Name: Interictale High Frequency Trillingen gedetecteerd met gelijktijdige magneto en elektro zo Biomarker of Pediatric Epilepsie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: Leer een gestandaardiseerde methode voor niet-invasieve detectie en lokalisatie van hoogfrequente oscillaties bij kinderen met epilepsie met behulp van simultane EEG- en MEG-opnames. Deze techniek helpt bij het identificeren van het epileptogene gebied voor chirurgische ingrepen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk wordt ondersteund door het Research Grants Program van de Epilepsy Foundation & American Epilepsy Society en de Faculty Career Development Fellowship van Harvard Medical School, Office for Faculty Development.

De auteurs hebben niets te onthullen.

Convergerende aanwijzingen van dierlijke en menselijke studies heeft aangetoond dat HFO een nieuwe potentiële biomarker voor epileptogene weefsel. Ondanks dit bewijs, HFO hebben zeer beperkt gebruik in de klinische praktijk voor de diagnose en monitoring van epilepsie, vooral omdat: (i) er is geen formele en algemene definitie voor HFO; (Ii) verschillende onderzoeksgroepen gebruiken verschillende methoden voor het registreren en analyseren van de gegevens; (Iii) het niet-invasieve detectie van HFO met neuroimaging technieken is een uitdaging; en (iv) de herziening van HFO is tijdrovend en onpraktisch, vooral voor multikanaals EEG of MEG opnames met een groot aantal sensoren. In een poging om een ​​wereldwijd gestandaardiseerde methode die het systematisch gebruik van HFO in de klinische praktijk bevordert, de methodologie die wordt gevolgd in Boston Children&#39;s Hospital voor de niet-invasieve opname, detectie en lokalisatie van interictale HFO van pediatrische patiënten met epilepsie te voorzien wordt gepresenteerd. vertegenwoorde resultaten van HFO gedetecteerd met gelijktijdige scalp EEG en MEG van twee kinderen met medisch refractaire epilepsie worden ook gepresenteerd. Kritische stappen in het protocol De voorgestelde methode omvat de volgende kritische stappen: (i) de prestaties van hoge signaal-ruis-verhouding (SNR) EEG en MEG simultane opnames van interictale activiteit van pediatrische patiënten met medisch refractaire epilepsie (stappen 2.1.1 en 2.1.2 ); (Ii) de zorgvuldige preprocessing en selectie van data met interictale ontladingen (stappen 3.1 en 3.2); (Iii) de visuele beoordeling van de geïdentificeerde HFO evenementen met een hoge specificiteit (stappen 4.3.1, 4.3.2 en 4.3.3); en (iv) de betrouwbare lokalisatie van de HFO met een geschikte lokalisatie methode (stap 5,2). De meest kritische stap in dit protocol is de visuele evaluatie van de HFO gebeurtenissen die door de automatische detector. Een grondige herziening van het automatisch gedetecteerd HFO is crucial om HFO van niet-cerebrale oorsprong ontdoen. Evenwel kan vermoeidheid en afleiding van de menselijke beoordelaar tijdens de visuele inspectie van multikanaals EEG en MEG data tot fouten, waardoor de specificiteit van het detectieproces. Wijzigingen en het oplossen van problemen We vermijden het gebruik van het signaal Space Projection (SSP) en Signal Space Separation (SSS) 72,73 methoden om te verzekeren dat er geen verstoring van de HFO activiteit bij de toepassing ervan. Deze methoden worden vaak gebruikt door de meeste gebruikers van de specifieke MEG leverancier externe storingen te onderdrukken en te corrigeren voor hoofdbewegingen 72. Verdere onderzoeken zijn nodig om te waarborgen dat de toepassing van deze methoden niet beïnvloeden of verstoren de HFO activiteit of niet storende effecten die menselijke HFO kan lijken produceert. Kleine aanpassingen van de minimumdrempel van de