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Análise de Redes de forame oval Eletrodo Recordings na epilepsia do lobo temporal Os pacientes resistentes a drogas

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DOI:

10.3791/54746

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18 de dezembro de 2016

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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

Neste artigo

Resumo

Este protocolo descreve um procedimento para rastrear a evolução das medidas da rede mesial em pacientes com epilepsia do lobo temporal (ELT). Baseia-se na combinação de registros intracranianos com uma nova técnica numérica para análise de dados. Especificamente, apresentamos um protocolo para análises de rede de registros do forame oval.

Resumo

Aproximadamente 30% dos pacientes com epilepsia são refratários às drogas antiepilépticas. Nestes casos, a cirurgia é a única alternativa para eliminar crises / controlo. No entanto, uma significativa minoria dos pacientes continua a apresentar convulsões pós-operatório, mesmo naqueles casos em que a fonte suspeita de convulsões foi correctamente localizada e ressecados. O protocolo aqui apresentado combina um procedimento clínico rotineiramente empregada durante a avaliação pré-operatória de pacientes com epilepsia do lobo temporal (ELT) com uma nova técnica de análise de rede. O método permite a avaliação da evolução temporal dos parâmetros de rede mesial. A inserção bilateral de eletrodos de forame oval (inimigo) na cisterna ambiente grava simultaneamente actividade electrocortical em várias áreas mesial do lobo temporal. Além disso, a metodologia de rede aplicada à série tempo registrado acompanha a evolução temporal das redes mesial tanto interictally e durante oconvulsões. Desta forma, o protocolo apresentado oferece uma forma única para visualizar e quantificar as medidas que considera a relação entre várias áreas mesial, em vez de uma única área.

Introdução

A epilepsia é uma doença incapacitante que afeta 1-2% da população do mundo. Na maioria dos casos, as crises - as características de epilepsia - pode ser completamente controlada ou abolida com medicamentos anti-epilépticos. No entanto, aproximadamente 30% das patentes de epilepsia são refractários a terapias de droga. No tipo mais comum de epilepsia, epilepsia do lobo temporal (TLE) 1, felizmente, a cirurgia é uma alternativa válida para melhorar a condição do paciente. Resultados de meta-análises mostram que quase dois terços dos pacientes com ELT resistentes aos medicamentos estão nos primeiros dois a três anos após a cirurgia ressectivo 2,3 livre de crises, embora esta proporção varia entre vários fatores, principalmente, do tipo de hipocampo esclerose 2. Um passo essencial para um bom resultado, é a localização precisa do assim chamado foco epiléptico, a área cortical responsável pela geração de convulsões, que está normalmente localizado no mesial área do lobo temporal. No entanto, mesmo nos casos em que o foco epiléptico foi correctamente identificados e ressecados durante a cirurgia, uma minoria significativa de pacientes ou permanece com convulsões pós-operatórias ou deve ser colocado sob estrita tratamento antiepiléptico para controlar convulsões. Portanto, uma nova perspectiva surgiu em que a atenção não é mais focada exclusivamente em áreas isoladas, as interações em vez corticais constituem agora a questão fundamental. Esta abordagem "rede" é fundamentada no conceito conectoma 4, que concentra a atenção nas conexões neurais entre áreas diferentes ao invés de destacar o papel das estruturas compartimentadas. Este novo paradigma foi encontrado em teoria dos grafos, uma estrutura matemática dedicado ao estudo das propriedades topológicas e estatísticos de gráficos, a ferramenta adequada para expressar as suas conclusões fundamentais. Sob esta perspectiva, o cérebro é considerado como um conjunto de nós interconectados por ligações 9/5 de tal modo que os nós estão representados pelas áreas corticais abrangidos pelos eléctrodos e as ligações entre eles são dadas pelo grau de sincronização. Assim, esta abordagem de rede tem sido utilizado na análise de gravações de eléctrodos invasivos e providenciou novas informações para promover a compreensão do mecanismo subjacente de geração e propagação das crises.

