Name: Interictale oscillazioni ad alta frequenza rilevata con simultanea Magnetoencefalografia e elettroencefalografia come biomarker di Pediatric Epilepsy (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: Scopri la metodologia non invasiva per rilevare e localizzare oscillazioni ad alta frequenza in pazienti pediatrici con epilessia farmacoresistente utilizzando EEG e MEG simultanei. Questa tecnica aiuta a identificare la zona epilettogena prima dell'intervento chirurgico.

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Questo lavoro è supportato dal Programma di Sovvenzioni per la Ricerca della Fondazione per l'Epilessia e dall'American Epilepsy Society e dalla Faculty Career Development Fellowship della Harvard Medical School, Office for Faculty Development.

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

prove convergenti da studi su animali e umani ha dimostrato che HFO sono un nuovo biomarker potenziale per il tessuto epilettogena. Nonostante questa evidenza, HFO hanno un uso molto limitato nella pratica clinica per la diagnosi o il monitoraggio di epilessia, soprattutto perché: (i) non esiste una definizione formale e globale per HFO; (Ii) diversi gruppi di ricerca utilizzano una metodologia diversa per la registrazione e l&#39;analisi dei dati; (Iii) la rilevazione non invasiva di HFO con tecniche di neuroimaging è impegnativo; e (iv) il processo di riesame di HFO richiede tempo e poco pratico, soprattutto per EEG multicanale o registrazioni MEG con un elevato numero di sensori. Nel tentativo di fornire una metodologia globale standardizzata che promuove l&#39;uso sistematico di HFO nella pratica clinica, la metodologia che è seguito all&#39;ospedale dei bambini di Boston per la registrazione non invasiva, il rilevamento e la localizzazione di HFO interictali da pazienti pediatrici con epilessia è presentato. Representative risultati di HFO rilevati con il cuoio capelluto simultanea EEG e MEG da due bambini con epilessia refrattaria medicalmente sono anche presentati. Passaggi critici all&#39;interno del protocollo La metodologia proposta prevede i seguenti passaggi critici: (i) le prestazioni di EEG e MEG registrazioni simultanee di attività interictale da pazienti pediatrici alta Signal-to-Noise-Ratio (SNR) con epilessia medicalmente refrattaria (passi 2.1.1 e 2.1.2 ); (Ii) la pre-elaborazione accurata e la selezione di dati con scariche interictali (passi 3.1 e 3.2); (Iii) la revisione visiva dei HFO eventi identificati con alta specificità (i punti 4.3.1, 4.3.2 e 4.3.3); e (iv) la localizzazione affidabile delle HFO utilizzando un metodo di localizzazione appropriata (passo 5.2). La fase più critica in questo protocollo è la revisione visiva degli eventi HFO identificati dal rilevatore automatico. Una revisione rigorosa delle HFO rilevate automaticamente è crucial scartare HFO di origine non cerebrali. Tuttavia, stanchezza o distrazione del revisore umano durante l&#39;ispezione visiva del multicanale EEG e MEG dati possono portare ad errori, riducendo la specificità del processo di rilevamento. Modifiche e risoluzione dei problemi Evitiamo l&#39;uso della proiezione segnale spaziale (SSP) e metodi 72,73 Signal spazio Separation (SSS) per garantire che non vi era alcuna distorsione dell&#39;attività HFO dalla loro applicazione. Questi metodi sono spesso utilizzati dalla maggior parte degli utenti del fornitore particolare MEG per sopprimere interferenze esterne e per correggere i movimenti della testa 72. Ulteriori studi sono necessari per assicurare che l&#39;applicazione di questi metodi non influiscono o distorcere l&#39;attività HFO o non producono effetti spuri che possono assomigliare HFO umani. Le modifiche secondarie di soglia minima del punteggio z dell&#39;inviluppo del segnale (fase 4.1.1.3) e la soglia di acvalori coltiva- (step 5.2.6) possono essere necessari per migliorare la sensibilità dell&#39;algoritmo nella rilevazione di HFO e limitare la localizzazione della zona HFO in una zona più focale. Limitazioni della tecnica Il metodo descritto presenta limitazioni che dovrebbero essere ulteriormente affrontati in studi futuri. In primo luogo, non considera HFO che si verificano solo nei segnali MEG o EEG, e non include il rilevamento automatico dei HFO nei segnali MEG, il che implica che alcuni attuale basso SNR MEG HFO potrebbe sfuggire ispezione visiva 74. Inoltre, la sensibilità e la specificità del metodo proposto per rilevare le HFO e la sua capacità di localizzare loro con elevata precisione devono essere convalidati con le registrazioni simultanee di cuoio capelluto EEG, MEG, e es: non 75. I nostri dati hanno dimostrato che singoli ECDs indicavano una zona irritativa estesa rispetto alla zona HFO focale. Tuttavia, quando i ECDs sono stati mediati, poi la locatio dipolon era abbastanza vicino alla zona HFO sia per i pazienti. I nostri dati sono indicativi della specificità dei 2 metodi che mostra una possibile maggiore specificità della zona HFO per epilettogenicità (in particolare per il paziente 2 per i quali la zona HFO stato sovrappone al SOZ) rispetto alla zona irritativa, anche se conclusioni sicure non è possibile trarre da tale una piccola coorte di pazienti. Ancora più importante, la localizzazione delle sorgenti HFO non implica direttamente localizzare il EZ che è responsabile per le convulsioni. I nostri risultati devono essere convalidati in base al risultato della chirurgia dell&#39;epilessia che abbiamo intenzione di fare in un futuro studio. Infine, per registrare i dati EEG, un sistema 70-canale è stato utilizzato. Tuttavia, nella maggior parte dei centri di pratica clinica standard di EEG è utilizzato che registra i dati provenienti da 19 elettrodi posizionati