z-score van het signaal omhullende (stap 4.1.1.3) en de drempel van acactivatie waarden (stap 5.2.6) nodig zijn om de gevoeligheid van het algoritme voor de detectie van HFO verbeteren en de lokalisatie van de HFO zone beperken in een concentratiegebied. Beperkingen van de techniek De beschreven methode presenteert beperkingen die verder in toekomstige studies moeten worden aangepakt. In de eerste plaats is het niet eens HFO plaatsvindt alleen in de MEG of EEG-signalen, en het is niet de automatische detectie van HFO in de MEG signalen, hetgeen impliceert dat een aantal werkelijke lage SNR MEG HFO visuele inspectie 74 kunnen ontsnappen bevatten. Bovendien moet de gevoeligheid en specificiteit van de voorgestelde methode om de HFO detecteren en het vermogen om te lokaliseren met een hoge nauwkeurigheid worden bevestigd met gelijktijdige opnames van scalp EEG, MEG en iEEG 75. Onze gegevens tonen aan dat enkele ECD aangegeven langere irritatief zone opzichte van de focale zone HFO. Wanneer de ECD werden gemiddeld, dan de dipool location was heel dicht bij de HFO-zone voor zowel patiënten. De gegevens duiden op de specificiteit van de 2 methoden die een mogelijke hogere specificiteit van de HFO zone epileptogenicity (vooral patiënt 2 voor wie de HFO zone werd overlapt de SOZ) vergeleken met de irriterende zone, maar beveiligde geen conclusies worden getrokken van zo&#39;n kleine groep patiënten. Belangrijker, is de lokalisatie van de HFO bronnen niet direct impliceert het lokaliseren EZ dat verantwoordelijk is voor aanvallen. Onze bevindingen moeten worden gevalideerd tegen de uitkomst van de epilepsiechirurgie dat we van plan om te doen in een toekomstige studie. Ten slotte de EEG data op te nemen, werd een 70-kanaals systeem gebruikt. Maar in de meeste centra de standaard klinische EEG instelling gebruikt die gegevens vast van 19 elektroden volgens de 10 - 20 systeem. Meer geavanceerde pediatrische EEG systemen met een veel groter aantal kanalen (tot 256) zijn momenteel beschikbaar in de markt. Het gebruik van deze systemen kan verder toenemen thij lokalisatie nauwkeurigheid van de HFO zone gedetecteerd met scalp EEG. Betekenis van de techniek met betrekking tot bestaande / alternatieve methoden Naar ons beste weten is dit de eerste studie die de niet-invasieve localisatie van interictale HFO met gelijktijdige EEG en MEG-rapporten, en ook onderzoekt de concordantie van de lokalisatie resultaten met die van intracraniële opnames. De niet-invasieve opname, detectie en lokalisatie van HFO is een uitdaging. Dit komt omdat HFO zijn zeer zwakke signalen gegenereerd door kleine gebieden van de hersenen in de orde van kubieke millimeter 16,76 en bovendien gehinderd door lawaai en de hersenen achtergrond activiteit. Een recente studie voorgesteld dat HFO geregistreerde niet-invasief met scalp EEG zijn de som van de activiteit van meerdere ruimtelijk verdeelde knooppunten en coherente bronnen 60. Tot nu toe weinig studies 28,29,37,38,60 heeft laten zien dat HFO kan worden gedetecteerd niet-invasief gebruik scalp EEG en MEG; nog minder deze activiteit gelocaliseerd door het oplossen van het inverse probleem 37-38. Hier, bewijs interictale HFO worden die zijn gedetecteerd met gelijktijdige scalp EEG en MEG twee pediatrische patiënten met epilepsie. HFO werden gelokaliseerd met behulp van een eerder beschreven kader 38. De representatieve gegevens suggereren dat de invasieve lokalisatie van interictale HFO haalbaar door bron beeldvormingstechnieken uitgevoerd aan beide scalp EEG en MEG registraties, aangenomen dat de juiste lokalisatie techniek gebruikt. Dit is in lijn met een eerdere studie dat een fantoom constructie lijkt op HFO