Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

تحليل شبكة الثقبة البيضوية الكهربائي تسجيلات في الفص الصدغي الصرع المرضى المقاوم للأدوية

Published: December 18, 2016 doi: 10.3791/54746

Abstract

حوالي 30٪ من مرضى الصرع مستعصية على العقاقير المضادة للصرع. في هذه الحالات، حيث تكون الجراحة هي البديل الوحيد للقضاء على المضبوطات / سيطرة. ومع ذلك، لا تزال أقلية كبيرة من المرضى لعرض المضبوطات ما بعد الجراحة، وحتى في تلك الحالات التي يكون فيها مصدر يشتبه في المضبوطات وتم حصر ومقطوعة بشكل صحيح. بروتوكول المعروضة هنا يجمع بين الإجراء السريري يعملون بشكل روتيني خلال عملية التقييم قبل العملية من الفص الصدغي الصرع (TLE) المرضى الذين يعانون من تقنية جديدة لتحليل الشبكة. يسمح طريقة لتقييم التطور الزمني للمعلمات الشبكة إنسية. الإدراج الثنائي الأقطاب الثقبة البيضوية (FOE) في حوض المحيط يسجل في نفس الوقت النشاط كهربي في عدة مناطق إنسية في الفص الصدغي. وعلاوة على ذلك، منهجية شبكة تطبيقها على سلسلة زمنية تسجيل مسارات التطور الزمني للشبكات إنسية على حد سواء interictally وخلالالمضبوطات. في هذه الطريقة، وبروتوكول المعروضة يقدم طريقة فريدة لتصور وتحديد التدابير التي تعتبر العلاقات بين عدة مناطق إنسية بدلا من منطقة واحدة.

Introduction

الصرع هو مرض تعطيل يصيب 1-2٪ من سكان العالم. في معظم الحالات، والمضبوطات - بصمات الصرع - يمكن التحكم تماما أو إلغاؤها مع العقاقير المضادة للصرع. ومع ذلك، ما يقرب من 30٪ من براءات الاختراع الصرع مستعصية على العلاجات المخدرات. في النوع الأكثر شيوعا من مرض الصرع، ومرض الصرع الفص الصدغي (TLE) لحسن الحظ الجراحة بديلا صالحا لتحسين حالة المريض. أظهرت نتائج التحليل التلوي أن ما يقرب من ثلثي المرضى TLE المقاوم للأدوية هي في 2-3 سنوات الأولى بعد الجراحة resective 2،3 خالية من الحجز، وعلى الرغم من أن هذه النسبة تتفاوت بين عدة عوامل، أبرزها، نوع الحصين التصلب 2. خطوة حاسمة لتحقيق نتيجة ناجحة لتوطين دقيقة من ما يسمى التركيز الصرع، والمنطقة القشرية المسؤولة عن توليد والمضبوطات، والذي يقع عادة في mesiaمنطقة لتر من الفص الصدغي. ولكن، حتى في الحالات التي تم التعرف التركيز الصرع بشكل صحيح ومقطوعة أثناء الجراحة، وهم أقلية كبيرة من المرضى إما لا يزال مع المضبوطات بعد العمليات الجراحية أو يجب أن توضع تحت العلاج صارمة المضادة للصرع المخدرات للسيطرة على النوبات. لذلك، برز منظور الجديد الذي لم يعد يتركز الاهتمام فقط على مناطق معزولة، يشكل التفاعلات بدلا القشرية الآن قضية أساسية. ويرتكز هذا النهج "الشبكة" في مفهوم connectome والتي تركز الاهتمام في الوصلات العصبية بين مناطق مختلفة بدلا من تسليط الضوء على دور الهياكل مجزأة. تم العثور على هذا النموذج الجديد في نظرية الرسم البياني، إطارا الرياضية المكرسة لدراسة الخصائص الطوبوغرافية والإحصائية والرسوم البيانية، والأداة المناسبة للتعبير عن النتائج الأساسية. في إطار هذا المنظور، يعتبر الدماغ كمجموعة من العقد متصلة فيما بينها الروابط

من بين العديد من التقنيات العصبية الغازية المستخدمة بشكل روتيني في معظم مراكز الصرع في جميع أنحاء العالم، الثقبة البيضية القطب (FOE) لافت للنظر بشكل خاص. FOE هو أسلوب شبه الغازية ليست هناك حاجة لإجراء حج القحف، مما يقلل من المضاعفات التي تعقب الجراحة 10. بالإضافة إلى ذلك، موقع FOE في حوض المحيط 11 يجعلهم مريحة وخاصة لتسجيل النشاط إنسي من العديد من الهياكل القشرية تشارك في توليد النوبات ونشر، مثل القشرة المخية الأنفية الداخلية. لذلك، واستخدامه منذمظهره على نطاق واسع في تقييم قبل الجراحة للمرضى TLE المقاوم للأدوية. تقليديا، يتم استخدام هذه التقنية لتحديد النشاط تهيجي في شكل المسامير المولدة للصرع النشبات وموجات حادة، والأهم من ذلك، إلى تحديد دقيق لمنطقة بداية الاستيلاء إنسي.

