Name: 소아 간질의 바이오 마커로 동시 인 자기와 뇌파 감지 간기 고주파 진동 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: 배우세요 소아 난치성 간질 환자에서 두피 EEG와 MEG를 동시 기록하여 고주파 진동을 비침습적으로 검출하고 국소화하는 표준화된 방법을. 이 기술은 발작 원인 뇌 영역을 수술 전에 정확히 식별하여 외과적 결과를 개선합니다.

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이 작업은 Epilepsy Foundation & American Epilepsy Society의 연구 보조금 프로그램과 하버드 의과대학의 교수 경력 개발 펠로우십, Office for Faculty Development의 지원을 받습니다.

저자는 공개 아무것도 없어.

동물과 인간 연구에서 수렴 증거는 HFOs가 간질 조직에 대한 새로운 잠재적 인 바이오 마커 있음을 보여 주었다. 이러한 증거에도 불구하고, HFOs는 진단 또는 간질의 모니터링, 임상 연습에 매우 제한적인 사용을 주로하기 때문에 (내가) HFOs에 대한 공식적인 및 글로벌 정의가 없다; (ⅱ) 다른 연구 그룹이 기록 된 데이터를 분석하기위한 다른 방법을 사용한다; (ⅲ) 뇌 영상 기법 HFOs의 비 침습적 검출은 도전이다 및 (ⅳ) HFOs의 검토 과정, 특히 센서의 높은 숫자와 멀티 채널 EEG 또는 MEG 녹음을 위해, 시간과 비실용적이다. 글로벌 표준화 된 임상 진료에 HFOs의 체계적인 사용을 촉진 방법은 비 침습적 기록, 검출 보스턴 어린이 병원에서 뒤에 방법론 및 간질과 소아 환자에서 간기 HFOs의 현지화를 제공하기위한 노력의 일환으로 제공됩니다. Representativ의학적으로 난치성 간질을 가진 두 아이에서 동시에 두피 EEG와 MEG 검출 HFOs의 전자 결과도 제공됩니다. 프로토콜 내에서 중요한 단계 (ⅰ) 내열성 의학적 간질 높은 신호 대 잡음비 (SNR) 소아 환자 간기 활동 EEG와 MEG 동시 기록의 성능 (2.1.1 및 2.1.2 단계 : 제안 된 방법은 다음의 주요 단계가 포함 ); (ⅱ) 방전 간기와 데이터 (3.1 및 3.2 단계)의 신중한 선택을 전처리하고; (ⅲ) 높은 특이성 식별 HFOs 이벤트의 시각적 평가는 (4.3.1, 4.3.2, 4.3.3 단계); 및 (ⅳ)를 적절한 위치 파악 방법 (단계 5.2)를 사용하여 HFOs의 신뢰성 지역화. 이 프로토콜에서 가장 중요한 단계는 검출기에 의해 자동 식별 HFO 이벤트의 시각적 평가이다. 자동으로 감지 HFOs의 엄격한 검토 이러다입니다noncerebral 기원 HFOs을 폐기 ucial. 그러나, 다 채널 EEG와 MEG 데이터의 시각 검사 중에 피로 인간 검토의 방해는 감지 과정의 특이성을 감소 오류가 발생할 수있다. 수정 및 문제 해결 우리는 그들의 응용 프로그램에서 HFO 활동의 왜곡이 없다는 것을 보장하기 위해 신호 공간 프로젝션 (SSP) 및 신호 공간 분리 (SSS) 방법 (72, 73)의 사용을 피하십시오. 이 방법은 종종 외부의 간섭을 억제하고, 머리의 움직임 (72)을 보정하기 위해 특정 MEG 공급 업체의 대부분의 사용자에 의해 사용됩니다. 또한 연구는 이러한 방법의 응용 프로그램에 영향을하거나 HFO 활동을 왜곡하거나 인간의 HFOs과 유사 할 수 있습니다 가짜 효과를 생성하지 않는하지 않도록하기 위해 필요하다. 마이너 신호 엔벨로프 (단계 4.1.1.3)의 z 점수의 최소 임계 변형 및 AC의 임계tivation 값 (단계 5.2.6)를 HFOs를 검출 알고리즘의 감도를 개선하고보다 초점 영역에서 HFOs 영역의 위치 파악을 제한하도록 요구 될 수있다. 기술의 한계 기술 된 방법은 향후 연구에서 해결되어야 한계를 제시한다. 첫째, 그것은 단지 MEG 나 EEG 신호에서 발생하는 HFOs을 고려하지 않으며, 그것은 어떤 실제 낮은 SNR MEG HFOs는 육안 검사 (74)을 피할 수 있음을 함축 MEG 신호에 HFOs의 자동 감지 기능을 포함하지 않습니다. 또한, 제안 된 HFOs을 감지하는 방법 및 높은 정확도로 지역화 할 수있는 능력의 민감도와 특이도는 두피 EEG, MEG, 그리고 iEEG (75)의 동시 녹음으로 검증되어야한다. 우리의 데이터는 하나의 ECDs가 초점 HFOs 영역에 비해 확장 자극성 영역을 표시하는 것으로 나타났습니다. 그러나 ECDs 평균화 된 후, 다이폴 locatio여기서 n은 모두 환자의 HFO 영역에 매우 가까웠다. 보안 결론을 그릴 수 있지만, 우리의 데이타는 자극성 영역에 비해 (특히 HFO 영역이 SOZ 오버랩되었다 누구 환자 2) epileptogenicity 대한 HFO 영역의 가능한 높은 특이성을 나타내는 두 방법의 특이성을 가리킨다 환자의 같은 작은 집단에서. 더 중요한 것은, HFO 소스의 현지화 직접 발작을 담당하는 EZ 현지화 의미하지는 않습니다. 우리의 연구 결과는 우리가 미래 연구 할 계획 간질 수술의 결과에 대해 검증되어야한다. 