generatoren, die aangeeft dat HFO-invasief kan worden gedetecteerd en nauwkeurig gelokaliseerd met MEG 32 gebruikt. De detectie en etikettering van interictale HFO wordt traditioneel uitgevoerd door de visuele inspectie van de gegevens van de menselijke EEG experts. Hoewel deze benadering vaak regarDED als de gouden standaard, presenteert ernstige beperkingen, omdat het heeft een slechte inter-beoordelaar betrouwbaarheid 77,78, en is niet van toepassing op grote MEG en EEG datasets met een hoog aantal sensoren. Cruciaal voor de toepassing van HFO in de klinische praktijk is de ontwikkeling van algoritmen die de HFO automatisch detecteren van de hoofdhuid opnames minder noodzakelijk menselijke inbreng. De visuele identificatie van de hoofdhuid HFO is eigenlijk heel moeilijk door: (i) de lage SNR van HFO op de hoofdhuid; (Ii) de lagere tarieven van HFO in de hoofdhuid opnames in vergelijking met intracraniële degenen, die de analyse van veel langere opnametijden impliceert; en (iii) het grote aantal kanalen te analyseren, met name in high-density EEG en MEG. Verschillende algoritmen voor automatische en semi-automatische detectie van HFO zijn in de afgelopen tien jaar 54 voorgesteld. Eerder detectoren gebruikt drempelwaarden in het tijddomein, om gebeurtenissen te identificeren die kunnen worden onderscheiden van continue achtergrondactiviteit 49,80. Recente ontwikkelingen wijzen er ook op de integratie van informatie uit de frequentie-domein, in de veronderstelling dat een HFO moet verschijnen als een kortstondige gebeurtenis met een geïsoleerde spectrale piek bij een duidelijke frequentie 50,56,81. Semi-automatische methoden lijken de meest geschikte aanpak voor de toepassing van HFO in de klinische praktijk. Deze methoden omvatten 2 fasen: (i) de eerste automatische detectie van gebeurtenissen die een hoge gevoeligheid heeft, en (ii) de visuele beoordeling van de gebeurtenissen door een deskundige, die een hoge specificiteit heeft. Deze aanpak biedt een hogere specificiteit in vergelijking met de volledig geautomatiseerde methoden om ook de laatste beoordeeld gebeurtenissen werkelijke HFO van cerebrale oorsprong. Hier wordt een semi-automatische methode voorgesteld dat de detectie van HFO uit interictale scalp EEG en MEG opnames mogelijk maakt. De voorgestelde methode verlengt eerder beschreven voor de detectie van HFO uit scalp EEG 60 door in de identificatiecriteria twee importmier kenmerken: (i) de automatische time-frequentie-analyse van de HFO gebeurtenissen; en (ii) de tijdelijke samenloop van HFO gebeurtenissen in zowel MEG en EEG opnames. Toekomstige toepassingen of aanwijzingen na het beheersen van deze techniek De betrouwbare lokalisatie van HFO met niet-invasieve neuroimaging methoden, zoals scalp EEG en MEG, is kritisch. Mastering, verbeteren en valideren van de voorgestelde protocol zal artsen met een betrouwbare, noninvasively opneembare biomarker voor de identificatie van de EZ. De ontwikkeling van dergelijke biomarker heeft het potentieel om de vereiste langetermijnmonitoring en invasieve intracraniële opnames leidt tot een aanzienlijke verbetering van de prechirurgische beoordelingsprocedure bij pediatrische patiënten. Het zou niet alleen helpen om de epileptogene weefsel voor de operatie te identificeren, maar zou ook toelaten definitieve differentiële diagnose van epilepsie aan acute symptomatische toevallen, waarvoor een geheel diffehuren benadering van de behandeling, en van niet-epileptische aanvallen spaarde de noodzaak voor de lange termijn monitoring bij sommige patiënten. Verder kan deze evaluatie van de werkzaamheid van therapeutische interventies mogelijk zonder te wachten tot een aanval optreden.