التعريف الجديد المقترح من لجنة التصنيف والمصطلحات من الجامعة الدولية لمكافحة الصرع (ILAE) تشير إلى أن المضبوطات تنشأ في مرحلة ما داخل معينة الشبكات 12. وعلاوة على ذلك، أظهرت العديد من الدراسات أن المضبوطات هي سبب نشاط الشبكة غير طبيعي بدلا من منطقة المرضية المعزولة 13-16. ومن الواضح أن هذا المنظور الجديد يتطلب إعادة تحليل المعلومات المكتسبة سابقا باستخدام الطرق العددية جديدة، مثل منهجية شبكة معقدة. على الرغم من أن الاستخدام العملي لهذه التحليلات لا يزال في مراحله الأولى في الممارسة السريرية، وقد أثبتت العديد من الدراسات أبحاثهمقيمة 13-17.

البروتوكول هو موضح أدناه هو مزيج من الممارسة السريرية تمارس بشكل روتيني على TLE مرضى الصرع المقاوم للأدوية مع تقنية جديدة لتحليل الشبكة. يسمح طريقة لتقييم التطور الزمني للمعلمات الشبكة إنسية. الإدراج الثنائي FOE في حوض المحيط يسجل في نفس الوقت النشاط كهربي في عدة مناطق إنسية من الفص الصدغي. نهج شبكة تطبيقها على سلسلة زمنية تسجيل مسارات التطور الزمني للشبكات إنسية على حد سواء interictally وأثناء النوبات. في هذه الطريقة، وبروتوكول المعروضة يقدم طريقة فريدة لتصور وتحديد التدابير التي تعتبر العلاقات بين عدة مناطق إنسية.

Protocol

في البروتوكول هو موضح أدناه، الخطوات 1 و 2 و 3 تنتمي إلى بروتوكولات كل من البحث والسريرية، وكلاهما اتباعها بدقة من كل مرشح TLE إنسي لجراحة استئصال مختارة فقط من المعايير السريرية. الخطوات 4 و 5 تنتمي حصرا لبروتوكول البحث. كلا الإجراءات وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة الأخلاقية لمستشفى دي لا برنسيسا.

1. إجراءات ما قبل الزرع

  1. شرح الإجراءات التجريبية للمشارك، يحدد اي تتوافق نقاط للبحث وتلك التي تنطبق على الممارسة السريرية، ملاحظا أن هذا الإجراء البحث هو بأي حال من الأحوال تعديل الإجراء السريري. إيلاء اهتمام خاص لشرح المخاطر المحتملة للزرع جراحيا من الأقطاب الكهربائية. الحصول على توقيع استمارة الموافقة أبلغ المشاركين.
  2. لجميع المرشحين لجراحة استئصال، نفذ العصبية قبل الجراحة وإكساء العصبيةminations 18.
    1. تقييم المريض من قبل النشبات انبعاث فوتون واحد المقطعي المحوسب (SPECT) مع 99 ح-HmPAO، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) 1.5 T والفيديو كهربية (الخامس EEG) باستخدام 25 الأقطاب فروة الرأس وفقا ل10 - النظام الدولي 20 وفي مودسلي بروتوكول 18.
    2. أثناء تسجيل البقاء الخامس EEG قبل الجراحة، تفتق تدريجيا الأدوية المضادة للصرع من اليوم الثاني إلى اليوم الرابع (ما يقرب من ثلث الجرعة يوميا).

2. إجراءات زرع (جراحة)

  1. إدارة المخدرات المضادة للصرع قبل الجراحة، وإجراء عمليات جراحية تحت التخدير العام (3 ملغ / كغ البلعة البروبوفول، تليها 0،2-0،3 ملغ / كغ الفنتانيل و 0.5 ملغ / كغ rocuronium).
  2. إدراج اثنين من خصوم ستة الاتصال مع 1 سم المسافة مركز إلى مركز ثنائيا في صهاريج المحيطة باستخدام تقنية كيرشنر البالغ عددهم 19.
    1. وضع المريض سن طاولة العمليات في موقف ضعيف، مع الرقبة تمديد بلطف على 15 درجة. إعداد الخد المريض مع محلول اليود، بدءا من موقع شق وتحلق نحو الخارج، وثنى المنطقة المحيطة مباشرة موقع شق.
    2. ثقب الجلد بإبرة العمود الفقري 20 عيار فقا لمعالم هارتل في 20: نقطة دخول ما يقرب من 3 سم الوحشي على الجانب المماثل من الصوار عن طريق الفم باتجاه نقطة أدنى فورا إلى التلميذ المماثل في الطائرة الأمامي الخلفي ونقطة تقريبا 2.5 سم الأمامي إلى الصماخ السمعي الخارجي في الطائرة الأفقي.
    3. دفع الإبرة في اتجاه منطقة الثقبة البيضوية بتوجيه جهاز أشعة. استخدام وجهات نظر الاطراف التي يقدمها الصور التنظير لتحديد موقف من طرف الإبرة. عندما تمر الإبرة الثقبة البيضية، وإزالة مرود، والاستعاضة عنها إلكترود، وتقدم عليه في حوض المحيط (الشكل 1A
  3. تقييم غرس الصحيح من خلال التصوير جهاز أشعة في غرفة العمليات 21؛ هذا هو المهم استبعاد تغلغل في ثقب قاعدة الجمجمة، مثل الشق السفلي المداري (الموجود الأمامي إلى الثقبة البيضوية) والثقبة الوداجي (الموجود الخلفي إلى ذلك). هذا إقناء؛ إدخال القنية في غير محله يمكن أن تؤدي إلى الإصابة الوعائية العصبية الخطيرة 22.
  4. مرة واحدة يتم وضع أقطاب كهربائية بشكل صحيح في الصهاريج المحيطة، وتأمينها على الجلد مع الستائر. يستيقظ المريض، ويؤدي له أو لها إلى غرفة الإنعاش.