secondo il 10 - 20 del sistema. Altri sistemi EEG pediatrici avanzati con molto più elevato numero di canali (fino a 256) sono attualmente disponibili sul mercato. L&#39;uso di questi sistemi può migliorare ulteriormente tegli la localizzazione accuratezza della zona HFO rilevato con il cuoio capelluto EEG. Importanza della tecnica rispetto ai metodi esistenti / alternativi Per la nostra migliore conoscenza, questo è il primo studio che riporta la localizzazione non invasiva di HFO interictali con EEG e MEG simultaneo, e anche indaga la concordanza dei risultati della localizzazione con quelli da registrazioni intracraniche. Il non invasiva di registrazione, il rilevamento e la localizzazione di HFO è impegnativo. Questo perché HFO sono segnali molto deboli generati da piccole regioni cerebrali dell&#39;ordine di millimetri cubi 16,76 e inoltre ostacolato dal rumore e attività cerebrale sfondo. Un recente studio ha proposto che HFO registrati in modo non invasivo con il cuoio capelluto EEG rappresentano la somma di attività di molteplici focale spazialmente distribuito e sorgenti coerenti 60. Finora pochi studi 28,29,37,38,60 sono riusciti a dimostrare che HFO può essere rilevato in modo non invasivo con scalp EEG e MEG; ancora meno localizzato questa attività, risolvendo il problema inverso 37-38. Qui, la prova di HFO interictali sono presentati che sono stati rilevati con il cuoio capelluto simultanea EEG e MEG da due pazienti pediatrici affetti da epilessia. HFO sono stati localizzati utilizzando un quadro descritto in precedenza 38. I dati rappresentativi suggeriscono che la localizzazione non invasiva di HFO interictali è fattibile utilizzando tecniche di imaging sorgente eseguite su entrambi cuoio capelluto EEG o registrazioni MEG, supponendo che una tecnica di localizzazione appropriata viene utilizzato. Ciò è in linea con un precedente studio che ha utilizzato una struttura fantasma che assomiglia HFO generatori, il che indica che HFO possono essere non invasivo rilevati e accuratamente localizzati con MEG 32. Il rilevamento e l&#39;etichettatura di HFO interictali è tradizionalmente eseguita attraverso l&#39;ispezione visiva dei dati da parte di esperti EEG umani. Anche se questo approccio è spesso Regarded come il gold standard, che presenta gravi limitazioni dal momento che ha scarsa affidabilità inter-revisore 77,78, e non è applicabile alle grandi MEG e EEG set di dati con elevato numero di sensori. Fondamentale per l&#39;applicazione di HFO nella pratica clinica è lo sviluppo di algoritmi che rilevano le HFO automaticamente da registrazioni cuoio capelluto riducendo la necessità di intervento umano. L&#39;identificazione visiva di HFO cuoio capelluto è in realtà molto impegnativo a causa di: (i) il basso SNR di HFO sul cuoio capelluto; (Ii) i tassi più bassi di HFO nelle registrazioni del cuoio capelluto rispetto a quelli intracranici, il che implica l&#39;analisi dei tempi di registrazione più lunghi; e (iii) l&#39;elevato numero di canali da analizzare, particolarmente in alta densità EEG o MEG. Diversi algoritmi per il rilevamento automatico e semi-automatica di HFO sono stati proposti negli ultimi dieci anni 54. Rilevatori anteriore invocato soglie nel dominio del tempo, al fine di identificare gli eventi che possono essere distinte da sfondo costante attività 49,80. I recenti progressi suggeriscono anche che incorpora informazioni dal dominio della frequenza, partendo dal presupposto che un HFO deve apparire come un evento di breve durata con un picco spettrale isolato ad una frequenza di 50,56,81 distinta. metodi semi-automatici sembrano essere l&#39;approccio più appropriato per l&#39;applicazione di HFO nella pratica clinica. Questi metodi implicano 2 fasi: (i) di rilevazione automatica iniziale di eventi che ha alta sensibilità, e (ii) revisione visiva di eventi da un esperto, che ha alta specificità. Questo approccio fornisce maggiore specificità rispetto ai metodi completamente automatizzati e assicura che gli eventi recensiti finali sono HFO reali di origine cerebrale. Qui, un metodo semi-automatico viene presentato che consente il rilevamento di HFO da interictale cuoio capelluto EEG e MEG registrazioni. Il metodo proposto estende tecniche per la rilevazione di HFO dal cuoio capelluto EEG 60 precedentemente descritto incorporando nei criteri di identificazione due importCaratteristiche ant: (i) l&#39;analisi automatica tempo-frequenza degli eventi HFO; e (ii) il concorso temporale degli eventi HFO in entrambe le registrazioni MEG e EEG. Le future applicazioni o direzioni Dopo aver imparato questa tecnica La localizzazione affidabile di HFO con metodi neuroimaging non invasivi, come ad esempio il cuoio capelluto EEG e MEG, è critica. Mastering, migliorando, e convalidare il protocollo proposto fornirà i medici con un affidabile, biomarcatore non invasivo registrabile per l&#39;identificazione del EZ. Lo sviluppo di tale biomarcatore ha il potenziale per ridurre la necessità di monitoraggio a lungo termine e le registrazioni intracraniche invasive che portano a un significativo miglioramento della procedura di valutazione pre-chirurgica nei pazienti pediatrici. Sarebbe non solo aiuto per identificare il tessuto epilettogena per un intervento chirurgico, ma sarebbe anche permettere diagnosi differenziale definitiva di epilessia di crisi epilettiche sintomatiche acute, che richiedono una completamente diffenoleggiare approccio di trattamento, e da convulsioni epilettiche non risparmiando la necessità di un monitoraggio a lungo termine in alcuni pazienti. Inoltre, questo potrebbe consentire la valutazione della efficacia degli interventi terapeutici, senza attesa di un altro sequestro a verificarsi.