Pediatric epilepsie is een veel voorkomende neurologische aandoening met een prevalentie van 4-6 per 1.000 kinderen 1. Het kan een grote invloed op de ontwikkeling van kinderen van 2 en kan een aanzienlijke invloed hebben op hun volwassen leven. Lange-termijn follow-up studies in de kindertijd-onset epilepsie geven aan dat ongeveer 30% van de patiënten met epilepsie medisch hardnekkige 3-6 geworden, en vereisen gewoonlijk resectieve epilepsiechirurgie. In veel van deze patiënten, epilepsiechirurgie leidt tot een aanzienlijke vermindering van het aantal aanvallen en vaak tot inbeslagneming vrijheid. Om succesvol te zijn, moet epilepsiechirurgie een aanval-vrije staat met minimale of geen functionele tekorten te bereiken. Dit vereist een zorgvuldige afbakening van de Epileptogene zone (EZ) 7, de &quot;ruimte van cortex die onmisbaar zijn voor het genereren van epileptische aanvallen is &#39;8. De EZ kan niet direct worden gemeten; zijn plaats is geschat op basis van overeenstemmende gegevens uit een groot aantal proeven that identificeren andere corticale gebieden. Invasieve intracraniële elektro-encefalografie (iEEG) dient als de gouden standaard voor de lokalisatie van de inbeslagneming onset zone (SOZ), de regio waar inbeslagnames worden gegenereerd en hun oorsprong op ictal opnames. Echter iEEG duur is, afhankelijk van de samenwerking van het kind, brengt een risico op infectie en bloeden 9, kunnen extra neurologische schade tijdens de implantatie 10 induceren. Bovendien kan de opname tot foutieve conclusies omdat grote hersengebieden onbekende blijven. Aldus wordt een robuust prechirurgische biomarker die helpt bij de identificatie van de EZ nodig om het succes van de chirurgische behandeling van epilepsie. Pathologische HFO (80 - 500 Hz) 11,12 ontstaan in het afgelopen decennium als biomarker voor de identificatie van de epileptogene weefsel dat de presurgical diagnose en chirurgische resultaten van patiënten kunnen verbeteren epilepsie 13. Rapporten met behulp van microelektroden gecombineerd met diepte EEG-elektroden toonde de aanwezigheid van HFO bij patiënten met epilepsie. HFO werden ook gevonden met behulp van standaard macroelectrodes tijdens de ictal en interictale periodes. Recente studies hebben aangetoond dat HFO identificeren SOZ met een hogere gevoeligheid en specificiteit vergeleken met de irriterende 14,15 zone, de zone met de IED&#39;s genereert, en dat de chirurgische verwijdering van de HFO genererende weefsel correleert met betere resultaten dan de verwijdering van de SOZ of irriterende zone 15. HFO worden vaak gecategoriseerd als rimpelingen (80 - 250 Hz) of snel rimpels (250-500 Hz). Fast rimpelingen zijn meer nauw verbonden met pathologische activiteit en de lokalisatie van de SOZ 16, maar onderzoek van de menselijke intracraniële opnames geven aan dat zowel de rimpels en snel rimpels te verhogen in epileptogene gebieden 17. Ondanks deze veelbelovende resultaten zijn HFO nog niet geschikt voor de diagnose of monitoring vanepilepsie in de klinische praktijk. Primaire belemmeringen blijven bestaan: (i) het ontbreken van een formele en algemene definitie voor HFO; (Ii) de daaruit voortvloeiende heterogeniteit van de methodologische benaderingen gebruikt voor hun studie; en (iii) de praktische problemen op te sporen en te lokaliseren noninvasively van scalp opnames. De laatste vloeit voort uit het feit dat de elektroden ver van de bron van het signaal, het signaal zijn wazig door achtergrondruis en spieractiviteit en het signaal kan worden verstoord door de hoofdhuid of de fontanel en hechtingen in de schedel, in het bijzonder in zuigeling patiënten. Bovendien is het moeilijk om onderscheid te maken