3. اكتساب FOE تسجيلات

  1. عودة المريض إلى غرفة الخامس EEG لإقامة ما يقرب من 5.2 ± 2.4 أيام (يعني ± SD).
  2. وضع 19 الأقطاب وفقا لنظام 10-20 الدولي.
    1. قياس المسافة بين ناسيون (جسر الأنف) وقمحدوة (نتوء القذالي) باستخدام شريط قياس، وهود علامة مع علامة نقطة وسط (موقع القطب تشيكوسلوفاكيا). قياس وعلامة على نقطة 10٪ من المسافة فوق ناسيون (موقع القطب FPZ).
      1. كرر نفس الإجراء لقمحدوة (موقع القطب عوز)، بمناسبة مسافات 20٪ من تشيكوسلوفاكيا في كل من ناسيون والاتجاهات قمحدوة (مواقع الأقطاب فعز وPZ، على التوالي).
    2. قياس المسافات بين كلا نقاط أمام الأذن، وعلامة على مسافات 10٪ أعلى من نقاط أمام الأذن اليمنى واليسرى (T3 و T4 الأقطاب، على التوالي). ثم، بمناسبة مسافات 20٪ فوق كل من T3 و T4 في الاتجاه تشيكوسلوفاكيا للحصول على مواقع C3 و C4.
    3. إنشاء محيط باستخدام شريط القياس لربط FPZ وعوز في 5٪ من مسافات فوق كل من الأقطاب الكهربائية في FP1 (يسار) وFP2 (يمين) في الجبهة وعلى O1 (يسار) وO2 (يمين) في الجزء الخلفي.
    4. في نفس محيط، إضافة 10٪ من المسافة صعودا في اتجاه قمحدوة إلى OBTعين في منصب F7، إضافة 10٪ لتصل إلى T3 (يجب أن يكون موجودا فوق خط بين نقاط أمام الأذن)، وإضافة 10٪ أخرى للحصول T5 (O1 القطب). علامة كل موقف القطب وكرر نفس الإجراء للحصول على حق (حتى) الأقطاب.
    5. قياس وعلامة التقاطع (F3 القطب الموقع) في منتصف الطريق بين F7 وق م و 20٪ من المسافة صعودا من FP1 في الاتجاه F3. كرر هذه العملية في كل رباعي الرأس للحصول على F4 (موقف الجبهة من يمين)، P3 (مركز الظهير يسار) وP4 (مركز الظهير يسار).
    6. تنظيف وتجفيف الجلد. وضع كمية معتدلة من الكولوديون مع جل موصل في كل كوب الكهربائي، ووضع أقطاب كهربائية في المناطق هيأهم. تجفيف الكولوديون مع مجفف شعر.
  3. ربط جميع من الأقطاب الكهربائية (فروة الرأس و المنبوذين) من خلال الأسلاك إلى مربع القطب، الذي يرتبط بالفعل إلى electroencephalographer. تأكد من أن الإشارات القطب جيدة، وتحقق من أن الأقطاب فروة الرأس IMPEرقصات تحت 10 أوم باستخدام electroencephalographer.
  4. الحصول على فروة الرأس الرقمية الكهربائي (EEG) البيانات والبيانات FOE في 1024 هرتز باستخدام الفيديو متزامنة electroencephalographer (الخامس EEG)، وتصفية البيانات باستخدام فلتر الفرقة تمريرة في حدود 0،5 حتي 100 هرتز وتصفية الشق (50 هرتز) مع electroencephalographer.
  5. تدريجيا إزالة العقاقير المضادة للصرع من الثانية إلى اليوم الرابع (ما يقرب من ثلث الجرعة يوميا) لزيادة احتمالات النوبات. هذه الخطوة تعتمد على وصفة طبية المخدرات الخاصة لكل مريض.
  6. استخدام كل الانتيابي النشبات والأنشطة نشبي إلى ما يقرب من تحديد المناطق ictogenic عن طريق تحديد الأقطاب / القناة حيث تظهر العناصر المولدة للصرع 23، بما في ذلك مجمع الموجة البطيئة، polyspikes، ويدير من طفرات سريعة، وموجات حادة ومعقدة حاد والموجة البطيئة وموجات حادة بطيئة، والمسامير وارتفاع وبطيئة الأمواج. تسجيل أوقات بداية الحجز ونهاية، وكذلكعلامات ذ أخرى سريرية أو الحوادث ذات الصلة بموضوع الدراسة. هناك رسم الخرائط واحد الى واحد بين موقع الأقطاب الكهربائية في رأس المريض ونموذج الرأس في البرنامج EEG الذي يسمح بتحديد تشريحيا حيث يظهر النشاط مولدة للصرع.
  7. عند الانتهاء من الدراسة، وإزالة الخصوم في وحدة الخامس EEG عن طريق سحب بلطف بها في حين لا يزال فم المريض نصف فتح. لا يؤدون بشكل منهجي التصوير بعد إزالة FOE، إلا عندما تظهر أعراض عصبية. في مثل هذه الحالات، إجراء التصوير المقطعي (CT) مسح عاجل.