Epilessia pediatrica è un disturbo neurologico comune con un tasso di prevalenza di 4-6 per 1.000 bambini 1. Si può avere un forte impatto sullo sviluppo dei bambini 2 e può influenzare in modo significativo la loro vita adulta. Studi di follow-up a lungo termine in epilessia ad esordio infantile indicano che circa il 30% dei pazienti affetti da epilessia intrattabile diventare medico 3-6, e di solito richiedono un intervento chirurgico epilettica resettiva. In molti di questi pazienti, la chirurgia dell&#39;epilessia porta ad una significativa riduzione della frequenza delle crisi e spesso alla libertà di sequestro. Per avere successo, la chirurgia dell&#39;epilessia deve raggiungere uno stato libero da crisi con il minimo o nessun deficit funzionali. Questo richiede un&#39;attenta delineazione della zona epilettogena (EZ) 7, l&#39; &#39;area della corteccia che è indispensabile per la generazione di crisi epilettiche&#39; 8. L&#39;EZ non può essere misurato direttamente; la sua posizione è stimata sulla base dei dati concordanti provenienti da una moltitudine di prove that identificare altre zone corticali. Invasiva elettroencefalografia intracranica (es: non) serve come il gold standard per la localizzazione della zona di sequestro insorgenza (SOZ), la regione in cui le crisi sono generati e hanno origine sulle registrazioni ictali. Tuttavia es: non è costoso, affidamento sulla collaborazione del bambino, comporta qualche rischio di infezione e sanguinamento 9, e può indurre ulteriore danno neurologico durante l&#39;impianto 10. Inoltre, le registrazioni possono portare a conclusioni errate da vaste aree del cervello sono esplorato. Così, un robusto biomarker prechirurgica che aiuta nella identificazione del EZ è necessario per il successo del trattamento dell&#39;epilessia chirurgico. HFO patologici (80 - 500 Hz) 11,12 sono emersi negli ultimi dieci anni come biomarker per l&#39;identificazione del tessuto epilettogena che può migliorare la diagnosi preoperatoria e il risultato chirurgico di pazienti con epilessia 13. Rapporti con microElettrodi combinati con elettrodi di profondità EEG hanno mostrato la presenza di HFO in pazienti con epilessia. HFO sono stati trovati anche utilizzando macroelectrodes standard durante lo ictale e periodi interictali. Recenti studi hanno dimostrato che HFO identificano il SOZ con maggiore sensibilità e specificità rispetto alla zona irritativa 14,15, la zona che genera gli IED, e che la rimozione chirurgica del tessuto HFO generatrice correla con risultati migliori rispetto alla rimozione del SOZ o la zona irritativa 15. HFO sono comunemente classificati come increspature (80 - 250 Hz) o ondulazioni veloci (250 - 500 Hz). Increspature veloci sono stati più strettamente legati all&#39;attività patologica e alla localizzazione del SOZ 16, ma le indagini di registrazioni intracranici umane indicano che entrambe le increspature e ondulazioni rapido aumento nelle regioni epileptogenic 17. Nonostante questi risultati promettenti, HFO non sono ancora adatti per la diagnosi o il monitoraggio diepilessia nella pratica clinica. barriere primarie rimangono: (i) la mancanza di una definizione formale e globale per HFO; (Ii) il conseguente eterogeneità del metodologica approcci utilizzati per il loro studio; e (iii) le difficoltà pratiche per individuare e localizzare in maniera non invasiva dalle registrazioni del cuoio capelluto. Quest&#39;ultimo deriva dal fatto che gli elettrodi sono lontani dalla sorgente del segnale, il segnale potrebbe essere offuscata dal rumore di fondo e l&#39;attività muscolare, e il segnale potrebbe essere distorti dal cuoio capelluto o fontanelle e suture del cranio, soprattutto in pazienti neonati. Inoltre, è difficile distinguere tra normali e anormali HFO 18,19 poiché entrambe le increspature e ondulazioni veloci sono presenti anche in normale tessuto cerebrale umano 20. I primi studi hanno riportato HFO in cuoio EEG in solo una piccola (0,2-3,4%) porzione di pazienti con epilessia 21-23. Tuttavia, recenti studi hanno dimostrato che HFO possono essere rilevati in modo non invasivo con il cuoio capelluto EEG. Ictally, HFOs sono stati segnalati al momento della