tussen normale en abnormale HFO 18,19 aangezien zowel rimpels en snelle rimpelingen zelfs aanwezig in normaal humaan hersenweefsel 20 zijn. Vroege studies HFO in scalp EEG slechts een klein (0,2-3,4%) deel van patiënten met epilepsie 21-23. Echter, recente studies hebben aangetoond dat HFO-invasief kan worden opgespoord met de hoofdhuid EEG. Ictally, HFOdit is gemeld bij het begin van epileptische spasmen bij kinderen (50 - 100 Hz 24, 40-120 Hz 25), en bij het begin van tonische aanvallen in Lennox-Gastaut syndroom (50 - 100 Hz) 26. Interictale HFO (70-200 Hz) werden voor het eerst waargenomen op scalp EEG bij kinderen met slaap-geïnduceerde elektrische status epilepticus 27. Daarna interictale HFO (80-200 Hz) werden geïdentificeerd in de hoofdhuid EEG van patiënten met focale epilepsie met hogere tarieven in de SOZ 28. Interessant is dat HFO kwamen vaker voor bij patiënten met een hoge aantallen interictale epileptiforme ontladingen (IED&#39;s), en ze werden gevonden specifieker dan IED&#39;s voor de SOZ 29 te zijn, aandacht voor de relatie tussen HFO met epileptogenicity. MEG lijkt significante voordelen bieden vergeleken met scalp EEG signalen voor de niet-invasieve detectie en lokalisatie van HFO: (i) hoge frequentie activiteit MEG minder gevoelig dan EEG besmetting door musculaireactiviteit 30-31, (ii) MEG signalen niet verstoord door schedel geleidbaarheid en minder vervormd dan EEG van ongefuseerde gebieden van het schedelbot zoals fontanel of hechtdraad, en (iii) MEG sensor arrays hogere dichtheid in vergelijking met EEG dat altijd geconfronteerd het probleem van zoutbruggen tussen elektroden wanneer de kop klein is, zoals bij kinderen. Bewijs uit phantom constructies die HFO generatoren simuleren gesuggereerd dat HFO kan worden gedetecteerd en gelokaliseerd met een nauwkeurigheid hoge lokalisatie (2-3 mm) met MEG 32. Verschillende recente studies HFO in de MEG signalen geregistreerd van patiënten met epilepsie in de rimpel frequentieband 33-38. Tijd-frequentie-analyse heeft aangetoond dat MEG data hoogfrequente componenten in verband met de EZ 33-36 bevatten. Echter, slechts een paar studies interictale HFO geïdentificeerd als zichtbare gebeurtenissen staande uit de achtergrond signaal in de tijd domein, zoals meestal gedaan met iEEG 37-38. Van Klink et al. 37 gedetecteerd HFO in de rimpel band met behulp van virtuele kanalen gebouwd met bundelvorming technieken op basis van ruimtelijke informatie verkregen van IED&#39;s. Von Ellenrieder et al. 38 gedetecteerd HFO in MEG signalen van de fysieke sensoren onafhankelijk van de IED&#39;s en gebruikten de Maximum Entropy over de methode Mean (MEM) om hun bronnen te lokaliseren en hun correlatie met de EZ onderzoeken. Rampp et al. (2010) ook gedetecteerd epileptische hoge gamma oscillaties met MEG, die spike-vergrendeld of spike-onafhankelijk waren en gelokaliseerde deze activiteit met een minimum-norm bronanalyse 39. Zij vonden dat de eigenschappen van deze snelle oscillaties (dwz duidelijke begin van de full-band gemiddelde en maximum amplitude van oscillaties) waren sterk geassocieerd met de SOZ. HFO werden ook gedetecteerd met MEG tijdens ictal activiteit bij kinderen met Syndroom van West 40. Echter, MEG presenteert een aantal duidelijke beperkingen ten opzichte van scalp EEG: (i) het is insensitive bronnen die een radiale oriëntatie ten opzichte van het midden van de kop hebben, (ii) het niet mogelijk dergelijke opnames die de mogelijkheid ictal gebeurtenissen te detecteren en registreren vergroten, en (iii) de sensoren niet conformeren aan de vorm van het hoofd van elk individu de helm en sensorreeks binnen de helm zijn alle vaste vorm. Aldus het ideale opstelling