4. FOE الإشارة تجهيزها

  1. تصدير البيانات المخزنة على electroencephalographer في 200 هرتز في شكل ASCII في العهود مناسبة للتحليل العددي لحوالي 30 دقيقة من النشاط الاستيلاء عليها (تم تحديدها مسبقا من قبل neurophysiologist الخبراء) (الشكل 1C). تجنب العهود التي تحتوي على القطع الأثرية، مثل النشاط المشبعة الكهربائية، النشاط العضلي، والبريدنزوح lectrode.
  2. فتح الملفات التي تم تصديرها باستخدام أي محرر تيار يونيكس، وإزالة كافة أحرف غير رقمية من ملفات البيانات التي تم تصديرها، ولم يتبق سوى الطوابع الزمنية والفولتية القناة. حفظ الملفات التي تم تعديلها لمزيد من التحليل العددي.
    ملاحظة: من الآن فصاعدا، وأداء جميع العمليات الحسابية باستخدام حزم R من مستودع R أو رموز محلية الصنع (الجدول 1).
  3. باستخدام برنامج تثبيت حزم R المطلوبة، وتحميل ملفات البيانات المعدلة في البيئة R. النظام جميع القنوات، وتكليف كل واحد إلى عمود معين من مجموعة التي تحتوي على كافة البيانات، والقضاء على القنوات الفارغة والرجوع بها إلى متوسط ​​خط منتصف المرجعية (فعز + تشيكوسلوفاكيا + أسما) / 3.
    1. استخدام تحويل فورييه السريع خوارزمية (R الدالة: الاتحاد الفرنسي للتنس) ومؤامرة المتغير مما أدى إلى تحقق لإزالة فعالة من تردد الخط (ما يقرب من 50 هرتز). استخدام المجال تردد لتصفية الاب زائفة أخرىequencies التي قد تلوث الإشارات.
  4. تحويل البيانات تحميلها إلى كائن السلاسل الزمنية متعدد المتغيرات (متر) من 28 الأعمدة - 16 فروة الرأس و 12 التجاهل - باستخدام نهاية الخبر R وظيفة. تقسيم كائن النظام التجاري المتعدد الأطراف في النوافذ الزمنية غير متداخلة من 5 ثواني كل (1،000 نقاط البيانات بسرعة 200 هرتز) لتقليل حجم الملف وتحسين وقت الحساب.

5. حسابات ما بعد المعالجة (مجمع تحليل الشبكة)

ملاحظة: قم باحتساب التدابير المبينة أدناه في كل نافذة الزمني، ابتداء من الساعة 5 دقائق قبل بداية الاستيلاء عليها (60 ويندوز) وتنتهي في 5 دقائق بعد بداية الاستيلاء عليها (60 ويندوز)، وذلك بهدف وضع تصور التطور الزمني.

  1. حساب التدابير حيد المتغير، القدرة الطيفية، استثارة والكون الطيفي لكل عمود الفردية / قناة دون النظر إلى الارتباطات بين سلسلة زمنية مختلفة.
    1. حساب استثارة (S) لكل الخامسالنشاط السلاسل الزمنية oltage باستخدام رمز محلية الصنع وفقا للمعادلة التي اقترحها شندلر 24 (انظر ملف التكميلي). S> 2.5 تعتبر مولدة للصرع، وهي العتبة المحددة تجريبيا 17،25،26.
    2. لكل السلاسل الزمنية النشاط، وحساب الكثافة الطيفية الطاقة باستخدام رمز محلية الصنع لدلتا (> 0.5 هرتز و <4 هرتز)، ثيتا (4-7 هرتز)، ألفا (7-14 هرتز)، بيتا (14-30 هرتز ) وغاما (> 30).
    3. حساب شانون الكون برمز محلية الصنع باستخدام الكثافة الطيفية من كل السلاسل الزمنية بدلا من السلاسل الزمنية احتمال المقابلة. متوسط ​​في الكون الطيفي (SE) القيم الفردية التي تم الحصول عليها لكل قناة على مجموعة من الأقطاب الكهربائية. وأوضح شانون الكون في ملف التكميلي.
      ملاحظة: يجب أن تفسر انخفاض في SE حيث انخفاضا في عدد من ترددات الطيف لSE هو الكون من الطيف.
  2. تدابير الشبكة
    ليسE: هذا القسم يقيم التفاعلات بين سلسلة زمنية مختلفة من الأقطاب الكهربائية.
    1. حساب الربط الوظيفي بين كل زوج من السلاسل الزمنية الجهد في كل نافذة الزمني باستخدام القيمة المطلقة لمعامل عبر ارتباط خطي حسابها عند مستوى الصفر تأخر (R ظيفة: التعاون القطري).
      ملاحظة: للقضاء على قيم غير تمثيلية التزامن، تحديد عتبة بناء على الدراسات السابقة 17،25،26. استخدام عتبة 0.5 في هذه الحالة بالذات.
    2. تثبيت R حزمة igraph 27. إنشاء كائن igraph من مصفوفة الجوار (R ظيفة: graph.adjacency). استخدام مصفوفة الارتباط التي تم الحصول عليها في الخطوة السابقة، موضحا أن الرسم البياني ومن المرجح وغير الموجهة.
    3. في كل نافذة الزمني حساب متوسط طول المسار (APL) (R ظيفة average.path.length) لكامل الشبكة (فروة الرأس + FOE)، ولكل واحد من أربع شبكات فرعية هي: فروة الرأس اليسرى وفروة الرأس اليمين واليسار FOE و FOE الصحيح. في البريدxactly بنفس الطريقة، وحساب كثافة الروابط (وزارة العمل) (R ظيفة: graph.density)، نمطية (وزارة الدفاع) (R ظيفة: نمطية) ومتوسط معامل تجميع (ACC) (R ظيفة: transitivity).
    4. كرر الخطوات السابقة 5.2.1 خلال 5.2.3 باستخدام تزامن المرحلة (رمز R محلية الصنع)، وتقديرا للاتصال وظيفية بدلا من وظيفة عبر الارتباط.
  3. لتمثيل حجم الآثار في التغييرات المتغيرة، وحساب الفرق موحد يعني (القطارات) (وظيفة R من حزمة MBESS: مصلحة الارصاد الجوية)، وبين سابق للنشبة والمراحل نشبي وكذلك بين سابق للنشبة ومراحل تال للنشبة.
    1. أخذ سابق للنشبة الأساس على النحو التالي، حدد ثلاثين ثانية (6 القيم) قبل خمس دقائق علامة الاستيلاء البداية، حيث بلغت قيمة سابق للنشبة. ويمكن اختيار نافذة زمنية مماثلة من 30 ثانية خلال الاستيلاء من أجل تحديد التغيير، فيما يتعلق مرحلة سابق للنشبة، باستخدام مصلحة الارصاد الجوية.