마지막으로, EEG 데이터를 기록하기 위해, 70 채널 시스템을 사용 하였다. 시스템 (20) - 그러나, 대부분의 중심에서 표준 임상 EEG 설정 전극 (19)에서 기록 데이터 (10)에 따라 배치 된 것을 사용한다. (256까지) 채널의 훨씬 더 높은 수의 고급 소아 EEG 시스템은 현재 시장에서 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템의 사용은 상기 t를 향상시킬 수있다두피 뇌파로 검출 된 HFOs 존의 그는 현지화 정도. 기존의 / 대안적인 방법에 대한 기술의 중요성 우리의 최고의 지식이 동시 EEG와 MEG와 간기 HFOs의 비 침습적 현지화를보고, 또한 두개 내 녹음에서 그와 함께 현지화 결과의 일치를 조사 첫 번째 연구이다. HFOs의 비 침습적 기록, 감지 및 현지화 도전이다. HFOs 노이즈 뇌 백그라운드 작업에 의해 방해 입방 밀리미터 16,76 나아가 정도의 작은 뇌 영역에 의해 생성 된 미약 신호이기 때문이다. 최근 연구 HFOs 비 침습적 두피 뇌파에 기록 된 여러 공간적으로 분산 초점과 일관성 소스 (60)의 활동의 합계를 나타내는 것을 제안했다. 지금까지 거의 연구 28,29,37,38,60 HFOs는 비 침습적으로 SCA를 사용하여 검출 될 수 있음을 보여주기 관리LP EEG와 MEG; 심지어 적은 역 문제 37-38를 해결하여이 활동을 지역화. 여기에, 간기 HFOs의 증거는 간질이 소아 환자에서 동시 두피 EEG와 MEG로 탐지 된되게됩니다. HFOs은 전술 한 구조 (38)를 이용하여 지역화 하였다. 대표 데이터는 간기 HFOs의 비침 지역화 적절한 위치 파악 기술이 사용되는 것으로 가정하면, 두피 또는 EEG MEG 녹화 중 수행 소스 이미징 기술을 사용하여 가능한 것을 시사한다. 이 HFOs는 비 침습적으로 감지하고 정확하게 MEG (32) 지역화 할 수 있음을 나타냅니다 HFOs 발전기를 닮은 팬텀 건설, 사용 이전의 연구와 일치한다. 검출 및 간기 HFOs의 라벨은 전통적으로 인간의 뇌파 전문가 데이터의 육안 검사를 통해 수행된다. 이 접근법은 종종 레가이지만그것은 가난한 간 검토 신뢰성 77, 78을 가지고 있으며, 센서의 많은 수의 큰 MEG와 EEG 데이터 세트에 적용되지 않기 때문에 황금 표준으로 DED, 그것은 심각한 한계를 나타낸다. 임상에서 HFOs의 적용에 중요 사용자 입력의 필요성을 줄여 두피로부터 녹화 자동 HFOs 검출 알고리즘의 개발이다. 두피 HFOs의 시각적 식별 인해 실제로 매우 도전 (ⅰ) 두피에 HFOs의 낮은 SNR; (ⅱ) 더 긴 녹화 시간의 분석을 의미 두개 내 사람에 비해 두피 녹음에 HFOs의 낮은 비율; 및 (iii) 채널의 수가 많으면, 특히 고밀도 EEG 또는 MEG에서 분석한다. HFOs 자동 및 반자동 검출을위한 여러 알고리즘들이 지난 십 (54)에 제안되어있다. 지속적인 백그라운드 작업 (4)로부터 구별 될 수있는 이벤트를 식별하기 위해, 시간 영역에서 임계 값에 의존 이전 검출기9,80. 최근의 진보는 또한 주파수 도메인에서 정보를 구현하는 HFO는 별개의 주파수에서 50,56,81 격리 스펙트럼 피크 단명 이벤트로 나타나야한다고 가정 제안한다. 반 자동화 된 방법은 임상에서 HFOs의 응용 프로그램에 대한 가장 적절한 방법이 될 것 같습니다. 높은 특이성을 가진 전문가에 의해 (내가) 높은 감도를 가지고 이벤트의 초기 자동 감지 및 이벤트 (ⅱ) 영상 리뷰 :이 방법은 2 단계를 포함한다. 이 방법은 완전 자동화 된 방법에 비해보다 높은 특이성을 제공하고 최종 평가 이벤트 대뇌 기원 실제 HFOs 있음을 보장한다. 여기서, 반자동 방법 간기 두피 및 MEG EEG 레코딩에서 HFOs의 검출을 가능하게한다는 제공된다. 제안 된 방법은 이전에 식별 조건 두 수입을 포함하여 두피 EEG 60 HFOs 검출하기위한 기술을 설명 연장개미 기능 : (ⅰ) HFO 이벤트 자동 시간 - 주파수 분석; 및 (ii) 둘 MEG와 EEG 레코딩에서 HFOs 이벤트의 시간적 동시성. 이 기술을 마스터 한 후 미래의 응용 프로그램이나 방향 이러한 두피 EEG와 MEG 등의 비 침습적 뇌 영상 방법과 HFOs의 신뢰할 수있는 현지화가 중요하다. , 마스터 개선 및 제안 된 프로토콜은 EZ의 식별을위한 신뢰할 수있는 비 침습적 기록 바이오 마커와 의사를 제공 할 것입니다 검증. 이러한 바이오 마커의 개발은 장기간 모니터링 및 소아 환자의 수술 전 평가 과정에서 상당한 개선 선도 침습 두개 기록에 대한 요구를 줄일 수있다. 이것은 수술 용 간질 조직을 식별 할뿐만 아니라 도움 것뿐만 아니라, 완전히 diffe을 필요 급성 증상 간질 발작의 최종 감별 진단을 허용 할치료 방법, 일부 환자에서 장기간 모니터링을위한 필요성을 살려주 비 간질 발작으로부터 임대. 또한,이 또 다른 발작이 발생하기를 기다리지 않고 치료 개입의 효능 평가를 허용 할 수 있습니다.