Entre as muitas técnicas neurofisiológicas invasivos utilizados rotineiramente na maioria dos centros de epilepsia em todo o mundo, o forame oval eletrodo (FOE) é particularmente notável. FOE é uma técnica semi-invasivo, porque não há necessidade de realizar uma craniotomia, o que reduz as complicações relacionadas com a cirurgia 10. Além disso, a localização do FOE na cisterna 11 ambiente os torna especialmente conveniente para o registo da actividade mesial de várias estruturas corticais envolvidos na geração e propagação das crises, tais como o córtex entorrinal. Portanto, sua utilização desdesua aparência é generalizada na avaliação pré-cirúrgica de pacientes com ELT resistentes aos medicamentos. Tradicionalmente, esta técnica é utilizada para localizar a actividade irritativa sob a forma de picos e epileptogênicas intercríticos-ondas agudas, e mais importante ainda, para identificar com exactidão o início da área de apreensão mesial.

A nova definição proposta da Comissão sobre Classificação e Terminologia da Liga Internacional contra a Epilepsia (ILAE) sugere que as crises se originam em algum ponto dentro de determinadas redes 12. Além disso, vários estudos têm demonstrado que as convulsões são causadas pela actividade anormal da rede, em vez de por uma área patológica isolado 13-16. Claramente, esta nova perspectiva exige reanálise de informação previamente adquiridos utilizando novos métodos numéricos, como metodologia complexa rede. Embora o uso prático dessas análises é ainda incipiente na prática clínica, vários estudos têm demonstrado a suavalor 13-17.

O protocolo abaixo descrito é a combinação de uma prática clínica rotineiramente realizados em pacientes com epilepsia TLE resistentes a drogas com uma nova técnica de análise de rede. O método permite a avaliação da evolução temporal dos parâmetros de rede mesial. A inserção bilateral da FOE na cisterna ambiente grava simultaneamente a actividade electrocortical em várias áreas mesial dos lobos temporais. A abordagem de rede aplicada à série tempo de gravação acompanha a evolução temporal das redes mesial tanto interictally e durante as convulsões. Desta forma, o protocolo apresentado oferece uma forma única para visualizar e quantificar as medidas que considera a relação entre várias áreas mesial.

Protocolo

No protocolo descrito abaixo, os passos 1, 2 e 3 pertencem aos protocolos tanto a pesquisa e clínicos, que são ambos estritamente seguidas de cada candidato TLE mesial para a cirurgia de ressecção seleccionado apenas por critérios clínicos. Passos 4 e 5 pertencem exclusivamente ao protocolo de pesquisa. Ambos os procedimentos estão em conformidade com as orientações do Comitê de Ética do Hospital de la Princesa.

1. Procedimentos de Pré-implantação

  1. Explicar os procedimentos experimentais para o participante, especificando quais pontos correspondem à pesquisa e quais as que são aplicáveis ​​à prática clínica, observando que o procedimento de investigação é de nenhum modo modificam o procedimento clínico. Preste atenção especial para explicar os riscos potenciais da implantação cirúrgica de eletrodos. Obter um formulário de consentimento informado assinado o participante.
  2. Para todos os candidatos para cirurgia de ressecção, execute neurológica pré-cirúrgica e exa neuropsicológicaminations 18.
    1. Avaliar o paciente por tomografia interictal emissão de fóton único computador (SPECT) com 99 Tc-HMPAO, ressonância magnética (MRI) de 1,5 T e vídeo-eletroencefalograma (v-EEG), utilizando 25 eletrodos no couro cabeludo de acordo com a 10 - sistema internacional 20 e Maudsley de protocolo 18.
    2. Durante a pré-cirúrgica V-EEG gravação estadia, cone progressivamente as drogas antiepilépticas partir do segundo dia ao quarto dia (cerca de um terço da dose por dia).

2. Os procedimentos de implantação (Cirurgia)

  1. Administrar drogas antiepilépticas pré-operatório, e realizar a cirurgia sob anestesia geral (3 mg / kg de propofol em bolus, seguida de 0,2-0,3 mg / kg de fentanil e 0,5 mg / kg de rocurónio).
  2. Insira dois inimigos de seis contacto com uma distância de centro a centro de 1 cm bilateralmente para as cisternas ambiente usando a técnica de Kirschner 19.
    1. Colocar o paciente on mesa de operação na posição supina, com o pescoço levemente estendido a 15 graus. Prepare a bochecha do paciente com uma solução de iodo, começando no local da incisão e circulando para fora, e armar a área imediatamente em torno do local da incisão.
    2. Perfurar a pele com uma agulha espinhal calibre 20 de acordo com marcos de Hartel 20: um ponto de entrada de aproximadamente 3 cm lateral para o lado ipsilateral da comissura bucal em direção a um ponto imediatamente inferior ao aluno ipsilateral no plano ântero-posterior e um ponto aproximadamente 2,5 centímetros anterior ao meato acústico externo no plano lateral.
    3. Avançar a agulha para a região do forame oval sob orientação fluoroscópica. Use as vistas lateral proporcionada pelas imagens de fluoroscopia para determinar a posição da ponta da agulha. Quando a agulha passa o forame oval, remova o estilete, substituí-lo por um eletrodo, e avançar-lo na cisterna ambiente (Figura 1A ).
  3. Avaliar a implantação correta por imagem por fluoroscopia na sala de cirurgia 21; isto é importante para excluir a penetração no forame da base do crânio, como a fissura orbital inferior (localizado anterior ao forame oval) e do forame jugular (localizado posterior a ele). Tal canulação extraviado pode potencialmente levar a lesão neurovascular grave 22.
  4. Uma vez que os eléctrodos estão correctamente posicionadas nas cisternas ambiente, fixá-los à pele com cortinas. Acorda o paciente, e levar ele ou ela para a sala de recuperação.