die de mogelijkheid maximaliseert detecteren en lokaliseren epileptogene activiteit door het combineren van informatie van beide scalp EEG en MEG. In deze studie willen we de methode die we volgen voor de niet-invasieve detectie van interictale HFO illustreren met behulp van simultane opnames van scalp EEG en MEG van pediatrische patiënten met medisch refractaire epilepsie. We presenteren de instelling van de opnamen en de pijplijn van analyse met behulp van een semi-automatische methode die we hebben ontwikkeld voor de detectie van gebeurtenissen HFO gelijktijdige MEG en EEG data. Tot slot hebben we de lokalisatie van de te presenteren ookonderliggende generatoren van de hoofdhuid HFO, verkregen door het oplossen van het inverse probleem, en vergelijk deze met de SOZ zoals dit werd gedefinieerd door de epileptologen.

<table><tbody><tr><td>VectorView MEG systeem</td><td>Elekta-Neuromag, Finland</td><td></td><td>MEG Systeem</td></tr><tr><td>Magneetafgeschermde ruimte</td><td>Imedco, Hagendorf, Zwitserland</td><td></td><td>Drie-laags MSR</td></tr><tr><td>EEG-systeem</td><td>Elekta-Neuromag, Finland</td><td></td><td>70 Kanaals EEG-systeem</td></tr><tr><td>3D-digitizer</td><td>Polhemus, Colchester, VT</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

interictale high frequency trillingen gedetecteerd met gelijktijdige magneto en elektro zo biomarker of pediatric epilepsie

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

Cruciaal voor het succes van epilepsie chirurgie is de beschikbaarheid van een robuuste biomarker dat de Epileptogene Zone (EZ) identificeert. High Frequency Trillingen (HFO) naar voren zijn gekomen als potentiële prechirurgische biomarkers voor de identificatie van de EZ naast interictale Epileptiforme Lozingen (IED&#39;s) en ictal activiteit. Hoewel ze beloven om de EZ lokaliseren, zijn ze nog niet geschikt voor de diagnose of monitoring van epilepsie in de klinische praktijk. Primaire belemmeringen blijven bestaan: het ontbreken van een formele en algemene definitie voor HFO; de daaruit voortvloeiende heterogeniteit van methodologische benaderingen gebruikt voor hun studie; en de praktische problemen op te sporen en te lokaliseren ze noninvasively van de hoofdhuid opnames. Hier presenteren we een methode voor de opname, detectie en lokalisatie van interictale HFO van pediatrische patiënten met refractaire epilepsie. Wij rapporteren representatieve gegevens van HFO gedetecteerd noninvasively van interictale scalp EEG en MEG van twee kindereneen operatie ondergaan. De onderliggende generatoren HFO werden gelokaliseerd door het oplossen van het inverse probleem en hun lokalisatie vergeleken met de Beslag Onset Zone (SOZ) zoals dit is gedefinieerd door de epileptologen. Voor zowel patiënten, interictale Epileptogene Lozingen (IED&#39;s) en HFO werden gelokaliseerd met source imaging bij overeenstemmende locaties. Voor één patiënt, intracraniële EEG (iEEG) gegevens waren ook beschikbaar. Voor deze patiënt, vonden we dat de HFO lokalisatie was overeenstemmende tussen niet-invasieve en invasieve methoden. De vergelijking van iEEG met de resultaten van de hoofdhuid opnames diende om deze bevindingen te valideren. Naar ons beste weten is dit de eerste studie die de bron lokalisatie van de hoofdhuid HFO van gelijktijdige EEG en MEG registraties vergelijken van de resultaten met invasieve opnamen weer. Deze bevindingen suggereren dat HFO betrouwbaar kan worden gedetecteerd en niet-invasieve wijze gelokaliseerd met scalp EEG en MEG. We concluderen dat de niet-invasieve localisatie van intericTal HFO kan een aanzienlijke verbetering van de pre-operatieve evaluatie voor pediatrische patiënten met epilepsie.