6 천 당 어린이 1 - 소아 간질 4의 유병률과 일반적인 신경 질환이다. 그것은 아이들의 개발이에 큰 영향을 미칠 수 있습니다 크게 그들의 성인 생활에 영향을 미칠 수 있습니다. 어린 시절 발병 간질의 장기 추적 관찰 연구는 간질 환자의 약 30 %가 3-6 의학적으로 다루기 힘든 될 것을 나타 내기, 일반적으로 resective 간질 수술을 필요로한다. 이들 환자의 대부분에서 간질 수술은 발작 자유에 자주 발작 빈도의 상당한 감소로 연결합니다. 성공하려면 간질 수술은 최소한의 또는 전혀 기능 적자와 발작이없는 상태를 달성해야합니다. 이것은 간질 존 (EZ) 7, 8 &#39;간질 발작의 발생에 불가결 피질의 영역&#39;에주의 묘사를 필요로한다. EZ 직접 측정 할 수 없다; 그 위치는 테스트 그쪽 다수의 조화 된 데이터에 기초하여 추정되는t은 다른 피질 영역을 식별합니다. 침략 두개강 내 뇌파 (iEEG)은 발작 발병 지역 (SOZ), 발작이 발생 발작 녹음에 기인하는 지역의 지역화를위한 황금 표준 역할을한다. 그러나 iEEG는 비용이 많이 드는 아이의 협력에 의존하고, 감염과 9 출혈에 대한 몇 가지 위험을 운반하고, 주입 10시에 추가로 신경 학적 손상을 야기 할 수 있음. 뇌의 넓은 영역이 미개척 남아 있기 때문에 또한, 녹음 잘못된 결론으로 ​​이어질 수 있습니다. 따라서, EZ의 식별에 도움이 강력한 바이오 마커 수술 전 수술은 간질 치료의 성공에 필요하다. 병적 HFOs (80-500 Hz에서) 11, 12 간질 (13) 환자의 수술 전 진단과 수술 결과를 향상시킬 수있는 간질 조직의 식별을위한 바이오 마커로 지난 10 년 동안 등장했다. 마이크로를 사용하여 보고서깊이 EEG 전극 결합 전극 간질 환자 HFOs의 존재를 보여 주었다. HFOs 또한 발작 및 간기 기간 동안 표준 macroelectrodes를 사용하여 발견되었다. 최근 연구 HFOs은 자극성 영역 14,15 상기의 IED 생성 영역에 비해 더 높은 감도 및 특이성으로 SOZ를 식별하는 것을 도시 한 상기 HFO 발생 조직의 외과 적 제거는 제거보다 나은 결과와 상관 관계가 있다고 SOZ 또는 자극성 영역 15. (- 250 Hz에서 80) 또는 빠른 잔물결 (250-500 Hz에서) HFOs은 일반적으로 물결로 분류됩니다. 빠른 잔물결이 더 밀접하게 병리학 적 활동과 SOZ (16)의 국산화에 연결되었지만, 인간의 두개 내 기록의 조사는 잔물결과 빠른 잔물결 모두 간질 지역 17 증가 나타냅니다. 이러한 유망한 결과에도 불구하고, HFOs 아직 진단 또는 모니터링을 위해 적합하지 않다임상에서 간질. 주요 장벽은 남아는 (i) HFOs에 대한 공식적인 및 글로벌 정의의 부족; (ii) 상기 방법론의 결과적인 이질성은 그들의 연구에 사용되는 접근법; 및 (iii) 실질적인 어려움을 감지하고 두피 녹화에서 비 침습적을 지역화 할 수 있습니다. 후자 전극 멀리 신호의 소스이며, 신호가 배경 잡음과 근육 활동에 의해 흐려 수도, 신호, 특히에서 두피 또는 두개골의 fontanels과 봉합에 의해 왜곡 될 수 있다는 사실에 기인 유아 환자. 리플 빠른 매릴랜드 모두에도 정상적인 인간 뇌 조직 (20)에 존재하기 때문에 또한, 정상 및 비정상 HFOs 18,19 구별하기 어렵다. 간질 21-23 환자의 - (3.4 % 0.2) 일부 초기 연구는 작은에서 두피 뇌파에 HFOs을보고했다. 그러나, 최근 연구 HFOs 두피 EEG 비 침습적으로 검출 할 수 있음을 보여 주었다. Ictally, HFO(- 100 Hz에서 50) (26)뿐만 아니라, 레녹스 - 가스 토 증후군 토닉 발작의 발병 (120 Hz에서 25 - - 100 Hz에서 24, 40 ~ 50)의 어린이의 간질 경련의 발병에보고되었다. 