Representative Results

الموقف النهائي من العدو هو في البئر المحيطة، كما رأينا في محوري وسهمي التصوير بالرنين المغناطيسي (الشكل 1A وحات العليا). الاتصالات من النشاط الكهربائي سجل FOE من العديد من الهياكل إنسية من الفص الصدغي (الشكل 1A اللوحة السفلى). بعد الجراحة (الشكل 1B اللوحة اليسرى)، ويرسل المريض إلى غرفة الفيديو EEG، حيث يتم وضع أقطاب فروة الرأس وفقا لل10 - نظام 20 (1B الشكل اليمين). أثناء الإقامة في غرفة الفيديو EEG، تتم مراقبة المريض بشكل مستمر، وتوفير لمزيد من فروة الرأس التحليل وFOE التسجيلات، والفيديو جيدا والثوابت الحيوية. نموذجي الخام فروة الرأس وFOE إشارات (الشكل 1C) تظهر مظهر من الاستيلاء على FOE الأيسر وانتشاره إلى فروة الرأس والاتصالات FOE الصحيحة.

تمثيل النشاط مولدة للصرع باستخداماستثارة (S) (الشكل 2) المقابلة لتسجيلات EEG الخام من الشكل 1C، خلال الفترة الانتقالية من سابق للنشبة إلى نشبي وفترات تال للنشبة. يتم وضع علامة بداية النوبات مع خط متصل الرأسي والوقت (محور س) ويشار إلى هذه النقطة. قيمة S (استثارة)> 2.5 ممثلة تهيجي أو مولدة للصرع النشاط 17،25،26. ارتفاع استثارة (ألوان حمراء) ظهرت أولا مع أعلى كثافة في الاتصالات FOE اليسار (LFOE). هذه النتيجة هي متطابقة مع الأيسر إنسي الصرع الفص الصدغي كما أبلغت من قبل neurophysiologist الخبراء.

ديناميات الزمنية من عدة تدابير الشبكة فضلا عن الكون الطيفي (الشكل 3) خلال الانتقال من سابق للنشبة إلى مراحل نشبي وتال للنشبة، والمقابلة لنفس الاستيلاء المعروضة في الشكل 1C و 2. يتم وضع علامة بداية الحجز مع فيرتي الصلبةويشار إلى خط كال والوقت (محور س) إلى هذه النقطة. في هذه الحالة، تم بناء شبكة على مجموعة كاملة من الأقطاب الكهربائية، بما في ذلك فروة الرأس والعدو. وكانت وزارة العمل ولجنة التنسيق الإدارية القيم العليا خلال المضبوطات، مع انخفاض في APL وزارة الدفاع، مما يشير إلى زيادة في الربط الشامل. وخلال هذه الفترة أيضا، لوحظ انخفاض مستويات SE ويستمر بعد يختفي استثارة (خطوط عمودية منقط).

تحليل التدابير شبكة لجنة التنسيق الإدارية، DoLs وAPL وSE لكل FOE (اليمين واليسار) (الشكل 4) أثناء الانتقال من سابق للنشبة إلى نشبي ومراحل تال للنشبة. يتم وضع علامة بداية النوبات مع خط متصل الرأسي والوقت (محور س) ويشار إلى هذه النقطة. تطور هذه التدابير تتوافق مع نفس الاستيلاء على أرقام 1 و 2 و 3. المماثل (اليسار) ACC إنسي، قدم DoLs وAPL التغييرات في وقت سابق وأعلى من contralaقيم teral، الذي يمكن تفسيره موقع منطقة النوبة بداية في الفص الصدغي الأيسر. في هذه الحالة، وزارة الدفاع لا يمكن أن تحسب لأنه لا يوجد التقسيمات كانت متاحة.