Pediatrische patiënten met refractaire epilepsie werden gerekruteerd uit de Epilepsie Clinic van Boston Children&#39;s Hospital (Boston, USA). Hier, representatieve gegevens van 2 patiënten worden gepresenteerd: een 15-jarig meisje met encephalomalacie van de rechter middelste cerebrale slagader (MCA) regio (patiënt 1), en een 11-jarige jongen met linker pariëtale / superieure temporale encephalomalacie ( patiënt 2). De gegevens werden verzameld in het kader van hun prechirurgische opwerking voor een operatie. Gelijktijdige MEG en EEG-registraties werden uitgevoerd bij de Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging. Voor beide patiënten werden HFO geïdentificeerd in de rimpel frequentieband (80-150 Hz) die zich in zowel EEG en MEG en bovenliggende IED&#39;s. Figuur 4 presenteert 10 s gelijktijdige scalp EEG en MEG gegevens interictale activiteit (bovenste panelen) van patiënt 1. De dezelfde figuur ook meldt eenn langere tijdschaal gedeelte (2) van de signalen die de gedetecteerde HFO in het tijdsdomein (middelste panelen) toont en de tijdsfrequentievlak (onderste paneel). Deze patiënt vertoonde een tarief van 8,8 HFO / min. Voor de duidelijkheid, wordt de weergave van de tijdsfrequentievlak beperkt 80-150 Hz omdat er geen zichtbare activiteit waargenomen voor frequenties boven 150 Hz. In patiënt 1, de automatische detectie geïdentificeerd 248 HFO gebeurtenissen in 8.65 min van opnames. Na visuele beoordeling van de gedetecteerde gebeurtenissen, werden 76 evenementen gehouden die werden beschouwd als echte HFO zijn, het verkrijgen van een tarief van 8,8 HFO / min. <img alt="figuur 4" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig4.jpg" /> Figuur 4: HFO overlay op IED&#39;s gedetecteerd van Scalp EEG en MEG. Bovenste paneel: IED&#39;s van patiënt 1 gedetecteerd uit scalp EEG (links) en MEG (rechts). 10 s van de gegevens gefilterd 1-70 Hz. Middenpaneel: Extended tijdschaal display (2 s) van het EEG en MEG data gemarkeerd met grijze achtergrond in het bovenste paneel. Gegevens worden gefilterd 80-150 Hz. Onderste paneel: Time-frequentie vlak van 2 representatieve EEG en MEG-kanalen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> Figuur 5 geeft de HFO lokalisatie resultaten voor de patiënt 1 van zowel scalp EEG en MEG. Beide technieken gelokaliseerd de HFO de nabijheid van de laesie op een locatie dicht bij de juiste temporo-pariëtale junction. MEG en EEG gepresenteerd iets anders lokaliseringsresultaten: MEG activiteit meer naar voren gelegen tegenover EEG en dichter bij de achterste rand van de laesie. De afstand tussen de twee maxima van wMEM activiteit voor de MEG en EEG was 15,0 mm. HFO localizatiOp was ook naast de irriterende zone dit werd gedefinieerd MEG. De Euclidische afstand tussen de gemiddelde ECD en de maximale wMEM activiteit was 18,7 mm voor de MEG en 28,0 mm voor de scalp EEG. Voor de patiënt 2, identificeerden we 8 min van gegevens tijdens slow-wave non-REM slaap met IED en minimale artefacten