간기 HFOs (70-200 Hz에서) 먼저 수면 유도 전기 간질 중첩증 (27) 어린이의 두피 뇌파에 관찰되었다. 그런 다음, 간기 HFOs (80-200 Hz에서)는 SOZ (28) 내부의 높은 속도와 초점 간질 환자의 두피 뇌파에서 확인되었다. 흥미롭게 HFOs는 간기 간질 방전 (의 IED)의 높은 수치 환자에서 더 많았다, 이들은 epileptogenicity HFOs와의 관계를 강조 상기 SOZ 29의 IED보다 구체적으로 밝혀졌다. (ⅰ) MEG 높은 주파수 활동이 근육에서 오염 EEG보다 덜 민감하다 : MEG는 HFOs의 비 침습적 검출 및 현지화를위한 두피 뇌파에 비해 상당한 이점을 제공 할 것활성 30-31 (II) MEG 신호 두개골 전도도 및 fontanel 또는 봉합사로 두개골 뼈 융착 지역으로 EEG 미만의 왜곡, 및 (iii) MEG 센서 어레이가 고밀도 항상 얼굴 EEG 비교 한 왜곡되지 헤드 아이들과 같이 작은 경우 염의 문제점은 전극 사이에 브릿지. MEG (32)와 - (3mm 2) HFOs 발전기를 시뮬레이션 팬텀 구조에서 증거 HFOs가 감지 높은 현지화 정확도로 지역화 할 수 있습니다 제안했다. 몇 가지 최근의 연구는 리플 주파수 대역 33-38에서 간질 환자에서 기록 된 MEG 신호에 HFOs을보고했다. MEG 데이터는 EZ 33-36 관련된 고주파 성분을 포함하는 시간 - 주파수 분석을 도시하고있다. 그러나, 몇몇 연구는 일반적으로 37-38 iEEG 완료 시간 영역에서 배경 신호로부터 서 볼 이벤트로 간기 HFOs을 확인 하였다. 반 KLINK 등. 삼(7)의 IED에서 얻은 공간 정보를 기반으로 빔 포밍 기술로 구성된 가상 채널을 사용하여 리플 대역에서 HFOs를 발견했습니다. 폰 Ellenrieder 등. (38)는 독립적으로의 IED의 물리적 센서로부터 MEG 신호에 HFOs을 발견하고 자신의 소스를 현지화하고 EZ와의 상관 관계를 조사하기 위해 평균 (MEM) 메소드에 최대 엔트로피를 사용했다. Rampp 등은. (2010)에도 스파이크 고정 또는 스파이크 독립적이었다 MEG와 간질 높은 감마 진동을 검출하고, 최소 - 노옴 소스 분석 (39)이 활동하는 지역. 그들은이 빠른 진동의 특성 (즉, 전체 밴드의 평균 진동의 최대 진폭의 명확한 발병)가 높은 SOZ과 관련이 있음을 발견했다. HFOs는 간질 성 경련 (40)와 소아 환자에서 발작 활동 중 MEG 검출되었다. 그러나, MEG는 두피 뇌파에 비해 몇 가지 뚜렷한 한계를 제시한다 : (ⅰ)는 INSE입니다(ⅱ)은 발작 이벤트를 검출하고 기록 할 수있는 가능성을 증가 긴 레코딩을 허용하지 않으며, (ⅲ)의 센서 헤드의 형상과 일치 할 수 헤드의 중심에 대해 반경 방향이 소스에 nsitive 각 개인의 헬멧 내부의 헬멧 및 센서 어레이는 모든 형태로 고정되어 있기 때문이다. 따라서, 감지하고 간질 활동을 지역화 할 수있는 가능성을 극대화 최적의 설정은 모두 두피 EEG와 MEG의 정보를 결합하는 것입니다. 본 연구에서는 의료 내화물 간질과 소아 환자에서 두피 EEG와 MEG의 동시 녹음을 사용하여 우리는 간기 HFOs의 비 침습적 검출에 따라 방법론을 설명하는 것을 목표로하고 있습니다. 우리는 녹화 설정 우리 동시 MEG와 EEG 데이터 HFO 이벤트의 검출을 위해 개발 한 반 - 자동화 된 방법을 사용하여 데이터 분석의 파이프 라인을 제시한다. 마지막으로, 우리는 또한의 현지화를 제시역 문제를 해결함으로써 얻어 두피 HFOs의 발전기, 기본이 상기 epileptologists 의해 정의 된 바와 같이 SOZ와 비교.

<table><tbody><tr><td>VectorView MEG 시스템</td><td>Elekta-Neuromag, 핀란드</td><td></td><td>MEG 시스템</td></tr><tr><td>Magentically Shielded Room</td><td>Imedco, Hagendorf, 스위스</td><td></td><td>3 층 MSR</td></tr><tr><td>EEG 시스템</td><td>Elekta-Neuromag, 핀란드</td><td></td><td>70 채널 EEG 시스템</td></tr><tr><td>3D 디지타이저</td><td>Polhemus, Colchester, VT</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

소아 간질의 바이오 마커로 동시 인 자기와 뇌파 감지 간기 고주파 진동

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

간질 수술의 성공에 중요의 간질 영역 (EZ)를 식별하는 강력한 바이오 마커의 이용이다. 고주파 진동 (HFOs)는 간기 간질 수 배출 (의 IED)과 발작 활동 외에 EZ의 식별을위한 잠재적 수술 전 바이오 마커로 등장했다. 그들은 EZ 지역화 약속하고 있지만, 그들은 아직 임상에서 진단 또는 간질의 모니터링에 적합하지 않습니다. 주요 장벽은 남아 : HFOs에 대한 공식적인 및 글로벌 정의의 부족; 그들의 연구에 사용되는 방법 론적 접근 방식의 결과의 이질성; 그리고 실제적인 어려움을 감지하고 두피 녹화에서 비 침습적을 지역화 할 수 있습니다. 여기, 우리는 난치성 간질을 가진 소아 환자에서 간기 HFOs의 기록, 감지 및 현지화에 대한 방법론을 제시한다. 우리는 HFOs의 대표적인 데이터가 두 아이에서 간기 두피 EEG와 MEG에서 비 침습적으로 감지보고수술을받은. HFOs의 기본 발전기 역 문제를 해결함으로써 지역화하고 자신의 위치 파악이가 epileptologists에 의해 정의되었을 때 발작 발병 지역 (SOZ)에 비교 하였다. 모두 환자, 간기 간질 수 배출 (의 IED)과 HFOs이 조화 된 위치에서 소스 이미지와 지역화 하였다. 한 환자의 경우, 두개 내 EEG (iEEG) 데이터도 사용할 수있었습니다. 이 환자의 경우, 우리는 HFOs 현지화는 비 침습적 및 침습적 인 방법 사이의 조화 된 것을 발견했다. 두피 녹음의 결과와 iEEG의 비교는 이러한 연구 결과를 검증하기 위해 봉사했다. 우리의 최고의 지식에,이 침략 녹음과 결과를 비교 동시 EEG와 MEG 기록에서 두피 HFOs의 소스 현지화를 제시 최초의 연구이다. 이러한 연구 결과는 HFOs 안정적으로 감지 두피 EEG와 MEG와 비 침습적 지역화 할 수 있습니다 것이 좋습니다. 우리는 결론이 interic의 비 침습적 현지화탈 HFOs 크게 간질을 가진 소아 환자의 수술 전 평가를 개선 할 수있다.