3. Aquisição de FOE Recordings

  1. Retornar o paciente à sala de v-EEG para uma estadia de cerca de 5,2 ± 2,4 dias (média ± SD).
  2. Coloque 19 eletrodos de acordo com o sistema internacional 10-20.
    1. Medir a distância entre o násio (ponte do nariz) e o ínion (protuberância occipital) usando uma fita de medição, umad marca com um marcador do ponto médio (localização do eletrodo Cz). Medir e marcar o ponto de 10% da distância acima do nasion (localização do eletrodo Fpz).
      1. Repita o mesmo procedimento para a inion (localização do eletrodo Oz), marcando a distâncias de 20% do Cz, tanto no nasion e orientações ínion (locais dos eletrodos Fz e PZ, respectivamente).
    2. Meça as distâncias entre os dois pontos pré-auriculares, e marcar as distâncias de 10% acima dos pontos de pré-auriculares esquerdo e direito (T3 e T4 eletrodos, respectivamente). Em seguida, marcar as distâncias de 20% acima de ambos T3 e T4 na direcção CZ Para obter os locais de C3 e C4.
    3. Criar uma circunferência usando a fita métrica para ligar o Fpz e Oz em 5% das distâncias acima de dois eléctrodos em FP1 (esquerda) e FP2 (à direita) na frente e no O1 (esquerda) e O2 (à direita) na parte de trás.
    4. Na mesma circunferência, adicionam-se 10% da distância para cima em direcção à TSO ínionain a posição do F7, adicionar 10% para atingir T3 (ele deve estar localizado acima da linha entre os pontos pré-auriculares), e adicionar mais 10% para obter T5 (eletrodo O1). Mark cada posição do eléctrodo e repita o mesmo procedimento para (até) eletrodos direita.
    5. Medir e marcar a intersecção (localização eléctrodo F3) a meio caminho entre F7 e Fz e 20% da distância para cima a partir Fp1 na direcção F3. Repita esse processo em cada quadrante da cabeça para obter F4 (posição frontal direito), P3 (posição de back-esquerda) e P4 (posição de back-esquerda).
    6. Limpar e secar a pele. Coloque uma quantidade moderada de collodion com gel condutor em cada copo eletrodo, e posicionar os eletrodos nas áreas prepped. Seca-se o colódio com um secador de cabelo.
  3. Conectar todos os eletrodos (couro cabeludo e inimigos) por fios à caixa de eletrodo, que já está conectado a uma electroencephalographer. Certifique-se de que os sinais de eléctrodos são boas, e verifique se os eletrodos no couro cabeludo Impedanças são menos de 10 kW utilizando o electroencephalographer.
  4. Adquirir digitais couro cabeludo electroencefalograma (EEG) de dados e os dados FOE a 1024 Hz utilizando um vídeo electroencephalographer sincronizados (V-EEG), e filtrar os dados utilizando um filtro passa-banda no intervalo de 0,5-100 Hz, e um filtro de entalhe (50 Hz) com a electroencephalographer.
  5. Progressivamente remover as drogas antiepilépticas do segundo ao quarto dia (cerca de um terço da dose por dia) para aumentar a probabilidade de convulsões. Este passo depende da prescrição de drogas particular de cada paciente.
  6. Use tanto paroxística interictal e atividades ictais a cerca de localizar as áreas ictogenic através da identificação do eletrodos / canal onde os elementos epileptogênicas aparecem 23, incluindo o complexo de ondas lentas, polyspikes, corridas de picos rápidos, ondas agudas, complexo sharp-and-de ondas lentas , lentas afiadas ondas, picos e ondas de pico e lentas. Registre os tempos de início das crises e fim, bem como umoutros sinais clínicos Y ou ocorrências relevantes ao estudo. Há um mapeamento um-para-um entre o local de eléctrodos na cabeça do paciente e o modelo de cabeça no software de EEG, que permite identificar anatomicamente onde aparece a actividade epileptog�ico.
  7. Quando o estudo estiver concluído, retire os inimigos da unidade v-EEG, puxando-os suavemente para fora enquanto a boca do paciente permanece entreaberta. Não execute sistematicamente imagem após a remoção do FOE, exceto quando os sintomas neurológicos aparecem. Em tais casos, efectuar uma análise urgente tomografia computadorizada (CT).