فيديو التمثيلي للاتصال وظيفي (الشكل 5) خلال نفس الاستيلاء على الشكل 1 و 2 و 3 و 4 يقدم إلى تغيير حاسم بعد بداية الاستيلاء عليها (الوقت 0). عند هذه النقطة الربط بين جميع أقطاب زيادة كبيرة، كما يتبين ذلك من خلال زيادة عدد الروابط وسمك (كثافة) من تلك الحواف. وتبدأ هذه الزيادة بين FOE الأيسر في وقت 0.1 و 0.2، وينتشر إلى الجانب المقابل قبل الوصول إلى شبكة كاملة.

الاتحاد الفرنسي للتنس 4.3 (احصائيات حزمة) يحسب فورييه السريع آرansform إشارة.
الخبر 4.4 (احصائيات حزمة) بإنشاء متعدد المتغيرات كائن السلاسل الزمنية (متر). وينبغي توفير تردد أخذ العينات.
الاهتياجية 5.1.1 وظيفة (محلية الصنع) على أساس وظيفة R فرق. يحسب القيمة المطلقة المنحدر من الإشارة ثم تطبيع إلى الانحراف المعياري فترة الأساس قصيرة. وينبغي توفير العتبة.
السلطة الكثافة الطيفية والأطياف الانتروبيا 5.1.2 وظيفة (محلية الصنع) على أساس المهام الطيف والكون R. حساب طيف الطاقة تطبيع والكون شانون من طيف الطاقة تطبيع
التعاون القطري 5.2.1 (حزمة قاعدة) بحساب الخطي عبر ارتباط من وجوه النظام التجاري المتعدد الأطراف باستخدام ارتباط بيرسون في صفر تأخر، وتوليد مصفوفة الارتباط. يجب أن تكون القيم المطلقة CALCULATED.
graph.adjacency 5.2.2 (حزمة igraph) يخلق الرسم البياني igraph، الكائن الأساسي الذي يستخدمه وظائف igraph التالية
average.path.length 5.2.3 (حزمة igraph) يحدد متوسط ​​طول مسار الرسم البياني، عن طريق حساب متوسط ​​عدد من الخطوات على طول مسارات أقصر من خلال كافة العقد الشبكة.
graph.density 5.2.3 (حزمة igraph) يحسب كثافة الروابط من الرسم البياني عن طريق حساب النسبة بين العدد الفعلي للصلات وجميع الروابط الممكنة للشبكة.
نمطية 5.2.3 (حزمة igraph) يحدد نمطية من الرسم البياني، من خلال الحوسبة التي هي أكثر صلة مجموعات من العقد بينهما من مع العقد الأخرى في الشبكة
transitivity 5.2.3 (حزمة igraph) يحدد متوسط ​​معامل تجميع الرسم البياني، عن طريق حساب نسبة من العقد المجاورة التي هي أيضا جيران واحد آخر
تزامن المرحلة 5.2.4 (محلية الصنع) وظيفة مقرها في وظيفة R الاتحاد الفرنسي للتنس التي تحسب تماسك المرحلة يعني الحصول على قيم تتراوح بين صفر و واحد
مصلحة الارصاد الجوية 5.3 (حزمة MBESS) يحدد المعيار يعني الفرق الحجم effects- عن طريق حساب الفرق في متوسط ​​بين الجماعات النسبية للفرق المجمعة

الجدول 1: وظائف R تستخدم لمعالجة البيانات.

شكل 1
الشكل 1: الثقبة البيضوية أقطاب. (أ) وضع النهائي للFOE في حوض المحيط. تظهر لوحات العليا على محوري (يسار) والسهمي (يمين) صور الرنين المغناطيسي التي تظهر في الموقع الاتصالات FOE (السهام البيضاء). عينة الإنسان (جيفة) مع عدو إدراج (اللوحة السفلى، والاتصالات ملحوظ مع السهام البيضاء). (ب) FOE وأقطاب فروة الرأس الإعداد. يتوجه المرضى بعد الجراحة FOE الإدراج (اللوحة اليسرى) وخلال فترة والفيديو EEG (اللوحة اليمنى). (C) FOE وفروة الرأس التسجيلات. نوبة جزئية معقدة من اليسار TLE المريض (5 دقائق بعد وقبل بداية نوبة). RFOE1-RFOE6 لتقف على اليمين FOE رقم 1 إلى رقم 6 وLFOE1-LFOE6 لتقف على يسار FOE رقم 1 إلى رقم 6. يتم وضع علامة بداية النوبات التي كتبها خط أحمر رأسي ورأس السهم الأبيض. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: التمثيل من الاستيلاء الجزئي مجمع من المريض اليسار TLE كميا عن طريق استثارة. مقياس اللون يقيس مستوى استثارة (S) لكل القطب. البيضية القطب الثقبة اليمنى (RFOE) وترك الثقبة البيضوية القطب (LFOE) تمثل الاتصالات من اليمين واليسار الثقبة البيضوية أقطاب (المحور الصادي)، على التوالي. يمثل المحور س الوقت (دقيقة) نسبة إلى مصادرة بداية (خط عمودي سميكة) كما هو محدد من قبل neurophysiologist الخبراء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل (3): الشبكة بالكامل (فروة الرأس + FOE) تدابير من المريض نفسه ونفس الاستيلاء من الشكل 2. معامل متوسط التجميع (ACC)، متوسط طول المسار (APL)، ويمثل كثافة الروابط (DoLs)، نمطية (وزارة الدفاع) والكون الطيفي (SE) لكامل الشبكة (فروة الرأس + FOE). الخطوط المنقطة العمودية تمثل استثارة (S). يمثل المحور س الوقت قريب للمصادرة يصيب (خط الصلبة العمودي سميكة). ويمثل المتوسط ​​المتحرك أكثر من عشر نوافذ متتالية من قبل خط أسود سميك صلب. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: تدابير إنسي من المريض نفسه من الرقم 2 و 3. متوسط معامل تجميع (ACC)، طول متوسط المسار (APL)، كثافة الروابط (DoLs) والكون الطيفي (SE) عن كل من اليسار واليمين الثقبة أقطاب البيضوية (الأعداء). الخطوط المنقطة العمودية بمناسبة استثارة. يمثل المحور س الوقت بالنسبة إلى الصورةبداية eizure (سميك خط الصلبة العمودي). ويمثل المتوسط ​​المتحرك أكثر من عشر نوافذ متتالية من قبل خط أسود سميك صلب. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5: الديناميكي من نمط الربط خلال نوبة جزئية معقدة. ويمثل الروابط كثافة من سمك حواف. مرات (انخفاض أعداد) نسبة إلى بداية الحجز (الوقت 0). كل الإطار هو 5 ثانية طويلة. اليسار وتتمثل أقطاب الثقبة البيضوية الصحيحة (L1-L6 و R1-R6) من خلال دوائر المرجانية والأزرق، على التوالي. اليسار وتتمثل أقطاب فروة الرأس الصحيحة بدوائر البرتقال والأزرق السماوي، على التوالي. الرجاء النقر هنا لدownload هذا الفيلم.