난치성 간질을 가진 소아 환자는 보스턴 아동 병원의 간질 클리닉 (보스턴, USA)에서 모집했다. 여기서, 2 명 대표 데이터가 제공됩니다 : 오른쪽 중간 대뇌 동맥 (MCA) 영역 (환자 1)의 encephalomalacia을 가진 15 세 소녀, 왼쪽 정수리 / 우수한 시간적 encephalomalacia와 11 살 소년 ( 환자 2). 데이터는 수술 전 수술 그 후 처리의 일부로서 수집 하였다. 동시 MEG와 EEG 기록은 바이오 메디컬 이미징에 대한 Athinoula A. Martinos 센터에서 수행되었다. EEG와 MEG와 덮는의 IED에서 모두 발생 - (150 Hz에서 80) 모두 환자, HFOs 리플 주파수 대역에서 확인되었다. 그림 4는 같은 그림도보고 환자 1에서 간기 활동과 동시에 두피 EEG와 MEG 데이터 (상단 패널)의 10 초를 선물한다N 장시간 스케일은 시간 영역 (중간 패널)에서 검출 HFOs을 표시 신호의 부 (2 초) 및 시간 - 주파수 평면 (하단 패널). 이 환자는 / 분 8.8 HFOs의 비율을 보여 주었다. 더 현저한 활성, 150㎐ 이상의 주파수에서 관찰되지 않았기 때문에, 150㎐ - 명확화를 위해, 시간 - 주파수 평면의 디스플레이 (80)로부터 제한된다. 환자 1에서 자동 감지 녹음 8.65 분 이내에 248 HFOs 이벤트를 확인했다. 검출 된 이벤트의 시각적 검토 한 결과, 76 이벤트 / 분 8.8 HFOs의 속도를 얻는 실제 HFOs로 간주 된 것을 유지했다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig4.jpg" /> 그림 4 : 두피 EEG와 MEG에서 감지의 IED에 중첩 HFOs. 상단 패널 : 두피 뇌파 (왼쪽)와 MEG (오른쪽)에서 검출 된 환자 1에서의 IED. 7-1에서 필터링 된 데이터의 10 초0 Hz에서. 중간 패널 : 뇌파와 MEG 데이터의 확장 된 시간 스케일 디스플레이 (2 초)은 상단 패널에 회색 배경으로 강조했다. 150 Hz에서 - 데이터는 80에서 필터링됩니다. 낮은 패널 : 2 대표 EEG와 MEG 채널의 시간 - 주파수 평면. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 그림 5는 두피 EEG와 MEG 모두에서 환자 1의 HFOs 현지화 결과를 제공합니다. 두 기술은 우측 측두 - 두정엽의 접합에 가까운 위치에 병변의 주변에서 HFOs 지역화. MEG와 EEG는 약간 다른 현지화 결과를 발표 : MEG 활동은 EEG에와 병변의 후방 경계에 가까운 비해 전방으로 위치했다. MEG와 EEG를위한 wMEM 활동의 두 최대 값 사이의 거리가 15.0 mm이었다. HFOs localizati이것은 MEG에 의해 정의로는 자극성 영역에 인접했다. 평균 ECDs 최대 wMEM 활동 사이의 유클리드 거리가 MEG 18.7 mm와 두피 뇌파를위한 28.0 mm이었다. 환자 2, 우리는 IED 우리가 HFO 분석에 사용되는 최소한의 유물과 느린 파 비 REM 수면 동안 데이터의 8 분을 확인했다. 두피 HFOs의 수 / 분으로 0.4 HFOs의 비율을 도시 한 환자에 비해 유의하게 낮았다. 그림 6은 MEG과 두피 뇌파, ECDs를 사용 MEG하여 지역화의 IED에 대한 두피 HFOs의 소스 현지화 결과 및 iEEG에 의해 검출 HFOs의 위치를 표시합니다. MEG와 EEG를위한 wMEM 활동의이 최대 값 사이의 거리가 16.4 mm이었다. 평균 ECDs 최대 wMEM 활성 사이의 거리는 MEG 10.9 mm 및 24.1 mm EEG를위한이었다. HFOs가 IDE 어디 두피 EEG와 MEG하여 비 침습적으로 확인 된 HFO 영역은 동일한 위치에 있었다iEEG으로 침습적 ntified. 그 비 침습적 지역화 지역화 HFO 활성을 일치율이었다도 6에 도시 된 바와 같이 HFOs 가장 많은 전극은, LA51, LA52, LA53하고 있었다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig5.jpg" /> 그림 5 : HFOs과의 IED의 현지화. HFOs 영역은 환자의 MRI (왼쪽)에 환자 1 오버레이에서 MEG와 EEG와 wMEM을 사용하여 지역화. HFOs지도 최대 활성의 60 %에서 임계 된 정규화 활성 값의 평균을 나타낸다. MEG (오른쪽)와 ECDs 현지화의 IED. ECDs의 위치 및 방향은 시안에 표시됩니다. 보라색 삼각형은 평균 ECDs (46 ECDs)의 위치 및 빨간색 사각형 평균의 IED (28의 IED)에서 ECD의 위치를 ​​나타냅니다. 의 IED의 평균을 위해, 우리는 확인유사한 형태로 스파이크. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig6.jpg" /> 그림 6 : 두피 EEG와 MEG의 자극성 지역 및 iEEG와 HFO 영역 지역화 침습적으로 HFO 영역 현지화 된 비 침습적 사이의 공간 콘코 던스. 상단 패널 : 두피 뇌파 (왼쪽)와 MEG (가운데)와 MEG와의 IED의 현지화와 환자 2에서 HFOs의 현지화 (오른쪽) 환자의 MRI에 오버레이. HFOs지도 최대 활성의 60 %에서 임계 된 정규화 활성 값의 평균을 나타낸다. 시안 원과 막대는 ECDs의 위치 및 방향을 나타냅니다. 보라색 삼각형 평균 ECDs의 위치 (30 ECDs) 및 적색 사각형 t를 나타낸다평균의 IED (21의 IED)에서 ECD의 그 위치. 낮은 패널 : 가장 높은 HFO 속도와 채널의 iEEG (왼쪽)과 녹음의 2 초에 HFOs의 현지화. 이식 된 전극은 환자의 MRI에 표시됩니다. 전극 위치는 공동 가입 후 주입 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 및 자기 공명 영상을 얻는다. HFOs의 가장 높은 비율을 가진 전극은 환자의 피질에 이식 그리드의지도에 강조 표시됩니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 여기에 제시된 대표적인 결과는 의학 내화물 간질을 가진 소아 환자의 수술 전 평가시 비 침습적 식별 및 HFOs의 현지화에 대한 임상 설정에서 설명 된 기술의 잠재적 인 사용을 나타냅니다. 모두 환자, HFOs는 리터했다두피 EEG와 MEG를위한 조화 된 ocalized (그림 5 참조). 몇 mm의 지역화 차이 두피 EEG (70)에 비해 고밀도 MEG의 우수한 파악 능력에 기인 할 수 있고, 또는 상이한 기본 발전기 (71)를 나타낼 수있다. 이것은 MEG (- 오른쪽 패널 그림 5 참조)에 의해 정의 된대로 지역화 또한 자극성 지역과 조화 된이었다. 환자 2에서 iEEG의 데이터도 사용할 수있었습니다. 두피 EEG와 MEG와 비 침습적으로 로컬 라이즈 된 HFOs 영역이 iEEG으로 침습적 정의 된 HFOs 지역과 조화 된이었다 (그림 6 참조). 제안 된 방법의 결과는 EZ의 전위 식별 간질 수술 중에 격자의 위치를 ​​안내 할 수있다.

고주파 진동 (HFOs)는 의학적으로 난치성 간질을 가진 소아 환자에서 간질 영역의 식별을위한 수술 전 생체로 등장했다. 동시에 두피 뇌파 (EEG) 및 인 자기 (MEG)와 HFOs의 비 침습적 기록, 감지 및 현지화를위한 방법이 제시된다.

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

본 프로토콜의 전반적인 목표는 두피 뇌전도(EEG)와 뇌자도(MEG)를 동시에 기록하여, 약물 난치성 뇌전증을 앓는 소아 환자로부터 발작 간 고주파 진동(interictal high-frequency oscillations)을 신뢰성 있게 비침습적으로 검출하고 국소화하는 표준화된 방법론을 제공하는 것입니다. 이 방법은 소아 뇌전증에서 어떤 뇌 영역이 뇌전증 유발 영역이며 수술 중 절제되어야 하는지와 같은 핵심적인 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 뇌전증 소아의 뇌에서 고주파 진동을 생성하는 영역을 비침습적으로 국소화할 수 있다는 점입니다.여러 연구를 통해 고주파 진동이 두피 EEG 및 MEG를 사용하여 비침습적으로 검출될 수 있음이 밝혀졌으나, 소스 수준에서 그 발생원을 국소화한 연구는 극소수에 불과합니다. 본 영상에서는 역문제를 해결하여 얻은 고주파 진동의 기저 발생원 국소화 방법을 제시하고, 이를 뇌전증 전문가가 결정한 결과와 비교합니다. 우선 국제 10-20 시스템에 따라 환자의 머리에 뇌전도 또는 EEG 캡을 씌우는 것으로 시작하십시오.각 전극이 위치할 피부를 세정하고, 머리카락을 치운 다음, 각 전극에 젤을 바릅니다. 다음으로 접지 전극과 참조 전극을 환자의 머리에 부착합니다. 수평 및 수직 전기와우도(electrocochleography), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 근전도(EMG) 측정을 위한 추가 전극과 측두엽 부위를 포함하는 위치에 추가 EEG 전극을 연결합니다.그 다음, EEG-o-meter를 사용하여 각 전극의 임피던스를 측정합니다. 임피던스가 10 kiloohms 이상인 경우, 피부를 다시 세척하여 10 kiloohms 미만으로 감소시키십시오. EEG 캡에 4개의 HPI 코일을 배치합니다.디지타이저를 사용하여 좌우 이전점(pre-auricular points)과 비근점(nasion)을 포함한 기준점(fiducial landmarks)의 위치와 HPI 코일 및 EEG 전극의 위치를 확보하십시오. 정밀한 머리 형태를 얻기 위해 추가적인 머리 지점들을 디지타이징하십시오. 그 다음, 뇌자도(magnetoencephalography, MEG) 시스템이 위치한 자기 차폐실(magnetic shielded room, MSR)로 환자를 이동시키십시오.환자를 침대에 눕힙니다. 환자의 머리를 MEG 헬멧에 넣고, 편안함을 위해 머리 아래에 적절한 패드를 받쳐줍니다. 스캐너 내에서 환자의 머리 위치를 조정하여 헬멧의 최대한 깊은 곳에 위치하도록 합니다.마지막으로, MSR 문을 닫고 인터컴 시스템을 통해 환자와 소통합니다. MEG 획득 소프트웨어의 시작 버튼을 클릭하여 기록을 시작합니다. 기록되는 모든 신호를 온라인으로 확인하고, 센서 튜너를 사용하여 상태가 좋지 않은 MEG 채널을 수정합니다.다음으로, MEG 획득 소프트웨어의 측정 버튼을 클릭하여 환자의 머리 위치를 측정합니다. 환자의 머리가 센서 어레이에 충분히 포함되지 않은 경우, 환자에게 머리를 헬멧 안쪽으로 더 깊게 움직이도록 요청하십시오. 그런 다음, MEG 획득 소프트웨어에서 기록 버튼을 클릭하여 60분 동안 MEG와 EEG를 기록하고 말초 기록을 얻습니다.녹화가 완료되면 MSR을 열고 환자를 MSR실 밖으로 모십니다. 모든 테이프, 전극, HPI 코일 및 EEG 캡을 조심스럽게 제거하십시오. 마지막으로, 환자를 검사 공간 밖으로 안내한 후, 환자가 없는 상태의 빈 MSR의 자기 신호를 2분 동안 기록합니다.먼저 분석 소프트웨어에서 데이터를 엽니다. EEG 및 MEG 데이터를 페이지당 10초씩 수직으로 정렬된 두 개의 창에 표시합니다. 필터 탭으로 이동하여 하이패스 필터는 1 hertz로, 로우패스 필터는 70 hertz로, 노치 필터는 50 또는 60 hertz로 설정하십시오.데이터를 검토하여 발작간 뇌전증 방전(interictal epileptic discharges, IEDs)이 나타나는 부분을 식별합니다. EEG 및 MEG 데이터 모두에서 발생하는 각 IED의 정점을 표시합니다. IED가 포함된 EEG 데이터 영역에 대해 HFO 자동 검출 알고리즘을 실행하고, 검출된 HFO를 데이터 시각화 소프트웨어로 가져옵니다.