנים הראשונות לאחר ניתוח resective 2,3, למרות שיעור זה משתנה על פני מספר גורמים, בעיקר, את הסוג בהיפוקמפוס טרשת 2. שלב קריטי עבור תוצאה מוצלחת הוא הלוקליזציה המדויקת של מוקד אפילפטי שנקרא, באזור קליפת המוח האחראי על הדור של התקפים, הנמצא בדרך כלל בתוך mesial אזור של האונה הטמפורלית. עם זאת, גם באותם מקרים שבהם מוקד אפילפטי זוהה כהלכה כריתה במהלך הניתוח, מיעוט משמעותי של חולים או נשאר עם התקפים שלאחר הניתוח או חייב להיות ממוקם מתחת טיפול קפדני תרופה אנטיאפילפטית לשלוט בהתקפים. לכן, נקודת מבט חדשה התפתחה שבהם תשומת הלב כבר לא מתמקד אך ורק באזורים מבודדים, במקום אינטראקציות קליפת המוח מהווים כיום קמה ועומדת השאלה העקרונית. "רשת" גישה זו מעוגנת מושג connectome 4, אשר ממקד את תשומת לב של קשרים העצביים בין אזורים השונים ולא הדגשת התפקיד של מבנים ממודרים. פרדיגמה חדשה זו נמצאה בתורת גרפים, מסגרת מתמטית המוקדש ללימוד נכסים טופולוגי וסטטיסטיים של גרפים, הכלי המתאים להביע ממצאי היסוד שלה. תחת המבט הזה, המוח נחשב כמערכת של צמתים מחוברים על ידי קישורים 5-9 כך צמתים מיוצגים על ידי אזורים בקליפת המוח מכוסה על ידי האלקטרודות ואת הקשרים ביניהם ניתנים לפי מידת סנכרון. לפיכך, הגישה לרשת זו נעשה שימוש בניתוח הקלטות אלקטרודה פולשני סיפקה מידע חדש על מנת לקדם את ההבנה של המנגנון הבסיסי של דור תפיסה התפשטות.

בין טכניקות נוירופיזיולוגיים רבים פולשנית כעניין שבשגרה ברוב מרכזי אפילפסיה ברחבי העולם, foramen ovale אלקטרודה (האויב) שראוי לציון במיוחד. אויב הוא טכניקה חצי פולשנית כי אין צורך לבצע craniotomy, אשר מפחית סיבוכים הקשורים ניתוח 10. בנוסף, מיקומו של האויב בבור הסביבה 11 גורם להם נוח במיוחד להקלטת פעילות mesial מכמה מבנים קליפת המוח מעורבים תפיסת הדור התפשטות, כגון קליפת המוח entorhinal. לכן, השימוש בו מאזהמראה בו נפוץ בהערכת presurgical מחולי ייתכנו עמידה לתרופות. באופן מסורתי, טכניקה זו משמשת כדי לאתר פעילות irritative בצורת קוצים epileptogenic interictal ו-וגלים חדים, ויותר מכך, כדי לזהות את האזור במדויק מהופעת ההתקף mesial.

ההגדרה החדשה המוצעת של הנציבות על סיווג ו טרמינולוגיה מן הליגה הבינלאומית נגד אפילפסיה (ILAE) עולה כי התקפים מקורם בשלב כלשהו בתוך רשתות בפרט 12. יתר על כן, מספר מחקרים הראו כי התקפים נגרמים על ידי פעילות רשת לא נורמלית ולא על ידי שטח פתולוגי מבודד 13-16. ברור, נקודת המבט החדשה הזאת מחייבת ניתוח מחדש של מידע בעבר רכש בשיטות נומריות חדשות, כגון מתודולוגיה רשת מורכבת. למרות השימוש המעשי של ניתוחים אלו הוא עדיין מתחלה בפרקטיקה קלינית, מספר מחקרים הוכיחו שלהםערך 13-17.

הפרוטוקול המתואר להלן הוא השילוב של פרקטיקה קלינית מבוצעת באופן שגרתי על חולי אפילפסיה ייתכנו עמידים לתרופות עם טכניקה חדשנית של ניתוח רשתות. השיטה מאפשרת ההערכה של האבולוציה הזמנית של פרמטרי רשת mesial. ההחדרה הבילטרליים של האויב לתוך הבור הסביבה בו זמנית מתעדת את פעילות electrocortical בכמה אזורים mesial של האונה הטמפורלית. גישה לרשת מופעלת על סדרת זמן הקלטה עוקבת אחר האבולוציה הזמנית של רשתות mesial היא interictally ובמהלך ההתקפים. בדרך זו, הפרוטוקול המובא מציע דרך ייחודית כדי לחזות ולכמת אמצעים רואים את היחסים בין מספר תחומי mesial.

פרוטוקול

בפרוטוקול המתואר להלן, על שלבי 1, 2 ו -3 שייכים לשני פרוטוקולי המחקר הקליניים, אשר שניהם אחריו בקפדנות מכל מועמד ייתכנו mesial לניתוח כריתה הנבחר בלבד לפי קריטריונים קליניים. שלבי 4 ו -5 שייכים בלעדית פרוטוקול המחקר. נהלי שניהם בהתאם להנחיות של ועדת האתיקה של פרינססה דה לה החולים.