4. FOE pré-processamento de sinal

  1. Exportar os dados armazenados no electroencephalographer a 200 Hz, em formato ASCII, em épocas adequados para análise numérica de, aproximadamente, 30 minutos de actividade convulsiva (já identificados por um perito Neurofisiologista) (Figura 1C). Evitar épocas contendo artefactos, tais como a actividade eléctrica saturado, a actividade do músculo, e edeslocamentos lectrode.
  2. Abra os arquivos exportados usando qualquer editor de fluxo de UNIX, e remover todos os caracteres não numéricos a partir dos arquivos de dados exportados, deixando apenas selos de tempo e tensões canal. Salve os arquivos modificados para posterior análise numérica.
    NOTA: A partir de agora, realiza todos os cálculos usando pacotes R partir do repositório R ou códigos caseiros (Tabela 1).
  3. Usando o software R, instalar os pacotes R exigidos, e carregar os arquivos de dados modificados no ambiente R. Requisitar todos os canais, atribuindo a cada um para uma coluna particular da matriz que contém todos os dados, eliminando canais vazios e referenciar-los para uma referência média de linha média (FZ + Cz + PZ) / 3.
    1. Use o algoritmo Fast Fourier Transform (função R: FFT) e traçar a variável resultante para verificar a remoção eficaz da frequência de linha (cerca de 50 Hz). Use o domínio da frequência para filtrar outra fr espúriaequencies que podem contaminar os sinais.
  4. Converter os dados carregados para um objeto de séries temporais multivariadas (MTS) de 28 colunas - 16 couro cabeludo e 12 inimigos - usando as ts de função R. Divida os mts objeto em janelas temporais não sobrepostos de 5 segundos cada (1.000 pontos de dados em 200 Hz) para reduzir o tamanho do arquivo e otimizar o tempo de computação.

5. Cálculos de pós-processamento (Complexo Análise de Redes)

NOTA: Calcule as medidas descritas a seguir em cada janela temporal a partir de 5 min antes do início das crises (60 janelas) e terminando em 5 minutos após o início das crises (60 janelas), com o objetivo de visualizar a evolução temporal.