Discussion

تقليديا، تم دراسة الصرع تحت نهج موجه نحو منطقة، الذي عزل أهمية في مناطق معينة، أساسا منطقة الظهور الاستيلاء، والسبب فريد من المضبوطات. قريب جدا، وقد فضلت نهج الشبكة صحيح أن يؤكد على أهمية التفاعل بين المناطق القشرية خلال منظور موجه نحو منطقة الكلاسيكية 13-17،28. ومع ذلك، فإن الهيئة الحالية من الأدلة لعلاج الصرع كمرض الشبكة لا يزال مجزأ للغاية، وهناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث. ويهدف هذا العمل إلى reanalyze البيانات المقدمة من الأساليب التقليدية مثل FOE، في إطار نهج شبكة معقدة. بروتوكول المعروضة هنا يصف خطوة بخطوة الإجراء المنهجي لأداء شبكة معقدة والتحليل الطيفي للتسجيلات شبه الغازية في المرضى الذين يعانون TLE.

وقد أثبت تطبيق هذه التقنية المذكورة أعلاه فائدة نهج شبكة بالمقارنة مع الموضع أكثر التقليديalized أو وجهات نظر الموجهة للمنطقة. في الأعمال الحديثة 17،29 تبين أن، وذلك باستخدام نفس الإجراء كما هو موضح هنا، خلل في الاتصال إنسي في المرضى TLE الحرارية هو واضح. يتم تقليل الاتصال إنسي في الجانب المماثل على حد سواء خلال النشبات 29 و نشبي 17،29 مراحل. لا يمكن توقع هذه النتيجة من خلال النظر فقط في المناطق التي ينشأ النشاط مولدة للصرع. وقد وصفت هذه النتيجة مفاجئة الى حد ما أيضا باستخدام نظريات الشبكة على إشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي 30،31. وعلاوة على ذلك، فقد أظهرت تطبيق تقنية الجمع بين النظرية شبكة FOE + معادلة النشاط إنسي خلال المضبوطات وتحت تأثير مروج النشاط مولدة للصرع، كما هو الحال في الإدارة الدوائية للإيتوميدات 32.

تقنية الموضحة هنا هي قادرة على اكتشاف الخلل شبكة إنسي في التسجيلات النشبات قصيرة الأمد في معظم س واحدص ساعتين 29. وبهذه الطريقة، يمكن تحقيق انخفاض كبير في وقت التحليل والإقامة في المستشفى للمرضى. وبالإضافة إلى ذلك، من منظور علاجي، والخلل القائم في المرضى TLE يمكن "حل" باستخدام مزروع مزمنة (عن طريق الأعصاب) الأجهزة، بقدر ما الطريقة التي يتم القيام به في التحفيز العميق للمخ.