comparsa di spasmi epilettici nei bambini (50 - 100 Hz 24, 40-120 Hz 25), così come al momento della comparsa di convulsioni toniche nella sindrome di Lennox-Gastaut (50 - 100 Hz) 26. HFO interictale (70 - 200 Hz) sono stati osservati sul cuoio capelluto EEG nei bambini con il sonno indotto stato elettrico epilettico 27. Poi, HFO interictali (80 - 200 Hz) sono stati identificati nel EEG cuoio dei pazienti con epilessia focale con tassi più elevati all&#39;interno del SOZ 28. È interessante notare che, HFO erano più frequenti nei pazienti con un elevato numero di scariche epilettiformi interictali (IED), e sono stati trovati per essere più specifici rispetto IED per la SOZ 29, mettendo in evidenza la relazione di HFO con epilettogenicità. MEG sembra presentare vantaggi significativi rispetto al cuoio capelluto EEG per il rilevamento non invasivo e localizzazione di HFO: (i) attività alta frequenza in MEG è meno suscettibile di EEG alla contaminazione da muscolareattività di 30-31, (ii) i segnali MEG non vengano alterate mediante cranio conduttività e meno distorto di EEG per regioni non fuse dell&#39;osso cranico, come fontanella o di sutura, e (iii) array di sensori MEG hanno una maggiore densità rispetto a EEG che si affaccia sempre il problema del sale ponti tra elettrodi quando la testa è piccola, come con i bambini. Prove da costruzioni fantasma che simulano HFO generatori suggerito che HFO possono essere rilevati e localizzati con elevata precisione di localizzazione (2-3 mm) con MEG 32. Diversi studi recenti hanno riportato HFO nei segnali MEG registrati da pazienti con epilessia nella banda di frequenza di ripple 33-38. Analisi tempo-frequenza è dimostrato che i dati MEG contengono componenti ad alta frequenza sono collegati con la EZ 33-36. Tuttavia, solo pochi studi hanno identificato HFO interictali come eventi visibili in piedi fuori del segnale di fondo nel dominio del tempo, come in genere fatto con es: non 37-38. Van Klink et al. 37 rilevato HFO nella banda ondulazione utilizzando canali virtuali costruiti con tecniche di beamforming sulla base di informazioni spaziali ottenute da IED. Von Ellenrieder et al. 38 rilevato HFO in segnali MEG dai sensori fisici indipendentemente dalle IED e usato l&#39;entropia massima sul metodo Media (MEM) per localizzare le loro fonti e di indagare la loro correlazione con l&#39;EZ. Rampp et al. (2010) rivelò anche epilettici oscillazioni ad alta gamma con MEG, che erano spike-bloccato o spike-indipendenti, e localizzata questa attività con il minimo-norma analisi fonte 39. Essi hanno scoperto che le caratteristiche di queste oscillazioni veloci (ad esempio, chiara insorgenza di media full-band e massima ampiezza delle oscillazioni) sono stati fortemente associati con il SOZ. HFO sono state rilevate anche con MEG durante l&#39;attività ictale in pazienti pediatrici con Sindrome di West 40. Tuttavia, MEG presenta alcune limitazioni distinti rispetto al cuoio capelluto EEG: (i) è insensitive fonti che hanno un orientamento radiale rispetto al centro della testa, (ii) non consente registrazioni lunghe che aumentano la possibilità di rilevare e registrare eventi ictali, e (iii) i suoi sensori non può conformarsi alla forma della testa di ogni individuo in quanto il casco e sensore matrice all&#39;interno del casco sono tutti fissi in forma. Così, la configurazione ideale che massimizza la possibilità di rilevare e localizzare l&#39;attività epilettogena è combinando le informazioni sia da EEG cuoio capelluto e MEG. In questo studio, ci proponiamo di illustrare la metodologia che seguiamo per la rilevazione non invasiva di HFO interictali utilizzando registrazioni simultanee di cuoio capelluto EEG e MEG da pazienti pediatrici con epilessia refrattaria medico. Vi presentiamo la messa a punto delle registrazioni e la pipeline di analisi dei dati utilizzando un metodo semi-automatico che abbiamo sviluppato per la rilevazione di eventi HFO nei dati simultanei MEG e EEG. Infine, si presentano anche la localizzazione delsottostante generatori di HFO cuoio capelluto, ottenuti risolvendo il problema inverso, e confrontarlo con il SOZ come questo è stato definito dai epileptologists.