  1. Calcule medidas univariadas, espectral de potência, excitabilidade e entropia espectral para cada coluna / canal individual, sem considerar as correlações entre diferentes séries temporais.
    1. Calcule a excitabilidade (S) para cada vséries temporais atividade ensão usando um código caseiro de acordo com a equação proposta por Schindler 24 (ver arquivo suplementar). S> 2,5 é considerado epileptog�ico, um limiar determinado empiricamente 17,25,26.
    2. Para cada série tempo de atividade, calcular a densidade espectral de potência usando um código caseiro para o Delta (> 0,5 Hz e <4 Hz), Theta (4-7 Hz), Alpha (7-14 Hz), Beta (14-30 Hz ) e gama (> 30).
    3. Calcular Shannon entropia com um código caseiro usando a densidade de potência espectral de cada série de tempo, em vez da série temporal probabilidade correspondente. Calcular a média dos valores individuais entropia espectral (SE) obtidos para cada canal ao longo de um conjunto de eletrodos. Shannon entropia é explicado no arquivo suplementar.
      NOTA: Uma diminuição na SE deve ser interpretada como uma diminuição no número de frequências do espectro porque SE é a entropia do espectro.
  2. medidas de rede
    NÃOE: Esta seção avalia as interações entre diferentes séries temporais de eletrodos.
    1. Calcula-se a ligação funcional entre cada par de séries de tempo de tensão em cada janela temporal, utilizando o valor absoluto do coeficiente de correlação cruzada linear calculado em zero lag (função R: CCF).
      NOTA: Para eliminar os valores não representativos de sincronização, estabelecer um limite com base em estudos anteriores 17,25,26. Usar um limiar de 0,5, neste caso particular.
    2. Instale o pacote de R IGRAPH 27. Criar um objeto IGRAPH a partir da matriz de adjacência (função R: graph.adjacency). Usar a matriz de correlação obtida na etapa anterior, especificando que o gráfico é ponderado e não-dirigido.
    3. Em cada uma das janelas temporais calcular o comprimento de caminho médio (APL) (R função average.path.length) para toda a rede (couro cabeludo + FOE), e para cada uma das quatro sub-redes: couro cabeludo, couro cabeludo esquerda para a direita, para a esquerda e FOE FOE direita. em eXactly da mesma forma, calcular a densidade de ligações (DOL) (função R: graph.density), modularidade (Mod) (função R: modularidade) eo coeficiente médio de agrupamento (ACC) (função R: transitividade).
    4. Repetir os passos anteriores através 5.2.1 5.2.3 usando a sincronização de fase (R código caseiro) como uma estimativa da conectividade funcional em vez da função de correlação cruzada.
  3. Para representar os efeitos do tamanho das mudanças de variáveis, calcular a diferença média padronizada (SMD) (função R partir MBESS pacote SMD), entre o preictal e as etapas ictais, bem como entre a preictal e estágios pós-ictais.
    1. Tomando o preictal como linha de base, selecione trinta segundos (6 valores) cinco minutos antes da marca de apreensão início, como o valor preictal. Uma janela temporal análoga de 30 s pode ser escolhida durante o ataque, de modo a quantificar a mudança, relativamente à fase de preictal, usando o SMD.
    2. De uma maneira semelhante, 5 minutos após a apreensão termina, seleccionar uma janela temporal, de 30 s, a fim de quantificar a mudança durante a fase pós-ictal (no que diz respeito à fase preictal).

Resultados

A posição final da FOE é na cisterna ambiente, como visto no sentido do eixo e RM sagital (Figura 1A painéis superiores). Os contatos da atividade elétrica registro FOE de várias estruturas mesial do lobo temporal (Figura 1A painel inferior). Após a cirurgia (Figura 1B painel esquerdo), o paciente é enviado para a sala de vídeo-EEG, onde eletrodos no couro cabeludo são colocados de acordo com a 10 - sistema de 20 (Figura 1B direita). Durante a estadia na sala de vídeo-EEG, o paciente é monitorado continuamente, poupando para mais couro cabeludo análise e inimigo gravações, como o vídeo bem e constantes vitais. Um típico sinais do couro cabeludo e inimigo matérias-(Figura 1C) mostram a aparência de uma convulsão na FOE esquerda e sua propagação para o couro cabeludo e os contactos FOE certas.

Representação da actividade usando o epileptog�icoexcitabilidade (S) (Figura 2) correspondente aos registos de EEG em bruto da Figura 1C, durante a transição do preictal ao ictal e períodos pós-ictais. Apreensão início é marcado com uma linha sólida vertical e o tempo (eixo x) são referidos a este ponto. Um valor de S (excitabilidade)> 2,5 representada atividade irritativa ou epileptogénico 17,25,26. excitabilidade Superior (cores avermelhadas) apareceu em primeiro lugar com maior intensidade sobre os contatos FOE esquerda (LFOE). Esse resultado é concordante com epilepsia do lobo temporal mesial esquerdo como informado por um neurofisiologista especialista.

Dinâmica temporal de várias medidas de rede, bem como a entropia espectral (Figura 3) durante a transição a partir do preictal para as fases ictal e pós-ictais, que corresponde ao mesmo apreensão apresentado na Figura 1C e 2. início das crises é marcado com uma verti sólidaA linha e o tempo (eixo x) CAL são referidos neste ponto. Neste caso, a rede foi construída em cima de todo o conjunto de eletrodos, incluindo tanto o couro cabeludo e FOE. valores Dol e ACC foram maiores durante convulsões, com uma diminuição da APL e da modificação, o que sugere um aumento na conectividade global. Durante este período, também, menores níveis de SE foram observados e mantida após a excitabilidade (linhas verticais pontilhadas) desaparece.