للحصول على أفضل النتائج باستخدام المعلومات الواردة في هذا البروتوكول، وينبغي النظر في بعض القضايا مقدما. أولا، يجب أن يتم تنفيذ زرع أقطاب كهربائية عن طريق الاعصاب ذوي الخبرة بسبب وضعهم غير صحيح يمكن أن تنتج عواقب عصبية حادة والتسجيلات مضللة. وعلاوة على ذلك، واختيار من العهود المناسبة لمزيد من التحليل تعتمد كليا على تفسير neurophysiologist من التخطيط الدماغي الخام. لذا، والخبرة في تحليل EEG السريري إلزامي. تنسيق البيانات من الملفات التي تم تصديرها من مخطاط كهربية الدماغ يعتمد على حزبالعلامة التجارية دائرية. وبالتالي، هناك حاجة إلى مهارات البرمجة الجيدة على التكيف مع البرامج النصية إلى صيغ البيانات المختلفة. وأخيرا، لضمان موثوقية البيانات، ينبغي تطبيق ضوابط الجودة على النتائج. ومن المرجح أن تظهر عند العمل مع عدد كبير من الارتباطات المبالغة وايجابيات كاذبة. في مثل هذه الحالات، الأساليب الإحصائية لتحسين وينبغي أن تستخدم حساسية. في هذا الصدد، من المهم تحديد عتبة في الارتباط إلى تجاهل القيم التي لا تمثل تزامن الحقيقية الكامنة. وهكذا، في هذا البروتوكول، على الحافة بين العقد i و j سوف ينظر فقط في الوجود إذا كانت القيمة المطلقة للعلاقة بين هذه العقد هي أكبر من 0.5، معيارا يعمل سابقا 17،26. وينبغي استخدام العتبات الأخرى في مجموعة من 0،2-0،8 للتحقق من نتائج مماثلة، وضمان الانتقال السلس من عتبة إلى عتبة التالية. بالإضافة إلى العتبات، methodologie الآخرينالصورة يمكن استخدامها للحصول على نتائج موثوقة، مثل تصحيح بونفيروني أو بديل اختبار البيانات. وعلاوة على ذلك، عند العمل مع البيانات EEG، من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن شبكات الدماغ هي أنظمة معقدة مع ديناميكيات غير خطية. لذلك، بالإضافة إلى علاقة خطية، وينبغي أن تستخدم التدابير تزامن غير الخطية الأخرى لضمان جودة النتائج، مثل المعلومات المتبادلة أو مرحلة التزامن 33.

حساب الاتصال مباشرة من أقطاب فروة الرأس، كما يتم جزئيا في هذا العمل، ينطوي على بعض المخاطر. بقية المشكلة الرئيسية في التأثير تلوث نتيجة لحجم التوصيل، الحاضر دائما مع تسجيل فروة الرأس. طريقة واحدة للتغلب على هذه المشكلة من خلال العمل على مساحة المصادر، بديلا جذابا المستخدمة من قبل العديد من الأبحاث. وثمة نهج آخر يتطلب استخدام تدابير التزامن الذي يقلل من تلوث آثار السعة. باستخدام تزامن المرحلة (المعروف أيضا باسم المرحلة Locking القيمة) ونحن تقليل تأثير حجم التوصيل، كما تجلى ذلك في العديد من الأعمال 34.

كما هو الحال في تقنيات العصبية الغازية الأخرى، التسجيلات من العدو لا يمكن الحصول عليها من الضابطة، الأمر الذي يحد بشدة من استخدام بروتوكولات الأبحاث معينة. توفر البيانات من التسجيلات FOE معلومات قيمة حول إنسي نشاط الفص الصدغي 17،29،35، وخصوصا خلال lateralization إلى الجانب مولدة للصرع في المرضى الذين يعانون TLE 33. مقارنة مع تقنيات الغازية، وتقنية عدو وغير مؤلمة للدماغ وينطوي على تلاعب بسيط نسبيا، والتسجيلات التي هي ذات جودة عالية على مدى فترات طويلة من الزمن 11. مقارنة مع التصوير بالرنين المغناطيسي، وتوفر تسجيلات FOE قرار أفضل وقت للنشاط كهربي. وبالإضافة إلى ذلك، العديد من الامكانيات الموجودة لاستكشاف تدابير أخرى من تلك التي استخدمت في هذا العمل. هذه الحقائق أيضا أن يزيد من إمكانية تحليل العديد من التسجيلات الطبية الحيويةفي وقت واحد. هذه المزايا من التسجيلات FOE جنبا إلى جنب مع شبكة معقدة والتحليل الطيفي تجعل هذه التقنية أداة قوية للبحث الصرع مع التطبيقات المحتملة في الممارسة السريرية.

Acknowledgments

وقد تم تمويل هذا العمل من المنح المقدمة من معهد السعود كارلوس الثالث، من خلال PI10 / 00160 وPI12 / 02839، دعما جزئيا من FEDER ومن بطولة موتوا. AS-G. وهو حاصل على زمالة ما بعد الدكتوراه من بطولة موتوا. تم إنشاؤها محاكاة 3D باستخدام برنامج BioDigital الإنسان ( www.biodigital.com ) والبرمجيات ZygoteBody المهنية (www.zygotebody.com)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Foramen Ovale Electrodes AD-Tech, Racine,
USA
FO06K-SP10X-000 Six-contact platinum 
Electroencephalograph XLTEK, Canada XLT-EEG32T Natus XLTEK
MRI machine General Electric
SPEC machine General Electric

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

الطب، العدد 118، الثقبة البيضوية الأقطاب الكهربائية، والفص الصدغي الصرع، التزامن، نظرية الشبكة، شبكات الحوفي
تحليل شبكة الثقبة البيضوية الكهربائي تسجيلات في الفص الصدغي الصرع المرضى المقاوم للأدوية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sanz-García, A., Vega-Zelaya,More

Sanz-García, A., Vega-Zelaya, L., Pastor, J., Torres, C. V., Sola, R. G., Ortega, G. J. Network Analysis of Foramen Ovale Electrode Recordings in Drug-resistant Temporal Lobe Epilepsy Patients. J. Vis. Exp. (118), e54746, doi:10.3791/54746 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter