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

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di fornire una metodologia standardizzata per la registrazione, il rilevamento e la localizzazione affidabili e non invasivi delle oscillazioni interictali ad alta frequenza da pazienti pediatrici con epilessia refrattaria dal punto di vista medico utilizzando l'elettroencefalografia e la magnetoencefalografia del cuoio capelluto registrate simultaneamente. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nell'epilessia pediatrica, come ad esempio quale area del cervello è epilettogena e dovrebbe essere resecata durante l'intervento chirurgico. Il vantaggio principale 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 utilizzando l'EEG e il MEG del cuoio capelluto, ma solo pochi studi localizzano i loro generatori a livello della sorgente. Presentiamo la localizzazione dei generatori sottostanti di oscillazioni ad alta frequenza ottenute risolvendo il problema inverso e la confrontiamo con quella determinata dall'epilettologo. Inizia posizionando l'elettroencefalografia o la cuffia EEG sulla testa del paziente secondo il sistema internazionale 10-20.

Detergere la pelle nel punto in cui si trova ogni elettrodo, spostare i peli e quindi applicare il gel per ogni elettrodo. Quindi, posizionare gli elettrodi di terra e di riferimento sulla testa del paziente. Collegare elettrodi aggiuntivi per misurare l'elettrococleografia orizzontale e verticale, l'EOG, l'elettrocardiografia, l'ECG, l'elettromiografia, l'EMG e gli elettrodi EEG aggiuntivi nelle posizioni che coprono le regioni temporali.

Quindi, utilizzare un EEG-o-meter per misurare l'impedenza per ciascun elettrodo. Se l'impedenza è superiore a 10 kiloohm, detergere nuovamente la pelle e assicurarsi che scenda al di sotto di 10 kiloohm. Posizionare quattro bobine HPI sulla cuffia EEG.

Utilizzare il digitalizzatore per ottenere le posizioni dei punti di riferimento fiduciali, inclusi i punti pre-auricolari sinistro/destro e la nasione, nonché la posizione delle bobine HPI e degli elettrodi EEG. Digitalizza ulteriori punti della testa per ottenere una forma precisa della testa. Quindi, trasferire il paziente nella stanza schermata magnetica, o MSR, dove si trova il sistema magnetoencefalografico, MEG.

Sdraiare il paziente sul letto. Metti la testa nel casco MEG e applica i cuscinetti appropriati sotto la testa del paziente per il massimo comfort. Regolare la posizione della testa del paziente nello scanner, assicurandosi che si trovi il più in profondità possibile nel casco.

Infine, chiudere la porta dell'MSR e comunicare con il paziente tramite un sistema di interfono. Avvia le registrazioni facendo clic sul pulsante Vai nel software di acquisizione MEG. Controlla online tutti i segnali registrati e correggi i canali MEG difettosi utilizzando un sintonizzatore a sensore.

Quindi, 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 ben coperta dall'array sensoriale, chiedere al paziente di spostare la testa più in profondità nel casco. Quindi, nel software di acquisizione MEG, fare clic sul pulsante di registrazione per registrare MEG, EEG e ottenere registrazioni periferiche per 60 minuti.

Al termine della registrazione, aprire la RSM ed estrarre il paziente dalla sala MSR. Rimuovere delicatamente tutti i nastri, gli elettrodi, le bobine HPI e la cuffia EEG. Infine, dopo aver scortato il paziente fuori dallo spazio di test, registrare i segnali magnetici della MSR vuota per due minuti senza la presenza del paziente.

Inizia aprendo i dati nel software di analisi. Visualizza i dati EEG e MEG con due finestre allineate verticalmente di 10 secondi per pagina. Vai alla scheda del filtro e imposta il filtro passa-alto a un hertz, il filtro passa-basso a 70 hertz e il filtro notch a 50 o 60 hertz.

Ispezionare i dati e identificare le parti con scariche epilettiche interictali o IED. Segnare il picco di ogni IED che si verifica sia nei dati EEG che MEG. Eseguire l'algoritmo per il rilevamento automatico 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. Vai alla scheda del filtro e imposta il filtro passa-basso su 250 hertz e il filtro passa-alto su 80 hertz. Per assicurarsi che gli HFO rilevati non siano dovuti ad artefatti, verificare che non vi sia attività concomitante nelle registrazioni periferiche.

Inoltre, considerare solo gli eventi HFO che si verificano sia nei segnali EEG che MEG e ignorare gli HFO che non si sovrappongono agli IED marcati. Successivamente, segmentare la risonanza magnetica del paziente e ottenere la superficie corticale utilizzando il software di analisi dell'imaging cerebrale e stimare il modello in avanti con il metodo degli elementi limite. Per ogni evento HFO, eseguire la localizzazione della sorgente su entrambi i dati EEG e MEG utilizzando l'entropia massima wavelet sul metodo medio o WMEM.

Calcolare la media dei risultati della localizzazione lungo la durata dell'evento per ottenere una mappa di localizzazione di origine. Infine, visualizzare la zona 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 dell'ondulazione da 80 a 150 hertz che si verifica sia nell'EEG che nel MEG e negli IED sovrastanti.

Il piano di frequenza temporale di due canali EEG e MEG rappresentativi mostra il tipico picco isolato al momento dell'HFO. Qui, i risultati della localizzazione dell'HFO sono mostrati sia dall'EEG del cuoio capelluto che dal 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 posizione vicina alla giunzione temporoparietale destra, sebbene fossero leggermente diversi.

Qui vengono mostrati i risultati per un ragazzo di 11 anni con un'encefalomalacia temporale parietale superiore sinistra. La figura mostra la concordanza spaziale tra la zona HFO localizzata in modo non invasivo con EEG e MEG del cuoio capelluto, gli IED localizzati da MEG e la zona HFO localizzata in modo invasivo con iEEG. La localizzazione degli elettrodi intracranici con il maggior numero di HFO, LA51, LA52 e LA53, era concordante con l'attività dell'HFO localizzata in modo non invasivo ed entrambi si sovrapponevano alla zona di insorgenza delle crisi.

Questo è il primo studio a riportare la localizzazione di oscillazioni interictali ad alta frequenza con registrazioni EEG e MEG simultanee che indaga anche la concordanza dei risultati della localizzazione con quelli delle registrazioni intracraniche. La registrazione, il rilevamento e la localizzazione non invasivi delle oscillazioni ad alta frequenza sono impegnativi perché gli HFO sono segnali molto deboli generati da piccole regioni cerebrali dell'ordine dei millimetri cubi e 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 utilizzando l'elettroencefalografia e la magnetoencefalografia e localizzato questa attività risolvendo il problema inverso.

La padronanza, il miglioramento, la valutazione del protocollo proposto forniranno ai medici un biomarcatore affidabile, non invasivamente registrabile per l'identificazione della zona epilettogena. Lo sviluppo di biomarcatori ha il potenziale per ridurre la necessità di monitoraggio a lungo termine e registrazioni intracraniche invasive e migliorare significativamente la procedura di valutazione pre-chirurgica dei pazienti pediatrici con epilessia.