1. הליכים טרום-השתלה

  1. הסבר את הפרוצדורות למשתתף, תוך פירוט אילו נקודות מתאימות במחקר אילו הם החלים על הפרקטיקה הקלינית, בהעירו כי הליך המחקר הוא בשום אופן שינוי מהנוהל הקליני. שים לב מיוחד להסביר את הסיכונים הפוטנציאליים של ההשתלה כירורגית של אלקטרודות. השג טופס הסכמה מדעת חתם המשתתף.
  2. לכל המועמדים לניתוח כריתה, לבצע נוירולוגיות presurgical ו EXA נוירופסיכולוגייםminations 18.
    1. להעריך את המטופל על ידי טומוגרפיה ממוחשבת פוטון פליטה יחיד interictal (SPECT) עם 99 Tc-HmPAO, הדמיית תהודה מגנטית (MRI) 1.5 T ו-electroencephalography וידאו (נ-EEG) באמצעות 25 אלקטרודות הקרקפת פי 10 - המערכת הבינלאומית 20 Maudsley של פרוטוקול 18.
    2. במהלך שהיית הקלטת presurgical נ-EEG, בהדרגה להתחדד התרופות אנטיאפילפטית מהיום השני ביום הרביעי (כשליש מהמינון ליום).

2. נוהלי השרשה (כירורגיה)

  1. נהל אנטיאפילפטית תרופות טרום הניתוח, ולבצע ניתוח בהרדמה כללית (3 מ"ג / ק"ג בולוס propofol, ואחריו ב -0.2 - 0.3 מ"ג / ק"ג פנטניל 0.5 מ"ג / ק"ג rocuronium).
  2. הכנס שני נודניקים שישה-קשר עם מרחק מרכז אל מרכז 1 סנטימטר בילטרלי לתוך בורות הסביבה באמצעות הטכניקה של קירשנר 19.
    1. מניחים את o החולהn שולחן הניתוחים במצב שכיבה, עם הצוואר מורחב בעדינות 15 מעלות. הכן את לחיו של המטופל עם פתרון יוד, החל במקום החתך והקיפו כלפי חוץ, ותולה את האזור מיד סביב האתר החתך.
    2. לנקב את העור עם מחט שדרת 20-מד פי ציוני הדרך של Hartel 20: נקודת כניסה כ 3 סנטימטר לרוחב בצד ipsilateral של השליכה האוראלית לעבר נקודה מייד נחות תלמיד ipsilateral במישור הקדמי-אחורי ונקודה כ 2.5 ס"מ קדמית meatus השמיעה החיצונית במישור לרוחב.
    3. לקדם את המחט כלפי האזור של הנקב הסגלגל תחת הדרכתו fluoroscopic. השתמש הנוף הרוחבי שמספק תמונות fluoroscopy כדי לקבוע את המיקום של קצה המחט. כאשר המחט עוברת את הנקב הסגלגל, להסיר את stylet, להחליף אותו עם אלקטרודה, ולקדם אותה לתוך הבור הסביבה (איור 1A ).
  3. להעריך השתלה נכונה על-ידי הדמית fluoroscopic בחדר הניתוח 21; זה חשוב לכלול חדירת foramina של בסיס הגולגולת, כגון פיסורה מסלולית הנחה (ממוקם קדמי הנקב הסגלגל) ואת foramen הצוואר (ממוקם אחורי אליו). כזה cannulation במקומה עלול להוביל לפציעה עצבה וכלי דם רציני 22.
  4. לאחר האלקטרודות ממוקמות כראוי בבורות הסביבה, לאבטח אותם על העור עם וילונות. יתעורר החולה, ולהוביל אותו או אותה לחדר ההתאוששות.

3. רכישת הקלטות א-ו-י-ב

  1. מחזירים את החולה לחדר נ-EEG עבור שהייה של כ 5.2 ± 2.4 ימים (ממוצע ± סטיית תקן).
  2. מניח 19 אלקטרודות בהתאם למערכת 10-20 הבינלאומית.
    1. למדוד את המרחק בין nasion (גשר האף) ואת inion (בליטה העורפית) באמצעות סרט מדידה, גידולד סימן בטוש את נקודת האמצע (מיקום האלקטרודה CZ). מדוד וסמן את נקודת 10% של המרחק מעל nasion (מיקום האלקטרודה איל"ח).
      1. חזור על אותו התהליך עבור לזיז (מיקום האלקטרודה עוז), סימון המרחקים 20% מן Cz היא nasion וכיווני inion (מיקומם של האלקטרודות Fz ו PZ, בהתאמה).
    2. למדוד את המרחקים בין שתי נקודות preauricular, ולסמן את המרחקים 10% מעל נקודות preauricular על ימין ועל שמאל (אלקטרודות T3 ו- T4, בהתאמה). ואז, לסמן את המרחקים 20% מעל שניהם T3 ו- T4 בכיוון Cz להשיג את מיקומם של C3 ו- C4.
    3. צור היקף באמצעות סרט מדידה לקשר את איל"ח ועוז ב 5% של מרחקים מעל שני אלקטרודות ב FP1 (משמאל) FP2 (מימין) בחלק הקדמי ועל O1 (משמאל) O2 (מימין) בחלק האחורי.
    4. באותה ההיקף, להוסיף 10% של המרחק כלפי מעלה לכיוון inion כדי OBTAin עמדת F7, להוסיף 10% כדי להגיע T3 (זה צריך להיות ממוקם מעל קו בין נקודות preauricular), ולהוסיף עוד 10% כדי להשיג T5 (אלקטרודה O1). מארק כל עמדת אלקטרודה וחוזר על אותו התהליך עבור הזכות (גם) אלקטרודות.
    5. מדוד וסמן את הצומת (מיקום האלקטרודה F3) באמצע הדרך בין F7 ו Fz ו -20% של המרחק עולה מתחילת FP1 בכיוון F3. חזור על תהליך זה בכל רבע של ראש להשיג F4 (מול-נכון את עמדתו), P3 (Back-שמאל עמדה) ו- P4 (back-שמאל עמדה).
    6. נקי ויבש את העור. מניחים כמות מתונה של קולודיון עם ג'ל מוליך בכל כוס אלקטרודה, ומקם את אלקטרודות באזורים הכינו. יבש את קולודיון עם מייבש שיער.
  3. חבר כל האלקטרודות (קרקפת ואויבים) על ידי חוטים אל תיבת אלקטרודה, אשר מחוברת כבר ל electroencephalographer. ודא כי אותות אלקטרודה טובים, ולוודא כי אלקטרודות הקרקפת impeריקודים הם מתחת לגיל 10 קילו-אוהם באמצעות electroencephalographer.
  4. רוכשת אלקטרואנצפלוגרם הקרקפת דיגיטלי (EEG) נתונים ונתונים א-ו-י-ב ב 1,024 הרץ באמצעות electroencephalographer וידאו מסונכרן (נ-EEG), ולסנן את הנתונים באמצעות מסנן הלהקה עוברים בטווח 0.5 - 100 הרץ ומסנן Notch (50 הרץ) עם electroencephalographer.
  5. בהדרגה להסיר את תרופות אנטי-אפילפטיות, מהקומה השנייה עד היום הרביעי (כשליש מהמינון ליום) כדי להגביר את הסבירות של התקפים. צעד זה תלוי מרשם לתרופה מסוימת של כל מטופל.
  6. השתמש בשני התקפי interictal ופעילויות ictal לכ לאתר את אזורי ictogenic ידי זיהוי ערוץ אלקטרודות / שם אלמנטי epileptogenic מופיעים 23, כולל המתחם האיטי-הגל, polyspikes, ריצות של קוצים מהירים, וגלים חדים, מורכב חד-ו-איטי-גל , גלי גלים, קוצים ספייק והאיטיים חדים איטיים. רשום את הזמנים של תחילת וסוף התקף, וכןסימנים קליניים y אחרים או מופעים רלבנטיים למחקר. יש מיפוי אחד-על-אחד בין מיקום אלקטרודות בראש של מטופל מודל הראש בתוכנת EEG אשר מאפשר לזהות את אנטומית שבו פעילות epileptogenic מופיעה.
  7. כשהמחקר נגמר, להסיר את הנודניקים ביחידת V-EEG על ידי משיכתו בעדינות אותם תוך הפה של המטופל נשאר פתוח למחצה. אל תבצע הדמיה שיטתית לאחר הסרת א-ו-י-ב, למעט כאשר סימפטומים נוירולוגיים להופיע. במקרים כאלה, לבצע טומוגרפיה ממוחשבת דחופה סריקה (CT).

4. א-ו-י-ב איתותים עיבוד מקדים

  1. לייצא את הנתונים המאוחסנים על electroencephalographer ב 200 הרץ בפורמט ASCII בתקופות מתאימות אנליזה נומרית של כ -30 דקות של פעילות התקפים (המזוהות כבר על ידי נוירופיזיולוג מומחה) (תרשים 1C). הימנע תקופות המכילות חפצים, כגון פעילות חשמלית רוויה, פעילות שרירים, ודוארהתקות lectrode.
  2. פתח את הקבצים המיוצאים באמצעות כל עורך זרם UNIX, ולהסיר את כל התווים שאינם מספריים מתוך קבצי נתונים המיוצאים, ומשאיר רק חותם זמן ומתחי ערוץ. שמור את הקבצים ששונו עבור אנליזה נומרית נוספת.
    הערה: מעתה ואילך, לבצע את כל החישובים באמצעות חבילות R ממאגר R או קודי תוצרת בית (לוח 1).
  3. באמצעות תוכנת R, להתקין את חבילות R נדרשו, ולטעון את קבצי נתונים ששונו לסביבת R. להזמין את כל הערוצים, הקצאת כל אחד לעמודה מסוימת של המערך שמכיל את כל הנתונים, ביטול ערוצים ריקים התייחסות אותם להפניה באמצע קו ממוצעת (Fz + Cz + PZ) / 3.
    1. השתמש פורה המהיר להפוך אלגוריתם (פונקצית R: FFT) ואת העלילה משתנה וכתוצאה לבדוק עבור יעיל להסרת תדירות הקו (כ -50 הרץ). השתמש במישור התדר לסנן fr המזויף אחרequencies עלול לזהם את האותות.
  4. להמיר את הנתונים הטעונים לאובייקט רב משתני זמן סדרה (MTS) של 28 עמודים - 16 קרקפת 12 נודניקיות - באמצעות ts פונקצית R. מחלק את MTS להתנגד לתוך חלון זמני שאינו חופף של 5 שניות כל אחד (1,000 נקודות נתונים ב 200 הרץ) כדי להקטין את גודל הקובץ לייעל זמן חישוב.

5. חישובים לאחר עיבוד (Complex ניתוח רשת)

הערה: חישוב הצעדים המתוארים להלן בכל חלון זמני, החל מ 5 דקות לפני תחילת התקף (60 חלונות) וכלה ב 5 דקות לאחר הופעת התקף (60 חלונות), במטרה לדמיין את האבולוציה הזמנית.

  1. חישוב מדדים משתנים אחד, ספקטרלי כוח, התרגשות ואנטרופיה ספקטרלי עבור כל עמודה / ערוץ בודד מבלי לקחת בחשבון את המתאמים בין סדרות זמן שונות.
    1. חישוב רגישות (S) עבור כל נסדרת זמן פעילות oltage באמצעות קוד תוצרת בית על פי המשוואה שהציעה שינדלר 24 (ראה קובץ משלים). S> 2.5 נחשב epileptogenic, סף 17,25,26 לקבוע באופן אמפירי.
    2. עבור כל סדרת זמן הפעילות, לחשב את צפיפות ספקטרלית כוח באמצעות קוד תוצרת בית עבור דלתא (> 0.5 הרץ ו- <4 הרץ), תטא (4 - 7 הרץ), אלפא (7 - 14 הרץ), בטא (14 - 30 הרץ ) ו גמא (> 30).
    3. חישוב האנטרופיה שתנון עם קוד תוצרת בית באמצעות צפיפות ספקטרלית הכח של כל סדרת זמן במקום הסדרת זמן הסתברות המקבילה. ממוצע האנטרופיה ספקטרלי פרט הערכים (SE) המתקבלים עבור כל ערוץ על סט של אלקטרודות. אנטרופיה שתנון והסבירה בקובץ המשלים.
      הערה: ירידת SE צריכה להתפרש ירידה במספר התדרים של הספקטרום כי SE היא האנטרופיה של הספקטרום.
  2. אמצעי רשת
    לֹאE: סעיף זה מעריך את האינטראקציות בין סדרות זמן שונות אלקטרודות.
    1. חשב את הקישוריות התפקודית בין כל זוג של סדרות עתיות מתח בכל חלון זמני באמצעות הערך המוחלט של מקדם ליניארי חוצה קשר מחושב לפי אפס בפיגור (פונקצית R: CCF).
      הערה: כדי לחסל ערכים לא נציג של סנכרון, להקים סף בהתבסס על מחקרים קודמים 17,25,26. השתמש סף של 0.5 במקרה המסוים הזה.
    2. התקן את חבילת R igraph 27. יצירת אובייקט igraph ממטריצת השכנות (פונקצית R: graph.adjacency). השתמש מטריצת המתאם שהושגה בשלב הקודם, תוך ציון כי הגרף משוקלל בלתי ממוקד.
    3. בכל חלון זמני לחשב את אורך הדרך הממוצע (APL) (average.path.length פונקצית R) עבור הרשת (קרקפת + א-ו-י-ב), ועבור כל אחת מארבע-רשתות משנה: קרקפת שמאל, קרקפת ימינה, שמאלה אויב א-ו-י-ב תקין. בדוארxactly באותו אופן, לחשב את הצפיפות של קישורים (דול) (פונקצית R: graph.density), מודולריות (Mod) (פונקצית R: מודולריות) ואת מקדם ההתקבצות הממוצע (ACC) (פונקצית R: טרנזיטיביות).
    4. חזור על השלבים הקודמים 5.2.1 דרך 5.2.3 באמצעות סנכרון שלב (קוד R תוצרת בית) כאומדן של קישוריות תפקודית במקום הפונקציה-מתאם הצלב.
  3. כדי לייצג את ההשפעות הגדלות בשינויים משתנים, לחשב את ההבדל הסטנדרטי הממוצע (SMD) (פונקצית R מהאריזה MBESS: SMD), בין preictal ושלב ictal וכן בין preictal ושלב postictal.
    1. אם אקח את preictal כבסיס, בחר שלושים שניות (6 ערכים) חמש דקות לפני תחילת סימן ההתקף, כערך preictal. חלון הזמני דומה של 30 שניות ניתן לבחור בזמן ההתקף על מנת לכמת את השינוי, כבוד לבמה preictal, באמצעות SMD.
    2. באופן דומה, 5 דק 'לאחר ההתקף מסתיים, לבחור חלון זמני של 30 שניות על מנת לכמת את השינוי בשלב postictal (בגין לשלב preictal).

תוצאות

העמדה הסופית של האויב נמצאת בור הסביבה, כפי שניתן לראות הצירי sagittal MRI (איור 1 א לוחות עליונים). המגעים של הפעילות החשמלית שיא א-ו-י-ב מכמה מבנים mesial של האונה הטמפורלית (הפאנל התחתון איור 1A). לאחר הניתוח (פאנל משמאל איור 1B), החולה נשלח לחדר וידאו EEG, שבו אלקטרודות הקרקפת ממוקמות על פי עם 10 - מערכת 20 (איור 1B מימין). במהלך השהייה בחדר וידאו EEG, החולה מנוטר באופן רציף, תוך חיסכון להקלטות א-ו-י-ב קרקפת ניתוח נוספות, כמו ודיאו וקבועים חיוניים. אותות קרקפת א-ו-י-ב גלם טיפוסיים (תרשים 1C) להראות את המראה של התקף על אויב השמאל והתפשטותו קרקפת ואנשי קשר א-ו-י-ב תקין.

ייצוג של פעילות epileptogenic באמצעותהתרגשות יתר (S) (איור 2) המתאים להקלטות EEG גלם מן תרשים 1C, במהלך המעבר מן preictal אל ictal ותקופות postictal. הופעת התקף מסומנת בקו אנכי מוצק זמן (ציר x) מופנים לנקודה זו. ערך של S (רגישות)> 2.5 מיוצג פעילות irritative או epileptogenic 17,25,26. רגישות גבוהה (צבעים אדמדמים) הופיעה ראשית בעצמה גדלה על המגעים א-ו-י-ב שמאלה (LFOE). תוצאה זו היא תואמת עם אפילפסיה של אונה הטמפורלית mesial שמאל כפי הודיע ​​על ידי נוירופיזיולוג מומחה.

דינמיקה זמנית של אמצעי רשת מספר כמו גם האנטרופיה ספקטרלי (איור 3) במהלך המעבר מן preictal לשלבי ictal ו postictal, מתאים לאותו התפיסה מוצגת באיור 1C ו -2. הופעת התקף מסומנת עם גלימה מוצקהקו וזמן קאל (ציר x) מופנים לנקודה זו. במקרה זה, הרשת נבנתה על המערך השלם של אלקטרודות, כולל שתי קרקפת ואויב. ערכים דול ו- ACC היו גבוהים במהלך התקפים, עם ירידה APL ו Mod, דבר המצביע על עלייה קישוריות הכוללת. בתקופה זו גם, רמות נמוכות יותר של SE נצפו ומתמשכת לאחר התרגשות יתר (קווים אנכיים המקווקו) נעלם.

הניתוח של אמצעי הרשת ACC, דולס וגם APL ואת SE עבור כל אויב (ימין ושמאל) (איור 4) במהלך המעבר מן preictal אל ictal ושלב postictal. הופעת התקף מסומנת בקו אנכי מוצק זמן (ציר x) מופנים לנקודה זו. האבולוציה של אמצעי זה מתאים באותה תפיסת האיורים 1, 2 ו -3. Ipsilateral (שמאל) ACC mesial, דולס וגם APL הציגו מוקדם יותר ושינויים גבוהים contralaערכי teral, אשר יכול להיות מוסבר על ידי מיקומו של אזור התפרצות התקפים באונה הרקתית השמאלית. במקרה זה, Mod לא ניתן לחשב כי אף מחוזות היו זמינים.

וידאו נציג של קישוריות תפקודית (איור 5) באותה תפיסת איור 1, 2, 3, ו -4 מציג שינוי קריטי רק לאחר הופעת ההתקף (זמן 0). בשלב זה את הקישוריות בין כל האלקטרודות להגדיל באופן דרמטי, כפי שניתן לראות על ידי גידול של מספר הקישורים ואת עובי (עוצמה) של שקצות. גידול זה מתחיל בין אויב השמאל בשלב 0.1 ו -0.2, ומתפשט אל הצד הנגדי לפני שהגיע הרשת כולה.

FFT 4.3 (חבילת stats) מחשבה את Tr הפורה המהירהansform של אות.
ts 4.4 (חבילת stats) יוצרת אובייקט של סדרות עתיות רב משתנה (MTS). תדירות הדגימה צריכה להינתן.
רְגִישׁוּת 5.1.1 (תוצרת בית) פונקציה מבוססת על פונקצית R הבדל. מחשב את הערך המוחלט של השיפוע של האות ואז לנרמל אותה לתקופת בסיס הקצרה סטיית תקן. צריך להינתן סף.
צפיפות הספק ספקטרלי ספקטרלית אנטרופיה 5.1.2 (תוצרת בית) פונקציה מבוססת על ספקטרום ו R האנטרופיה פונקציות. חשב את ספקטרום ההספק מנורמל האנטרופיה שאנון של ספקטרום ההספק מנורמל
CCF 5.2.1 (חבילת בסיס) מחשבת את חוצת הקשר ליניארי של אובייקט MTS באמצעות מתאם פירסון באפס בפיגור, יצירת מטריצת מתאם. ערכים מוחלטים צריכים להיות calculגוונים.
graph.adjacency 5.2.2 (חבילת igraph) יוצרת גרף igraph, האובייקט הבסיסי המשמש את פונקציות igraph הבאות
average.path.length 5.2.3 (חבילה igraph) קובע את אורך הדרך הממוצע של הגרף, על ידי חישוב ממוצע של צעדים לאורך המסלול הקצר ביותר דרך כל הצמתים ברשת.
graph.density 5.2.3 (חבילת igraph) מחשבה את הצפיפות של קישורים של הגרף על ידי חישוב היחס בין מספר בפועל של קישורים וכל הקשרים האפשריים של הרשת.
מודולריות 5.2.3 (חבילה igraph) קובע את המודולריות של הגרף, על ידי מחשוב אשר קבוצות של צמתים מחוברים ביניהם הרבה יותר עם צמתים אחרים של הרשת
טרנזיטיביות 5.2.3 (חבילה igraph) קובע את מקדם התקבצות הממוצע של הגרף, על ידי חישוב שיעור בלוטות השכנות כי הם גם שכנים של אחד אחר
סנכרון שלב 5.2.4 (תוצרת בית) פונקציה מבוססת בתפקוד R FFT המחשב את קוהרנטיות השלב מתכוונות להשיג ערכים בין אפס ואחד
SMD 5.3 (חבילה MBESS) קובע תקן הבדל ממוצע -size אפקטים באמצעות חישוב הפרש ממוצע בין קבוצות ביחס להפרש ונקווה

טבלה 1: פונקציות R המשמש לעיבוד נתונים.

