Pediatrik Epilepsi biyolojik belirteç olarak Eşzamanlı Manyetoensefalografi ve elektroensefalografi ile Tespit Edilen interiktal Yüksek Frekans Salınımlılığı

Bu protokolün genel amacı, tıbbi olarak dirençli epilepsisi olan pediatrik hastalardan eş zamanlı olarak kaydedilen skalp elektroensefalografi ve magnetoensefalografi kullanılarak interiktal yüksek frekanslı osilasyonların güvenilir, non-invaziv kayıt tespit ve lokalizasyonu için standartlaştırılmış bir metodoloji sağlamaktır. Bu yöntem, pediatrik epilepside hangi beyin bölgesinin epileptojenik olduğu ve cerrahi sırasında hangi bölgenin rezeke edilmesi gerektiği gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, epilepsili çocukların beyninde yüksek frekanslı osilasyonlar üreten bölgenin non-invaziv olarak lokalize edilmesine olanak tanımasıdır.

Farklı çalışmalar, yüksek frekanslı osilasyonların kafa derisi EEG ve MEG kullanılarak noninvaziv olarak tespit edilebileceğini göstermiştir, ancak yalnızca birkaç çalışma bu osilasyonların jeneratörlerini kaynak düzeyinde lokalize etmiştir. Ters problem çözülerek elde edilen yüksek frekanslı osilasyonların temel jeneratörlerinin lokalizasyonunu sunuyor ve bunu bir epileptolog tarafından belirlenenlerle karşılaştırıyoruz. Elektroensefalografi veya EEG başlığını, uluslararası 10-20 sistemine uygun olarak hastanın başına yerleştirerek başlayın.

Her bir elektrodun yerleştirileceği cilt bölgesini temizleyin, saçları kenara çekin ve ardından her elektrodun üzerine jel uygulayın. Daha sonra, toprak ve referans elektrotlarını hastanın başına yerleştirin. Yatay ve dikey elektrokokleografi, EOG, elektrokardiyografi, ECG, elektromiyografi, EMG ölçümleri için gerekli ek elektrotları ve temporal bölgeleri kapsayan konumlara ek EEG elektrotlarını bağlayın.

Ardından, her bir elektrodun empedansını ölçmek için bir EEG-o-metre kullanın. Empedans 10 kiloohm üzerindeyse, cildi tekrar temizleyin ve değerin 10 kiloohm altına düştüğünden emin olun. EEG başlığına dört adet HPI bobini yerleştirin.

Sol/sağ pre-auriküler noktalar ve nasion dahil olmak üzere fiducial işaretçilerin konumlarını, ayrıca HPI bobinlerinin ve EEG elektrotlarının konumlarını belirlemek için dijitalleştiriciyi kullanın. Hassas kafa yapısını elde etmek için ek kafa noktalarını dijitalleştirin. Ardından, hastayı magnetoensefalografi (MEG) sisteminin bulunduğu manyetik olarak zırhlanmış odaya (MSR) transfer edin.

Hastayı yatağa yatırın. Başını MEG kaskının içine yerleştirin ve hastanın konforu için başının altına uygun destek pedleri koyun. Hastanın baş pozisyonunu tarayıcı içinde ayarlayarak, kaskın mümkün olduğunca derinlemesine yerleştiğinden emin olun.

Son olarak, MSR kapısını kapatın ve bir interkom sistemi aracılığıyla hasta ile iletişim kurun. MEG veri toplama yazılımındaki başlat düğmesine tıklayarak kayıtları başlatın. Tüm kaydedilen sinyalleri çevrimiçi olarak kontrol edin ve bir sensör ayarlayıcı kullanarak sorunlu MEG kanallarını düzeltin.

Ardından, MEG veri toplama yazılımındaki ölçüm butonuna tıklayarak hastanın baş pozisyonunu ölçün. Hastanın başı sensör dizisi tarafından yeterince kapsanmamışsa, hastadan başını kaskın içine doğru daha fazla itmesini isteyin. Daha sonra, MEG, EEG kaydı yapmak ve periferik kayıtlar elde etmek için MEG veri toplama yazılımındaki kayıt butonuna tıklayarak 60 dakika boyunca kayıt alın.

Kayıt tamamlandıktan sonra, MSR'yi açın ve hastayı MSR odasından çıkarın. Tüm bantları, elektrotları, HPI bobinlerini ve EEG başlığını nazikçe çıkarın. Son olarak, hastayı test alanının dışına çıkardıktan sonra, hasta yokken boş MSR'nin manyetik sinyallerini iki dakika boyunca kaydedin.

Verileri analiz yazılımında açarak başlayın. EEG ve MEG verilerini, sayfa başına 10 saniyelik iki dikey hizalı pencere şeklinde görüntüleyin. Filtre sekmesine gidin ve yüksek geçiren filtreyi 1 hertz, alçak geçiren filtreyi 70 hertz ve çentik filtreyi 50 veya 60 hertz olarak ayarlayın.