A análise das medidas de rede ACC, dols e APL ea SE para cada FOE (direito e esquerdo) (Figura 4), durante a transição do preictal ao ictal e estágios pós-ictais. Apreensão início é marcado com uma linha sólida vertical e o tempo (eixo x) são referidos a este ponto. A evolução destas medidas correspondem à mesma apreensão das Figuras 1, 2 e 3. O ipsilateral (à esquerda) ACC mesial, dols e APL apresentaram alterações anteriores e superiores ao contralavalores teral, o que poderia ser explicado pela localização da zona de apreensão início no lobo temporal esquerdo. Neste caso, Mod não pôde ser calculado porque não há subdivisões estavam disponíveis.

Um vídeo representativo da conectividade funcional (Figura 5), durante o mesmo apreensão da Figura 1, 2, 3, e 4 apresenta uma mudança crítica apenas após o surgimento da crise (Tempo 0). Nesse ponto, a conectividade entre todos os eléctrodos aumentar dramaticamente, como pode ser visto por um aumento do número de ligações e a espessura (intensidade) do que os bordos. Este aumento é iniciado entre a FOE esquerda em vez de 0,1 e 0,2, e espalha-se para o lado contralateral antes de atingir toda a rede.

fft 4.3 (Pacote de estatísticas) Calcula a Rápida de Fourier Transform de um sinal.
ts 4.4 (Pacote stats) Cria um objeto de séries temporais multivariadas (MTS). A frequência de amostragem deve ser fornecido.
Excitabilidade 5.1.1 function (caseiro) com base na função R diff. Calcula o valor absoluto da inclinação do sinal e, em seguida, normalizar ao curto período de linha de base desvio padrão. Limite deve ser fornecido.
Densidade espectral de potência e Entropia Espectral 5.1.2 Function (caseiro) com base em funções de espectro e entropia R. Calcula-se o espectro de potência normalizado e a entropia de Shannon do espectro de potência normalizado
CCF 5.2.1 (Pacote base) calcula a correlação cruzada linear de objeto mts usando correlação de Pearson em lag zero, gerando uma matriz de correlação. Os valores absolutos deve ser calculated.
graph.adjacency 5.2.2 (Pacote IGRAPH) Cria um gráfico IGRAPH, o objeto básico utilizado pelas seguintes funções IGRAPH
average.path.length 5.2.3 (IGRAPH pacote) determina a duração média da trajectória do gráfico, calculando a média do número de passos ao longo dos caminhos mais curtos através de todos os nós da rede.
graph.density 5.2.3 (Pacote IGRAPH) Calcula a densidade de ligações do gráfico, calculando a proporção entre o número real de ligações e todas as ligações possíveis da rede.
modularidade 5.2.3 (Pacote IGRAPH) Determina a modularidade do gráfico, pela computação em que grupos de nós são mais ligadas entre si do que com outros nós da rede
transitividade 5.2.3 (IGRAPH pacote) determina o coeficiente de agrupamento média do gráfico, calculando a proporção de nodos vizinhos que também são vizinhos uns dos outros
sincronização de fase 5.2.4 function (caseiro) com base na função R FFT que calcula a coerência de fase média para obter valores entre zero e um
SMD 5.3 (Pacote MBESS) determina o padrão de diferença média -size Effects calculando a diferença de média entre os grupos em relação à diferença agrupados

Tabela 1: Funções de R usado para o processamento de dados.