figure-results-1
איור 1: foramen ovale אלקטרודות. (א) עמדה סופית שלאויב לתוך בור הסביבה. לוחות עליונים להראות צירי (משמאל) sagittal (מימין) תמונות MRI מוצגות מיקום קשר א-ו-י-ב (חצים לבנים). דגם אנושי (פגר) עם אויב מוכנס (פנל תחתון, קשר מסומן עם חצים לבנים). (ב) התקנת א-ו-י-ב ואלקטרודות קרקפת. חולים בראש רק לאחר הניתוח הכניסה א-ו-י-ב (פאנל משמאל) במהלך השהייה וידאו EEG (פאנל מימין). (C) קלטות א-ו-י-ב וקרקפת. קומפלקס פרכוס חלקי מחולה עזב ייתכנו (5 דק 'אחרי ולפני הופעת ההתקף). RFOE1-RFOE6 מייצג תקין א-ו-י-ב # 1 עד 6 # ו LFOE1-LFOE6 מייצג שמאל א-ו-י-ב # 1 עד 6 #. הופעת התקף מסומנת על ידי קו אדום אנכי וראש חץ לבן. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-2
איור 2: ייצוג פרכוס חלקי מורכב מחולה השמאל ייתכנו לכמת ידי רגישות. סולם הצבעים מכמת את רמת הרגישות (S) עבור כל אלקטרודה. האלקטרודה הנקב הסגלגל תקין (RFOE) אלקטרודה הנקב הסגלגל שמאלה (LFOE) לייצג את הקשר של הימין foramen עזב אלקטרודות ovale (ציר y), בהתאמה. ציר ה- X מסמן את הזמן (בדקות) ביחס לתפיסת התפרצות (קו אנכי עבה) כפי שנקבע על ידי נוירופיזיולוג מומחה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-3
איור 3: רשת כולה (קרקפת + א-ו-י-ב) צעדים מן המטופל אותו ואת התפיסה אותו מהאיור 2. קדם ההתקבצות הממוצעת (ACC), אורך מסלול ממוצע (APLצפיפות קישורים), (דולס), מודולריות (Mod) ואנטרופיה ספקטרלי (SE) עבור הרשת (הקרקפת + א-ו-י-ב) מיוצגים. הקווים המקווקווים האנכיים מייצגים הרגיש (S). ציר ה- X מסמן את יחסי זמן תפיסת התפרצות (קו מוצק אנכי עבה). ממוצע נע על פני עשר חלונות ברציפות מיוצג על ידי קו שחור מוצק עבה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-4
איור 4: מדדי mesial של החולה אותו מאיור 2 ו- 3. מקדם התקבצות הממוצע (ACC), אורך מסלול ממוצע (APL), צפיפות של קישורים (דולס) ואנטרופיה ספקטרלי (SE) עבור שני השמאל foramen תקין אלקטרודות ovale (נודניק). הקווים המקווקווים האנכיים לציון רגישות. ציר ה- X מסמן את יחסי הזמן שלהופעת eizure (קו מוצק אנכי עבה). ממוצע נע על פני עשר חלונות ברציפות מיוצג על ידי קו שחור מוצק עבה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-5
איור 5: דינמי של תבנית הקישוריות במהלך פרכוס חלקי מורכב. עוצמת קישורים מיוצגת על ידי העובי של הקצוות. טיימס (מספרים נמוכים יותר) ביחס ל הופעת ההתקף (זמן 0). כל מסגרת היא 5 שניות ארוכות. שמאל ואלקטרודות נקב סגלגל תקין (L1-L6 ו R1-R6) מיוצגים על ידי עיגולי אלמוגים וכחולים, בהתאמה. שמאל ואלקטרודות קרקפת תקינות מיוצגות על ידי עיגולים כתומים ציאן, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי דownload הסרט הזה.

דיון

באופן מסורתי, אפילפסיה נחקרה תחת גישה מוכוונת אזור, אשר בודדו את החשיבות של אזורים מסוימים, בעצם אזור התפרצות ההתקף, כגורם ייחודי של התקפים. ממש לאחרונה, גישה לרשת נכונה המדגישה את החשיבות של אינטראקציות בין האזורים בקליפת המוח כבר העדיפה על פני המבט הקלסי אורינטצית אזור 13-17,28. עם זאת, הגוף הנוכחי של ראיות לאפילפסיה כמחל רשת הוא עדיין מאוד מקוטע, ועוד יש צורך במחקר. העבודה הנוכחית שואפת ולנתח מחדש נתונים שסופקו על ידי שיטות מסורתיות כמו האויב, לפי גישת הרשת המורכבת. הפרוטוקול המובא כאן מתאר צעד אחר צעד תהליך שיטתי לבצע רשת מורכבות ניתוח ספקטרלי של קלטות למחצה פולשני בחולי ייתכנו.

היישום של הטכניקה המתוארת לעיל הוכיח את התועלת של הגישה לרשת לעומת loc המסורתי יותרalized או פרספקטיבות מוכווני אזור. בעבודות האחרונות 17,29 הודגם כי, באמצעות ההליך מאוד זהה לזו המתוארת כאן, חוסר איזון קישוריות mesial בחולים ייתכנו עקשן ניכר. קישוריות mesial מצטמצם בצד ipsilateral הן במהלך 29 interictal ו ictal 17,29 שלבים. תוצאה זו לא יכולה להיות צפויה ע"י הסתכלות אך ורק באזורים בם פעילות epileptogenic מתעוררת. איכשהו זה תוצאה מפתיעה גם תוארה באמצעות תיאוריות רשת על אותות fMRI 30,31. יתר על כן, היישום של הטכניקה בשילוב של תורת הרשת א-ו-י-ב + הוכיח את השקילות של פעילות mesial במהלך התקפים תחת השפעת מקדם פעילות epileptogenic, כפי שהוא הממשל תרופתי של etomidate 32.

הטכניקה המתוארת כאן היא מסוגלת לאתר חוסר איזון רשת mesial בהקלטות interictal קצרים שנמשך לכל היותר אחד or שעות 29. בדרך זו, ירידה דרסטית את זמן הניתוח ואת השהות בבית החולים המטופל יכול להיות מושגת. בנוסף, מנקודת מבט טיפולי, את חוסר האיזון הקיים בחולי ייתכנו יכול להיות "נפתר" על ידי שימוש מושתל כרוני (על ידי נוירוכירורגים) התקנים, ככל אופן שבו הוא נעשה גירוי מוחי עמוק.