Verileri inceleyin ve interiktal epileptik boşalımların (IED'ler) olduğu bölümleri belirleyin. Hem EEG hem de MEG verilerinde meydana gelen her bir IED'nin tepe noktasını işaretleyin. IED içeren EEG veri bölümleri üzerinde HFO'ların otomatik tespiti için algoritmayı çalıştırın ve tespit edilen HFO'ları veri görselleştirme yazılımına aktarın.

Saptanan HFO olaylarını gözden geçirmek için EEG, MEG ve periferik kayıtları, sayfa başına iki saniyelik dikey olarak hizalanmış pencereler şeklinde görüntüleyin. Filtre sekmesine gidin ve düşük geçiren filtreyi 250 hertz, yüksek geçiren filtreyi ise 80 hertz olarak ayarlayın. Saptanan HFO'ların artefaktlardan kaynaklanmadığından emin olmak için, periferik kayıtlarda eş zamanlı bir aktivite olmadığını doğrulayın.

Ayrıca, yalnızca hem EEG hem de MEG sinyallerinde meydana gelen HFO olaylarını dikkate alın ve işaretlenmiş IED'ler ile örtüşmeyen HFO'ları göz ardı edin. Ardından, hastanın MRI görüntüsünü segmente ederek beyin görüntüleme analiz yazılımı aracılığıyla kortikal yüzeyi elde edin ve sınır eleman yöntemi ile ileri modeli tahmin edin. Her bir HFO olayı için, ortalama üzerinde dalgacık maksimum entropisi veya WMEM yöntemi kullanılarak hem EEG hem de MEG verileri üzerinde kaynak lokalizasyonu gerçekleştirin.

Bir kaynak lokalizasyon haritası elde etmek için lokalizasyon sonuçlarının olay süresi boyunca ortalamasını alın. Son olarak, hem EEG hem de MEG verilerini kullanarak maksimum aktivasyon genliğinin %60'lık bir eşik değerini uygulayarak HFO bölgesini kortikal yüzey üzerinde görselleştirin. Bu hasta örneklerinde HFO'lar; hem EEG hem de MEG'de meydana gelen ve IED'lerin üzerinde yer alan 80 ila 150 hertz arasındaki ripple frekans bandında tanımlanmıştır.

İki temsili EEG ve MEG kanalının zaman-frekans düzlemi, HFO anındaki tipik izole piki göstermektedir. Burada, sağ orta serebral arter bölgesinde ensefalomalasisi olan 15 yaşındaki bir kız çocuğu için hem kafa derisi EEG hem de MEG'den elde edilen HFO lokalizasyon sonuçları gösterilmektedir. Her iki teknik, hafif farklılıklar gösterse de HFO'ları lezyonun yakınında, sağ temporoparietal bileşkeye yakın bir konumda lokalize etmektedir.

Burada, sol parietal superior temporal ensefalomalazisi olan 11 yaşındaki bir erkek çocuğuna ait sonuçlar gösterilmektedir. Şekil; kafa derisi EEG ve MEG ile noninvaziv olarak lokalize edilen HFO bölgesi, MEG ile lokalize edilen IED'ler ve iEEG ile invaziv olarak lokalize edilen HFO bölgesi arasındaki mekansal uyumu göstermektedir. En yüksek sayıda HFO kaydedilen intrakraniyal elektrotların (LA51, LA52 ve LA53) konumu, noninvaziv olarak lokalize edilen HFO aktivitesi ile uyumluydu ve her ikisi de nöbet başlangıç bölgesi ile örtüşmekteydi.

Bu çalışma, eş zamanlı EEG ve MEG kayıtları ile interiktal yüksek frekanslı osilasyonların lokalizasyonunu rapor eden ve aynı zamanda lokalizasyon sonuçlarının intrakraniyal kayıtlar ile uyumunu inceleyen ilk çalışmadır. Yüksek frekanslı osilasyonların noninvaziv olarak kaydedilmesi, tespit edilmesi ve lokalize edilmesi; HFO'ların, kübik milimetre düzeyindeki küçük beyin bölgeleri tarafından üretilen çok zayıf sinyaller olması, gürültü ve arka plan beyin aktivitesi tarafından engellenmesi nedeniyle zorludur. Şimdiye kadar çok az sayıda çalışma, yüksek frekanslı osilasyonların elektroensefalografi ve magnetoensefalografi kullanılarak noninvaziv olarak tespit edilebildiğini ve ters problemi çözerek bu aktivitenin lokalize edilebildiğini göstermeyi başarmıştır.

Önerilen protokolün uzmanlaşılması, geliştirilmesi ve değerlendirilmesi, hekimlere epileptojenik bölgenin tanımlanması için güvenilir ve noninvaziv olarak kaydedilebilir bir biyobelirteç sağlayacaktır. Biyobelirteç geliştirilmesi, uzun süreli izleme ve invaziv intrakraniyal kayıt ihtiyacını azaltma ve epilepsili pediatrik hastaların cerrahi öncesi değerlendirme prosedürünü önemli ölçüde iyileştirme potansiyeline sahiptir.