검출된 HFO 이벤트를 검토하려면 EEG, MEG 및 주변부 기록을 페이지당 2초의 수직 정렬된 창으로 표시하십시오. 필터 탭으로 이동하여 저역 통과 필터(low-pass filter)를 250 hertz로, 고역 통과 필터(high-pass filter)를 80 hertz로 설정하십시오. 검출된 HFO가 아티팩트로 인한 것이 아니라는 점을 확인하기 위해, 주변부 기록에 동시 활동이 없는지 확인하십시오.또한, EEG와 MEG 신호 모두에서 발생하는 HFO 이벤트만을 고려하고, 표시된 IED와 겹치지 않는 HFO는 무시하십시오. 다음으로, 뇌 영상 분석 소프트웨어를 사용하여 환자의 MRI를 분할하고 피질 표면을 얻은 후, 경계 요소법(boundary element method)으로 순방향 모델을 추정하십시오. 각 HFO 이벤트에 대해, 평균 웨이브렛 최대 엔트로피(WMEM) 방법을 사용하여 EEG 및 MEG 데이터 모두에서 소스 국소화를 수행하십시오.이벤트 지속 시간 동안의 국소화 결과값을 평균하여 소스 국소화 맵(source localization map)을 얻습니다. 마지막으로, EEG와 MEG 데이터를 모두 사용하여 최대 활성화 진폭의 60% 임계값을 적용함으로써 피질 표면 위의 HFO 영역을 시각화합니다. 본 환자 사례들에서 HFO는 EEG와 MEG 모두에서 발생하며 IED 상단에 위치하는 80~150헤르츠의 리플(ripple) 주파수 대역에서 확인되었습니다.두 개의 대표적인 EEG 및 MEG 채널의 시간-주파수 평면은 HFO 발생 시점의 전형적인 고립된 피크를 보여줍니다. 여기에서는 우측 중대뇌동맥 영역에 뇌연화증이 있는 15세 소녀의 두피 EEG와 MEG 모두에서 얻은 HFO 국소화 결과가 제시되어 있습니다. 두 기법 모두 HFO를 병변 인근인 우측 측두두정 접합부 근처의 위치로 국소화하였으나, 그 위치는 약간의 차이가 있었습니다.여기 좌측 두정-상측두엽 뇌연화증이 있는 11세 남아의 결과가 제시되어 있습니다. 이 그림은 두피 EEG와 MEG로 비침습적으로 국소화한 HFO 구역, MEG로 국소화한 IEDs, 그리고 iEEG로 침습적으로 국소화한 HFO 구역 사이의 공간적 일치성을 보여줍니다. 가장 많은 수의 HFO가 관찰된 두개내 전극인 LA51, LA52 및 LA53의 위치는 비침습적으로 국소화된 HFO 활성과 일치했으며, 이 두 영역 모두 발작 시작 구역과 겹쳤습니다.본 연구는 EEG와 MEG를 동시에 기록하여 발작 간 고주파 진동(interictal high-frequency oscillations)의 위치를 보고하고, 해당 위치 추정 결과와 뇌내 기록 결과 사이의 일치 여부를 조사한 첫 번째 연구입니다. 고주파 진동(HFO)은 수 세제곱밀리미터 수준의 작은 뇌 영역에서 생성되는 매우 약한 신호이며, 노이즈와 배경 뇌 활동의 방해를 받기 때문에 비침습적인 기록, 검출 및 위치 추정이 매우 어렵습니다. 지금까지 뇌전도(electroencephalography)와 뇌자도(magnetoencephalography)를 사용하여 고주파 진동을 비침습적으로 검출하고, 역문제(inverse problem)를 해결함으로써 이러한 활동의 위치를 추정할 수 있음을 보여준 연구는 거의 없었습니다.제안된 프로토콜을 숙달하고 개선 및 평가함으로써, 의사들은 뇌전증 유발 구역을 식별하기 위해 신뢰할 수 있고 비침습적으로 기록 가능한 바이오마커를 확보할 수 있을 것입니다. 바이오마커의 개발은 장기 모니터링과 침습적인 두개내 기록의 필요성을 줄이고, 소아 뇌전증 환자의 수술 전 평가 절차를 크게 개선할 가능성이 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

출처: 파파델리스, C.,  외, 소아 간질의 바이오마커로서 동시 자기뇌파 및 뇌파검사로 감지된 Interictal 고주파 진동. J. Vis. 특급. (2016). 이 비디오는 뇌파검사(EEG) 및 자기뇌파검사(MEG) 기록을 사용하여 간극을 식별하는 방법을 보여줍니다. 간질 방전(IED) 및 고주파 진동(HFO)을 통해 뇌에서 발작이 발생하기 쉬운 부위를 찾습니다.

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Meatoplasty, meatal 협착증의 수술 관리.

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