כדי להשיג תוצאות אופטימליות, באמצעות הפרטים המופיעים בפרוטוקול זה, כמה בעיות יש לשקול מראש. ראשית, השתלת האלקטרודות צריכה להתבצע על ידי נוירוכירורג מנוסה בגלל המיקום השגוי שלהם יכול לייצר השלכות נוירולוגים חמורות והקלטות מטעות. יתר על כן, הבחירה של תקופות המתאים לניתוח נוסף מסתמכת אך ורק על הפרשנות של נוירופיזיולוג של EEG הגלם; ולכן, ניסיון בניתוח EEG הקליני הוא חובה. הפורמט של הנתונים של קבצי מיוצא מן electroencephalograph תלוי Partiמותג cular; וכתוצאה מכך, כישורי תכנות טובים נדרשים להתאים את הסקריפטים לפורמטי נתונים שונים. לבסוף, על מנת להבטיח את אמינות הנתונים, בקרת איכות צריך להיות מוחל על התוצאות. אומדן ואת תוצאות חיוביות שגויות צפויים להופיע כשעובדים עם מספר גבוה של מתאמים. במקרים כאלה, שיטות סטטיסטיות כדי לשפר את הרגישות אמורה לשמש. בהקשר זה, חשוב להקים סף המתאמים להשליך ערכים שאינם נציג של סנכרון בסיסי אמיתי. לכן, בפרוטוקול זה, יתרון בין i צמתים j תישקל להתקיים אם הערך המוחלט של המתאם בין צמתים אלה הוא גדול מ -0.5, קריטריון מועסק בעבר 17,26. ספים אחרים בטווח של 0.2 עד 0.8 צריכים להיות מועסקים על מנת לאמת את התוצאות דומות על מנת להבטיח מעבר חלק מן סף אחד אל הסף הבא. בנוסף ספי, methodologie אחריםהים ניתן להשתמש כדי לקבל תוצאות אמינות, כגון תיקון Bonferroni או בדיקת נתונים פונדקאית. יתר על כן, כאשר עובדים עם נתוני ה- EEG, חשוב לזכור כי רשתות המוח הן מערכות מורכבות עם דינמיקה לא לינארית; ולכן, בנוסף קשר לינארי, אמצעי סנכרון שאינו ליניארי אחרים יש להשתמש כדי להבטיח את איכות התוצאות, כגון מידע הדדי או שלב סנכרון 33.

חישוב קישוריות ישירות אלקטרודות קרקפת, כפי שהוא מתבצע באופן חלקי בעבודה זו, כרוך כמה סיכונים. שאר הבעיה העיקרית השפעת הזיהום עקב הולכת נפח, תמיד נוכחת עם הקלטת קרקפת. אחת הדרכים להתגבר על בעיה זו היא ע"י עבודה על שטח מקורות, אלטרנטיבה מושכת המועסקים על ידי מחקרים רבים. גישה נוספת דורשת שימוש באמצעים של סנכרון אשר מקטין את הזיהום של תופעות משרעת. באמצעות סינכרון שלב (הידוע גם בשם שלב Locking ערך) אנו למזער את ההשפעה של הולכת נפח, כפי שהוא בא לידי ביטוי בכמה יצירות 34.

כמו טכניקות נוירופיזיולוגיים פולשניים אחרות, הקלטות מן האויב לא ניתן לקבל לנבדקי ביקורת, עובדה שמגבילה את השימוש של פרוטוקולי מחקר מסוימים. נתונים מהקלטות א-ו-י-ב לספק מידע רב ערך על פעילות האונה הטמפורלית mesial 17,29,35, במיוחד במהלך lateralization לצד epileptogenic בחולים ייתכנו 33. לעומת טכניקות פולשניות, בטכניקת א-ו-י-ב היא הלא-טראומטי למוח והיא כרוכה מניפולציה פשוטה יחסית, וההקלטות שלה הן באיכות גבוהה על פני תקופות זמן ארוכות 11. לעומת MRI, הקלטות א-ו-י-ב לספק רזולוציה זמן טוב יותר של פעילות electrocortical. בנוסף, אפשרויות רבות קיימים כדי לחקור אמצעים אחרים מאלה ששימשו בעבודה זו. עובדות אלה גם להגדיל את האפשרות של ניתוח הקלטות ביו מספרבּוֹ זְמַנִית. יתרונות אלה של הקלטות א-ו-י-ב בשילוב עם רשת מורכבות ניתוח ספקטרלי להפוך טכניקה זו כלי רב עוצמה עבור מחקר אפילפסיה עם יישומים פוטנציאליים בפרקטיקה הקלינית.

גילויים

למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.

תודות

עבודה זו מומנה על ידי תרומות של Instituto de Salud קרלוס השלישי, דרך PI10 / 00,160 ו PI12 / 02,839, נתמך בחלקו על ידי פדר ומן Mutua Madrileña. AS-G. המקבל של המילגה דוקטורט מ Mutua Madrileña. סימולצית 3D נוצרה באמצעות תוכנת אדם BioDigital ( www.biodigital.com ) ותוכנה מקצועית ZygoteBody (www.zygotebody.com)

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אלקטרודות Foramen OvaleAD-Tech, Racine,
ארה"ב		FO06K-SP10X-000פלטינה עם שישה מגעים 
אלקטרואנצפלוגרףXLTEK, קנדהXLT-EEG32T
מכונת MRIכללי אלקטריק
ג'נרל אלקטריק
XLTEK מכונת מפרט