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Figura 1: Forame Oval eletrodos. (A) Posição final doFOE na cisterna ambiente. painéis superiores mostram um axial (à esquerda) e sagital (direita) imagens de ressonância magnética que indicam o contatos FOE localização (setas brancas). Um espécime humano (cadáveres) com um inimigo inserido (painel inferior, contatos marcados com setas brancas). (B) FOE e eletrodos no couro cabeludo configuração. Pacientes cabeça logo após a cirurgia de inserção FOE (painel esquerdo), o e durante a estadia de vídeo-EEG (painel direito). (C) FOE e do couro cabeludo gravações. epilepsia parcial complexa de um paciente TLE esquerda (5 min antes e após um começo de crise). RFOE1-RFOE6 significa FOE direito # 1 a # 6 e LFOE1-LFOE6 significa FOE esquerda # 1 a # 6. começo de crise é marcada por uma linha vertical vermelha e uma cabeça de seta branca. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2: Representação de uma crise parcial complexa de um paciente saiu TLE quantificada por Excitabilidade. A escala de cores quantifica o nível de excitabilidade (S) para cada eletrodo. O eletrodo forame direito ovale (RFOE) e eletrodo de forame oval à esquerda (LFOE) representam os contatos da direita e esquerda forame eletrodos ovale (eixo y), respectivamente. O eixo-X marca o tempo (em minutos) em relação ao início apreensão (linha vertical de espessura) tal como determinado por um perito Neurofisiologista. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 3: Medidas do mesmo paciente e Same Apreensão na Figura 2. O coeficiente de agrupamento média (ACC), comprimento médio caminho Toda a rede (couro cabeludo + FOE) (APL), A densidade de ligações (DOLS), modularidade (modificação) e entropia espectral (SE) para toda a rede (couro cabeludo + FOE) estão representados. As linhas tracejadas verticais representam a excitabilidade (S). O eixo x marca o relativo tempo de apreensão início (linha sólida grossa vertical). A média móvel ao longo de dez janelas consecutivas é representado por uma linha preta sólida de espessura. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4: Medidas mesial do mesmo paciente a partir da Figura 2 e 3. O coeficiente médio de agrupamento (ACC), comprimento do caminho médio (APL), a densidade de ligações (DOLS) e entropia espectral (SE), tanto à esquerda e à direita forame eletrodos ovale (inimigos). As linhas pontilhadas verticais marcar a excitabilidade. O eixo-X marca o tempo relativo a sinício eizure (grossa linha sólida vertical). A média móvel ao longo de dez janelas consecutivas é representado por uma linha preta sólida de espessura. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 5: Dinâmica do Padrão Conectividade durante uma crise parcial complexa. Ligações intensidade é representada pela espessura das arestas. Tempos (números inferiores) são em relação ao aparecimento de apreensão (Tempo 0). Cada quadro é 5 seg longo. Esquerda e eletrodos de forame oval direita (L1-L6 e R1-R6) são representados por corais e azuis círculos, respectivamente. Esquerda e direita eletrodos no couro cabeludo são representados por círculos alaranjados e ciano, respectivamente. Por favor clique aqui para download este filme.

Discussão

Tradicionalmente, a epilepsia foi estudado sob uma abordagem orientada para a zona, que isolou a importância das áreas particulares, essencialmente a zona de início das crises, como a causa única de convulsões. Muito recentemente, uma abordagem de rede verdade que enfatiza a importância das interações entre as áreas corticais tem sido favorecido pela perspectiva orientada para a zona clássica 13-17,28. No entanto, o actual corpo de evidências para a epilepsia como uma doença de rede ainda é altamente fragmentado, e é necessária mais investigação. O presente trabalho tem como objetivo reavaliar os dados fornecidos pelos métodos tradicionais como o FOE, sob a abordagem complexa rede. O protocolo aqui apresentado descreve um passo a passo procedimento metodológico para executar uma rede complexa e análise espectral de gravações semi-invasivos em pacientes com ELT.

A aplicação da técnica descrita acima tem demonstrado a utilidade da abordagem da rede, em comparação com o tradicional, mais locdesmineralizada ou perspectivas orientadas para a zona. Em trabalhos recentes 17,29 demonstrou-se que, usando o mesmo procedimento que o descrito aqui, um desequilíbrio na conectividade mesial em doentes refractários TLE é aparente. Conectividade mesial é reduzida no lado ipsilateral tanto durante as interictais 29 e ictais 17,29 etapas. Este resultado não poderia ser antecipado por olhar apenas para as áreas onde a atividade epileptogênica surge. Este resultado de alguma forma surpreendente, também foi descrita usando teorias de rede em sinais de fMRI 30,31. Além disso, a aplicação da técnica combinada da teoria de rede FOE + demonstrou a equivalência de actividade mesial durante convulsões e sob os efeitos de um promotor de actividade epileptog�ico, como é a administração farmacológica de etomidato 32.

A técnica aqui descrita é capaz de detectar o desequilíbrio da rede mesial em gravações intercríticos de curta duração, no máximo, um ór duas horas 29. Desta forma, poderia ser alcançada uma redução drástica no tempo de análise e paciente estadia hospitalar. Além disso, do ponto de vista terapêutico, o desequilíbrio existente em pacientes com ELT pode ser "resolvida" usando cronicamente implantados (por neurocirurgiões) dispositivos, tanto quanto a forma como é feito em estimulação cerebral profunda.