<table><tbody><tr><td>Sistema MEG VectorView</td><td>Elekta-Neuromag, Finlandia</td><td></td><td>Sistema MEG</td></tr><tr><td>Camera schermata magenticamente</td><td>Imedco, Hagendorf, Svizzera</td><td></td> Sistema EEG <td>MSR a tre strati</td></tr><tr><td></td><td>Elekta-Neuromag, Finlandia</td><td></td><td>Sistema EEG a 70 canali</td></tr><tr><td>Digitalizzatore 3D</td><td>Polhemus, Colchester, VT</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

interictale oscillazioni ad alta frequenza rilevata con simultanea magnetoencefalografia e elettroencefalografia come biomarker di pediatric epilepsy

Interictal High Frequency Oscillations Detected with Simultaneous Magnetoencephalography and Electroencephalography as Biomarker of Pediatric Epilepsy

Fondamentale per il successo della chirurgia dell&#39;epilessia è la disponibilità di un biomarker robusto che identifica la zona epilettogena (EZ). Oscillazioni ad alta frequenza (HFO) sono emersi come potenziali biomarcatori preoperatori per l&#39;identificazione del EZ oltre a interictale epilettiformi scarichi (IED) e l&#39;attività ictale. Anche se sono promettenti per localizzare l&#39;EZ, essi non sono ancora adatti per la diagnosi o il monitoraggio di epilessia nella pratica clinica. barriere primarie rimangono: la mancanza di una definizione formale e globale per HFO; la conseguente eterogeneità degli approcci metodologici utilizzati per il loro studio; e le difficoltà pratiche per individuare e localizzare in maniera non invasiva dalle registrazioni del cuoio capelluto. Qui, vi presentiamo una metodologia per la registrazione, il rilevamento e la localizzazione di HFO interictali da pazienti pediatrici con epilessia refrattaria. Riportiamo i dati rappresentativi di HFO rilevati in modo non invasivo da interictale cuoio capelluto EEG e MEG da due bambinisottoposti a chirurgia. I generatori di fondo della HFO sono stati localizzati da risolvere il problema inverso e la loro localizzazione è stato confrontato con l&#39;esordio Zona sequestro (SOZ) come questo è stato definito dai epileptologists. Sia per i pazienti, interictale epilettogena scarichi (IED) e HFO sono stati localizzati con immagini sorgente in posizioni concordanti. Per un paziente, dati intracranica EEG (es: non) erano anche disponibili. Per questo paziente, abbiamo scoperto che la localizzazione HFO è stato concorde tra i metodi non invasivi e invasivi. Il confronto tra es: non con i risultati di registrazioni del cuoio capelluto servita per convalidare questi risultati. Per la nostra migliore conoscenza, questo è il primo studio che presenta la localizzazione fonte di HFO del cuoio capelluto da simultanei registrazioni EEG e MEG confrontando i risultati con registrazioni invasive. Questi risultati suggeriscono che HFO possono essere rilevati in modo affidabile e localizzati in modo non invasivo con il cuoio capelluto EEG e MEG. Concludiamo che la localizzazione non invasiva di intericTal HFO potrebbe migliorare in modo significativo la valutazione pre-chirurgica per i pazienti pediatrici con epilessia.