מקורות

  1. Wiebe, S. Epidemiology of Temporal Lobe Epilepsy. Can J Neurol Sci. 27, Suppl. 1 6-10 (2000).
  2. Thom, M., Mathern, G. W., Cross, J. H., Bertram, E. H. Mesial temporal lobe epilepsy: How do we improve surgical outcome. Ann Neurol. 68 (4), 424-434 (2010).
  3. Tellez-Zenteno, J. F., Dhar, R., Wiebe, S. Long-term seizure outcomes following epilepsy surgery: a systematic review and meta-analysis. Brain. 128 (5), 1188-1198 (2005).
  4. Sporns, O., Tononi, G., Kotter, R. The human connectome: a structural description of the human brain. PLoS Comput Biol. 1, 42(2005).
  5. Fornito, A., Zalesky, A., Bullmore, E. Fundamentals of Brain Network Analysis. , AP Press. (2016).
  6. Wig, G. S., Schlaggar, B. L., Petersen, P. E. Concepts and principles in the analysis of brain networks. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1224, 126-146 (2011).
  7. Rubinov, M., Sporns, O. Complex network measures of brain connectivity: uses and interpretations. Neuroimage. 52, 1059-1069 (2010).
  8. Boccaletti, S., Latora, V., Moreno, Y., Chavez, M., Hwang, D. -U. Complex networks: Structure and dynamics. Phys Rep. 424, 175-308 (2006).
  9. Sporns, O., Chialvo, D. R., Kaiser, M., Hilgetag, C. C. Organization, development and function of complex brain networks. Trends Cogn Sci. 8 (9), 418-425 (2004).
  10. Pastor, J., Sola, R. G., Hernando-Requejo, V., Navarrete, E. G., Pulido, P. Morbidity associated with the use of foramen ovale electrodes. Epilepsia. 49 (3), 464-469 (2008).
  11. Wieser, H. G., Schwarz, U. Topography of foramen ovale electrodes by 3D image reconstruction. Clin Neurophysiol. 112 (11), 2053-2056 (2001).
  12. Berg, A. T., et al. Revised terminology and concepts for organization of seizures and epilepsies: Report of the ILAE Commission on Classification and Terminology, 2005-2009. Epilepsia. 51 (4), 676-685 (2010).
  13. Bertram, E. H., Xing-Zhang, D., Mangan, P., Fountain, N., Rempe, D. Functional anatomy of limbic epilepsy: a proposal for central synchronization of a diffusely hyperexcitable network. Epilepsy Res. 32, 194-205 (1998).
  14. Bartolomei, F., Wendling, F., Bellanger, J., Regis, J., Chauvel, P. Neural networks involved in temporal lobe seizures: a nonlinear regression analysis of SEEG signals interdependencies. Clin Neurophysiol. 112, 1746-1760 (2001).
  15. Spencer, S. S. Neural networks in human epilepsy: evidence of and implications for treatment. Epilepsia. 43, 219-227 (2002).
  16. Bartolomei, F., et al. Pre-ictal synchronicity in limbic networks of mesial temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res. 61, 89-104 (2004).
  17. Vega-Zelaya, L., Pastor, J., de Sola, R. G., Ortega, G. J. Disrupted Ipsilateral Network Connectivity in Temporal Lobe Epilepsy. PLoS ONE. 10 (10), 0140859(2015).
  18. Pastor, J., et al. Impact of experience on improving the surgical outcome in temporal lobe epilepsy. Rev Neurol. 41 (12), 709-716 (2005).
  19. Kirschner, M. Electrocoagulation des Ganglion Gasseri. Zentralbl Chir. 47, 2841-2843 (1932).
  20. Härtel, F. Über die intracranielle Injectionsbehandlung der Trigeminus neuralgie. Med Klin. 10, 582-584 (1914).
  21. Zampella, J. E., Brown, A. J., Azmi, H. Percutaneous techniques for trigeminal Neuralgia. Handbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery. Gandhi, D. C., Schulder, M. , Chapter: 34 (2003).
  22. Franzini, A., Ferroli, P., Messina, G., Broggi, G., et al. Surgical treatment of cranial neuralgias. Handbook of Clinical Neurology. Nappi, G., et al. , Chapter: 57 (2010).
  23. Tatum, W. O., Husain, A. M., Benbadis, S. R., Kaplan, P. W. Handbook of EEG interpretation. , Demos Medical Publishing. New York. (2008).
  24. Schindler, K., Leung, H., Elger, C. E., Lehnertz, K. Assessing seizure dynamics by analysing the correlation structure of multichannel intracranial EEG. Brain. 130 (1), 65-77 (2007).
  25. Bartolomei, F., Chauvel, P., Wendling, F. Epileptogenicity of brain structures in human temporal lobe epilepsy: a quantified study from intracerebral EEG. Brain. 131 (7), 1818-1830 (2008).
  26. Vega-Zelaya, L., Pastor, J. E., de Sola, R. G., Ortega, G. J. Inhomogeneous cortical synchronization and partial epileptic seizures. Front. Neurol. 5, 187(2014).
  27. Csardi, G., Nepusz, T. The igraph software package for complex network research. InterJournal, Complex Systems. 1695 (5), (2006).
  28. Kramer, M. A., Cash, S. S. Epilepsy as a Disorder of Cortical Network Organization. Neuroscientist. 18 (4), 360-372 (2012).
  29. Ortega, G. J., Peco, I. H., Sola, R. G., Pastor, J. Impaired mesial synchronization in temporal lobe epilepsy. Clin Neurophysiol. 122 (6), 1106-1116 (2011).
  30. Bettus, G., et al. Decreased basal fMRI functional connectivity in epileptogenic networks and contralateral compensatory mechanisms. Hum Brain Mapp. 30 (5), 1580-1591 (2009).
  31. Pereira, F. R., et al. Asymmetrical hippocampal connectivity in mesial temporal lobe epilepsy: evidence from resting state fMRI. BMC Neurosci. 11, 66(2010).
  32. Vega-Zelaya, L., Pastor, J., Tormo, I., de Sola, R. G., Ortega, G. J. Assessing the equivalence between etomidate and seizure network dynamics in temporal lobe epilepsy. Clin Neurophysiol. 127 (1), 169-178 (2011).
  33. Pastor, J., Sola, R. G., Ortega, G. J. Hyper-Synchronization, De-Synchronization, Synchronization and Seizures. Epilepsy - Histological, Electroencephalographic and Psychological Aspects. Stevanovic, D. , Chapter 6 (2012).
  34. Stam, C. J., Nolte, G., Daffertshofer, A. Phase lag index: assessment of functional connectivity from multi channel EEG and MEG with diminished bias from common sources. Hum Bran Mapp. 28 (11), 1178-1193 (2007).
  35. Pastor, J., Sola, R. G. Utility of foramen ovale electrodes in temporal lobe epilepsy surgery. Recent Advances in Epilepsy. , 1 Global Research Network. Kerala, India. 1-8 (2008).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

EEG
ניתוח רשת של הקלטות אלקטרודה foramen ovale בחולים עמידים בפני תרופות Temporal Lobe אפילפסיה
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.