Para obter melhores resultados usando as informações fornecidas neste protocolo, algumas questões devem ser consideradas com antecedência. Em primeiro lugar, a implantação dos eletrodos deve ser realizada por um neurocirurgião experiente porque a sua colocação incorreta poderia produzir consequências neurológicas graves e gravações enganosas. Além disso, a seleção de épocas apropriadas para posterior análise depende inteiramente de interpretação do neurofisiologista do EEG em bruto; portanto, experiência em análise de EEG clínico é obrigatório. O formato de dados dos arquivos exportados do eletroencefalograma depende das partimarca cular; consequentemente, bons conhecimentos de programação são necessários para adaptar os scripts para diferentes formatos de dados. Finalmente, para garantir a fiabilidade dos dados, os controlos de qualidade deve ser aplicada aos resultados. Superestimação e falsos positivos são susceptíveis de aparecer quando se trabalha com um elevado número de correlações. Em tais casos, os métodos estatísticos para melhorar a sensibilidade deve ser usado. A este respeito, é importante estabelecer um limiar nas correlações para descartar valores que não são representativas de um verdadeiro sincronização subjacente. Assim, neste protocolo, uma aresta entre os nós i e j só será considerada a existir se o valor absoluto da correlação entre esses nós é maior do que 0,5, um critério previamente empregada 17,26. Outros limites na gama de 0,2 a 0,8 deve ser empregue para verificar a resultados semelhantes e de assegurar uma transição suave a partir de um limiar para o seguinte limite. Além de limiares, outro Méthodologies pode ser usado para obter resultados confiáveis, como a correção de Bonferroni ou teste de dados de aluguel. Além disso, ao trabalhar com dados de EEG, é importante ter em mente que as redes cerebrais são sistemas complexos com dinâmica não-linear; Portanto, para além da correlação linear, devem ser utilizadas outras medidas de sincronização não-lineares para assegurar a qualidade dos resultados, tais como a informação mútua ou sincronização de fase 33.

Calculando conectividade diretamente de eletrodos no couro cabeludo, como é parcialmente feita neste trabalho, implica alguns riscos. O principal problema restante no efeito de contaminação devido à condução de volume, sempre presente com a gravação couro cabeludo. Uma maneira de superar esse problema é através do trabalho sobre o espaço fontes, uma alternativa atraente empregada por muitas pesquisas. Outra abordagem exige o uso de medidas de sincronização que minimiza a contaminação dos efeitos de amplitude. Ao utilizar a sincronização de fase (também conhecida como Fase Gocking Value) que minimizar o efeito da condução de volume, como foi demonstrado em várias obras 34.

Tal como em outras técnicas invasivas neurofisiológicos, gravações de inimigo não pode ser obtido a partir de indivíduos de controlo, um facto que limita severamente a utilização de certos protocolos de pesquisa. Os dados de gravações FOE fornecer informações valiosas sobre a atividade do lobo temporal mesial 17,29,35, especialmente durante a lateralização para o lado epileptogênica em pacientes com ELT 33. Em comparação com técnicas invasivas, a técnica FOE é não traumático para o cérebro e envolve a manipulação relativamente simples, e as suas gravações são de alta qualidade durante longos períodos de tempo 11. Em comparação com MRI, gravações FOE proporcionar uma melhor resolução de tempo de actividade electrocortical. Além disso, existem muitas possibilidades de explorar diferentes dos utilizados neste trabalho medidas. Esses fatos também aumentar a possibilidade de analisar várias gravações biomédicassimultaneamente. Estas vantagens de gravações FOE combinados com rede complexa e análise espectral fazer esta técnica uma ferramenta poderosa para a pesquisa da epilepsia com aplicações potenciais na prática clínica.

Divulgações

Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.

Agradecimentos

Este trabalho foi financiado por doações do Instituto de Salud Carlos III, através PI10 / 00160 e PI12 / 02.839, parcialmente financiado pelo FEDER e da Mutua Madrileña. AS-G. é o destinatário de uma bolsa de pós-doutorado da Mutua Madrileña. Simulação 3D foram criados usando software biodigital Humano ( www.biodigital.com ) e software Zygote Body Professional (www.zygotebody.com)

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Eletrodos Forame OvaleAD-Tech, Racine,
EUA		FO06K-SP10X-000Platina de seis contatos 
EletroencefalógrafoXLTEK, CanadáXLT-EEG32TMáquina de ressonância magnética Natus XLTEK
ressonância magnéticaGeneral Electric
Máquina de ESPECIFICAÇÕESGeneral Electric
Máquina de

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