I pazienti pediatrici con epilessia refrattaria sono stati reclutati dalla clinica Epilessia del pediatrico di Boston (Boston, USA). Qui, i dati rappresentativi di 2 pazienti vengono presentati: una ragazza di 15 anni con encefalomalacia del diritto dell&#39;arteria cerebrale media (MCA) regione (paziente 1), e un 11-anno-vecchio ragazzo con parietale sinistro / encefalomalacia temporale superiore ( paziente 2). I dati sono stati raccolti come parte del loro iter pre-chirurgica per un intervento chirurgico. Simultanee registrazioni MEG e EEG sono stati eseguiti presso il Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging. Sia per i pazienti, HFO sono stati identificati nella banda di frequenza di ripple (80 - 150 Hz) che si verificano in entrambi EEG e MEG e IED sovrastanti. Figura 4 presenta 10 s di cuoio simultanea EEG e MEG dati con attività interictale (pannelli superiori) da paziente 1. La stessa figura riporta anche unn tempo prolungato porzione in scala (2 s) dei segnali, che mostra le HFO rilevati nel dominio del tempo (pannelli centrali) e nel piano tempo-frequenza (pannello inferiore). Questo paziente ha mostrato un tasso di 8,8 HFO / min. Per chiarezza, la visualizzazione del piano tempo-frequenza è impedito di 80 - 150 Hz perché nessuna attività di primo piano è stato osservato per frequenze superiori a 150 Hz. Nel paziente 1, il riconoscimento automatico identificato 248 HFO eventi all&#39;interno di 8.65 min di registrazioni. Dopo la revisione visiva degli eventi rilevati, 76 eventi sono stati tenuti che sono stati considerati veri HFO, ottenendo un tasso di 8,8 HFO / min. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig4.jpg" /> Figura 4: HFO sovrapposto IED rilevati dal cuoio capelluto EEG e MEG. Pannello superiore: IED da paziente 1 rilevati dal cuoio capelluto EEG (a sinistra) e MEG (a destra). 10 s di dati filtrati 1-70 Hz. Pannello centrale: visualizzazione della scala di tempo prolungato (2 s) dei dati di EEG e MEG evidenziato con sfondo grigio nel pannello superiore. I dati sono filtrati 80-150 Hz. Pannello inferiore: piano tempo-frequenza di 2 rappresentative EEG e MEG canali. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 5 presenta i risultati HFO localizzazione di paziente 1 sia da EEG cuoio capelluto e MEG. Entrambe le tecniche localizzati i HFO in prossimità della lesione in una posizione vicino alla destra giunzione temporo-parietale. MEG e EEG presentati leggermente diversi risultati localizzazione: attività MEG era situato più anteriormente rispetto a EEG e più vicino al contorno posteriore della lesione. La distanza tra i due massimi di attività WMem per il MEG e EEG era 15.0 mm. HFO localization era anche adiacente alla zona irritativi come questo è stato definito da MEG. La distanza euclidea tra le ECDs medi e l&#39;attività massima WMem 18,7 mm per il MEG e 28,0 millimetri per l&#39;EEG cuoio capelluto. Per paziente 2, abbiamo identificato 8 min di dati durante onde lente non-REM del sonno con IED e artefatti minimi che abbiamo usato per l&#39;analisi HFO. Il numero di HFO cuoio capelluto era significativamente inferiore a quello del paziente 1 che mostra un tasso di 0,4 HFO / min. Figura 6 presenta i risultati di localizzazione fonte di HFO cuoio capelluto per MEG e del cuoio capelluto EEG, i IED localizzate da MEG utilizzando ECDs, e la posizione del HFO rilevati da es: non. La distanza tra il 2 massimi di attività WMem per il MEG e EEG era 16.4 mm. La distanza tra le ECDs medi e l&#39;attività massima WMem 10,9 mm per il MEG ei 24,1 mm per il EEG. La zona HFO identificato in modo non invasivo per il cuoio capelluto EEG e MEG era nello stesso luogo in cui gli HFO erano identified invasivo con es: non. Gli elettrodi con il maggior numero di HFO erano LA51, LA52 e LA53, come mostrato in figura 6, la cui localizzazione sia concorde dell&#39;attività HFO localizzata non invasivo. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig5.jpg" /> Figura 5: Localizzazione di HFO e IED. Zona HFO localizzato utilizzando il WMem con MEG e EEG da paziente 1 sovrapposto sulla risonanza magnetica del paziente (a sinistra). La mappa HFO rappresenta la media dei valori di attivazione normalizzati thresholded a 60% dell&#39;attività massima. IED localizzati da ECDs con MEG (a destra). Le posizioni e gli orientamenti dei ECDs sono indicati in ciano. Il triangolo viola indica la posizione dei ECDs medi (46 ECDs), e il rettangolo rosso la posizione del ECD da IED medi (28 IED). Per la media dei IED, abbiamo identificatopicchi con morfologia simile. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig6.jpg" /> Figura 6: La concordanza spaziale tra l&#39;HFO di zona localizzata in modo non invasivo con cuoio capelluto EEG e MEG, la zona irritativa, e l&#39;HFO di zona localizzata invasivo con es: non. Pannelli superiori: Localizzazione di HFO da paziente 2 con il cuoio capelluto EEG (a sinistra) e MEG (al centro), e la localizzazione di IED con MEG (a destra) sovrapposti alla risonanza magnetica del paziente. La mappa HFO rappresenta la media dei valori di attivazione normalizzati thresholded a 60% dell&#39;attività massima. circoli e bar Ciano indicano le posizioni e gli orientamenti del ECDs. Il triangolo viola indica la posizione dei ECDs mediate (30 ECDs), e il rettangolo rosso tegli posizione del ECD da IED medi (21 IED). Pannelli inferiori: Localizzazione di HFO a es: non (a sinistra) e 2 s di registrazioni dai canali con il più alto tasso di HFO. elettrodi impiantati vengono visualizzati sul MRI del paziente. La posizione degli elettrodi si ottiene co-registrazione del post-impiantato tomografia computerizzata (CT) e immagini RM. Gli elettrodi con il più alto tasso di HFO sono evidenziati sulla mappa della griglia impiantato sulla corteccia del paziente. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> I risultati rappresentativi qui presentati indicano l&#39;uso potenziale della tecnica descritta in ambito clinico per l&#39;individuazione non invasiva e la localizzazione di HFO durante la valutazione pre-chirurgica di pazienti pediatrici con epilessia refrattaria medico. Sia per i pazienti, HFO erano localized concordanti per il cuoio capelluto EEG e MEG (vedi Figura 5). Differenze di localizzazione di pochi millimetri può essere attribuito alla capacità di localizzazione superiore di alta densità MEG rispetto al cuoio capelluto EEG 70, o possono rappresentare diversi generatori di base 71. La localizzazione è anche concorde con la zona irritativa come questo è stato definito da MEG (vedere Figura 5 - destra del pannello). Nel paziente 2, i dati es: non erano inoltre disponibili. La zona HFO localizzato in modo non invasivo con il cuoio capelluto EEG e MEG era concorde con la zona HFO definito invasivo con es: non (vedi figura 6). I risultati del metodo proposto possono guidare il posizionamento delle griglie durante chirurgia dell&#39;epilessia per il potenziale identificazione del EZ.

Oscillazioni ad alta frequenza (HFO) sono emersi come biomarcatori preoperatori per l&#39;identificazione della zona epilettogena in pazienti pediatrici affetti da epilessia refrattaria medico. Una metodologia per la registrazione non invasiva, il rilevamento e la localizzazione di HFO con cuoio simultanea elettroencefalografia (EEG) e magnetoencefalografia (MEG) è presentato.

Interictale oscillazioni ad alta frequenza rilevata con simultanea Magnetoencefalografia e elettroencefalografia come biomarker di Pediatric Epilepsy

Crucial to the success of epilepsy surgery is the availability of a robust biomarker that identifies the Epileptogenic Zone (EZ). High Frequency ...

L'obiettivo generale di questo protocollo è fornire una metodologia standardizzata per la registrazione, il rilevamento e la localizzazione non invasivi e attendibili delle oscillazioni ad alta frequenza intercritiche da pazienti pediatrici affetti da epilessia farmacoresistente, utilizzando contemporaneamente elettroencefalografia da scalp e magnetoencefalografia. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nell’epilessia pediatrica, come ad esempio quale area cerebrale sia epilettogenica e debba essere resecata durante un intervento chirurgico. Il principale vantaggio di questa tecnica è che consente la localizzazione non invasiva dell’area che genera oscillazioni ad alta frequenza nel cervello dei bambini con epilessia.Diversi studi hanno dimostrato che le oscillazioni ad alta frequenza possono essere rilevate in modo non invasivo mediante EEG da cupola e MEG, ma soltanto pochi studi ne localizzano i generatori a livello sorgente. Presentiamo la localizzazione dei generatori sottostanti delle oscillazioni ad alta frequenza ottenuta risolvendo il problema inverso e la confrontiamo con quella determinata dall'epilettologo. Iniziare posizionando il casco di elettroencefalografia o EEG sulla testa del paziente secondo il sistema internazionale 10-20.Pulire la pelle nella zona in cui si posiziona ciascun elettrodo, spostare i capelli e applicare quindi il gel per ogni elettrodo. Successivamente, posizionare l'elettrodo di terra e quello di riferimento sulla testa del paziente. Collegare ulteriori elettrodi per la misurazione dell'elettrococleografia orizzontale e verticale, dell'EOG, dell'elettrocardiografia, ECG, dell'elettromiografia, EMG, e di ulteriori elettrodi EEG in posizioni che coprono le regioni temporali.Quindi, utilizzare un EEG-o-meter per misurare l'impedenza di ciascun elettrodo. Se l'impedenza è superiore a 10 kiloohm, pulire nuovamente la pelle e assicurarsi che diminuisca al di sotto di 10 kiloohm. Posizionare quattro bobine HPI sul berretto EEG.Utilizzare il digitalizzatore per ottenere le posizioni dei punti fiduciali anatomici, inclusi i punti pre-auricolari sinistro e destro e il nasione, nonché la posizione delle bobine HPI e degli elettrodi EEG. Digitalizzare ulteriori punti sulla testa per ottenere una forma cranica precisa. Successivamente, trasferire il paziente nella stanza schermata magneticamente, o MSR, dove si trova il sistema di magnetoencefalograﬁa, MEG.Adagiate il paziente sul letto. Posizionate la testa del paziente all'interno dell'elmo MEG e applicate appositi cuscinetti sotto la testa del paziente per garantire comfort. Regolate la posizione della testa del paziente all'interno dello scanner, assicurandovi che sia posizionata il più in profondità possibile all'interno dell'elmo.Infine, chiudere la porta del MSR e comunicare con il paziente tramite un sistema di interfono. Avviare le registrazioni facendo clic sul pulsante "go" nel software di acquisizione MEG. Verificare in tempo reale tutti i segnali registrati e correggere i canali MEG difettosi utilizzando un sintonizzatore di sensori.Successivamente, misurare la posizione della testa del paziente facendo clic sul pulsante di misurazione nel software di acquisizione MEG. Se la testa del paziente non è adeguatamente coperta dall'array sensoriale, chiedere al paziente di spostare la testa più in profondità all'interno dell'elmetto. Quindi, nel software di acquisizione MEG, fare clic sul pulsante di registrazione per acquisire MEG, EEG e ottenere registrazioni periferiche per 60 minuti.Al termine della registrazione, aprire la MSR ed accompagnare il paziente fuori dalla stanza MSR. Rimuovere delicatamente tutti i nastri, gli elettrodi, le bobine HPI e il casco EEG. Infine, dopo aver accompagnato il paziente fuori dall'area di test, registrare i segnali magnetici dell'MSR vuota per due minuti in assenza del paziente.Cominciare aprendo i dati nel software di analisi. Visualizzare i dati EEG e MEG con due finestre allineate verticalmente, ciascuna di 10 secondi per pagina. Andare alla scheda del filtro e impostare il filtro passa-alto a un hertz, il filtro passa-basso a 70 hertz e il filtro notch a 50 o 60 hertz.Esaminare i dati e identificare le porzioni con scariche epilettiche intercritiche o IED. Contrassegnare il picco di ciascuna IED presente sia nei dati EEG che in quelli MEG. Eseguire l'algoritmo per la rilevazione automatica degli HFO sulle porzioni di dati EEG con IED e importare gli HFO rilevati nel software per la visualizzazione dei dati.Per esaminare gli eventi HFO rilevati, visualizzare le registrazioni EEG, MEG e periferiche con finestre allineate verticalmente di due secondi per pagina. Andare alla scheda filtro e impostare il filtro passa-basso a 250 hertz e il filtro passa-alto a 80 hertz. Per assicurarsi che gli HFO rilevati non siano dovuti ad artefatti, verificare che non vi sia attività contemporanea nelle registrazioni periferiche.Inoltre, prendere in considerazione soltanto gli eventi di HFO che si verificano sia nei segnali EEG che nei segnali MEG e ignorare gli HFO che non si sovrappongono agli IED marcati. Successivamente, segmentare la risonanza magnetica del paziente e ottenere la superficie corticale mediante software di analisi delle immagini cerebrali e stimare il modello diretto con il metodo degli elementi al contorno. Per ogni evento di HFO, eseguire la localizzazione della sorgente sia sui dati EEG che su quelli MEG utilizzando il metodo della massima entropia wavelet sulla media, o metodo WMEM.Mediare i risultati di localizzazione lungo tutta la durata dell'evento per ottenere una mappa di localizzazione della sorgente. Infine, visualizzare la zona di HFO sulla superficie corticale, applicando una soglia del 60% dell'ampiezza massima di attivazione utilizzando sia i dati EEG che MEG. In questi esempi di pazienti, gli HFO sono stati identificati nella banda di frequenza del ripple tra 80 e 150 hertz, presenti sia nell'EEG che nel MEG e sovrapposti ai IED.Il piano tempo-frequenza di due canali rappresentativi di EEG e MEG mostra il tipico picco isolato al momento dell'HFO. Qui vengono mostrati i risultati della localizzazione degli HFO sia da EEG scalpare che da MEG per una ragazza di 15 anni con encefalomalacia della regione dell'arteria cerebrale media destra. Entrambe le tecniche localizzano gli HFO in prossimità della lesione, in una zona vicina alla giunzione temporo-parietale destra, sebbene con lievi differenze.Qui vengono mostrati i risultati relativi a un ragazzo di 11 anni con una encefalomalacia parietale superiore sinistra. La figura illustra la concordanza spaziale tra la zona di HFO localizzata in modo non invasivo mediante EEG del cuoio capelluto e MEG, gli IED localizzati tramite MEG e la zona di HFO localizzata in modo invasivo mediante iEEG. La posizione degli elettrodi intracranici con il numero maggiore di HFO, LA51, LA52 e LA53, era concorde con l'attività di HFO localizzata in modo non invasivo e entrambe si sovrapponevano alla zona di insorgenza delle crisi.Questo è il primo studio che riporta la localizzazione delle oscillazioni ad alta frequenza intercritiche mediante registrazioni simultanee EEG e MEG, analizzando inoltre la concordanza dei risultati di localizzazione con quelli ottenuti tramite registrazioni intracraniche. La registrazione, il rilevamento e la localizzazione non invasivi delle oscillazioni ad alta frequenza sono complessi, poiché le HFO sono segnali molto deboli generati da piccole regioni cerebrali dell'ordine di millimetri cubi e risultano ostacolati dal rumore e dall'attività cerebrale di fondo. Finora, pochi studi sono riusciti a dimostrare che le oscillazioni ad alta frequenza possono essere rilevate in modo non invasivo mediante elettroencefalografia e magnetoencefalografia e che questa attività può essere localizzata risolvendo il problema inverso.Padroneggiare, migliorare e validare il protocollo proposto fornirà ai medici un biomarcatore affidabile, registrabile in modo non invasivo, per l'identificazione della zona epilettogenica. Lo sviluppo di questo biomarcatore potrebbe ridurre la necessità di monitoraggi a lungo termine e di registrazioni intracraniche invasive, migliorando in modo significativo la procedura di valutazione prechirurgica nei pazienti pediatrici con epilessia.

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Fonte: Papadelis, C.C., et al., Oscillazioni interictali ad alta frequenza rilevate con magnetoencefalografia ed elettroencefalografia simultanee come biomarcatore dell'epilessia pediatrica. J. Vis. Exp.{{TAG_ 27}} (2016).  Questo video mostra il metodo di utilizzo delle registrazioni elettroencefalografiche (EEG) e magnetoencefalografiche (MEG) per identificare le scariche epilettiformi interictali (IED) e le oscillazioni ad alta frequenza (HFO) per localizzare le regioni inclini alle...

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Interictale oscillazioni ad alta frequenza rilevata con simultanea Magnetoencefalografia e elettroencefalografia come biomarker di Pediatric Epilepsy (Video) | JoVE Journal

Interictale oscillazioni ad alta frequenza rilevata con simultanea Magnetoencefalografia e elettroencefalografia come biomarker di Pediatric Epilepsy

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