die we gebruiken voor de HFO-analyse. Het aantal hoofdhuid HFO was significant lager dan bij patiënt 1 met een snelheid van 0,4 HFO / min. Figuur 6 toont de bron lokalisatie resultaten van de hoofdhuid HFO voor MEG en hoofdhuid EEG, de IED&#39;s gelokaliseerd met behulp van MEG ECD&#39;s, en de locatie van HFO gedetecteerd door iEEG. De afstand tussen de maxima van 2 wMEM activiteit voor de MEG en EEG was 16,4 mm. De afstand tussen de gemiddelde ECD en de maximale wMEM activiteit was 10,9 mm voor het MEG en 24,1 mm voor de EEG. De HFO zone noninvasively geïdentificeerd door scalp EEG en MEG was op dezelfde locatie waar de HFO ide wareninvasief ntified met iEEG. De elektroden met het hoogste aantal HFO waren LA51, LA52 en LA53, zie figuur 6, waarvan de lokalisatie was overeenstemmend met de HFO activiteit invasief gelokaliseerd. <img alt="figuur 5" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig5.jpg" /> Figuur 5: Lokalisatie van HFO en IED&#39;s. HFO zone gelokaliseerd door het wMEM met MEG en EEG van patiënt 1 overlay op MRI patiënt (links). De HFO kaart vertegenwoordigt het gemiddelde van de genormaliseerde waarden activatie drempel ingesteld op 60% van de maximale activiteit. IED&#39;s gelokaliseerd door ECD met MEG (rechts). De locaties en oriëntaties van de ECD&#39;s zijn aangegeven in cyaan. De paarse driehoek geeft de locatie van de gemiddelde ECD (46 ECD) en de rode rechthoek de locatie van de ECD van gemiddeld IED&#39;s (28 IED&#39;s). Voor de middeling van de IED identificeerden wespikes met soortgelijke morfologie. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 6" src="/files/ftp_upload/54883/54883fig6.jpg" /> Figuur 6: Ruimtelijke Overeenstemming tussen de HFO Zone Gelokaliseerde noninvasively met Scalp EEG en MEG, de Irriterende Zone, en de HFO Zone Gelokaliseerde invasief met iEEG. Bovenpanelen: Lokalisatie van HFO van patiënt 2 met hoofdhuid EEG (links) en MEG (midden), en lokalisatie van IED met MEG (rechts) bedekt op MRI patiënt. De HFO kaart vertegenwoordigt het gemiddelde van de genormaliseerde waarden activatie drempel ingesteld op 60% van de maximale activiteit. Cyaan cirkels en balken geven de locaties en oriëntaties van de ECD. De paarse driehoek geeft de locatie van de gemiddelde ECD (ECD 30), en de rode rechthoek tHij locatie van het ECD van gemiddeld IED&#39;s (21 IED&#39;s). Onderste panelen: Lokalisatie van HFO op iEEG (links) en 2 s van opnamen van kanalen met de hoogste HFO tarief. Geïmplanteerde elektroden worden op MRI van de patiënt. De elektrode locatie wordt verkregen door gelijktijdige registratie van de post-geïmplanteerde computertomografie (CT) en MR-beelden. De elektroden met het hoogste tarief van HFO zijn gemarkeerd op de kaart van het rooster geïmplanteerde op cortex van de patiënt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54883/54883fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> De representatieve hier gepresenteerde resultaten geven het mogelijke gebruik van de beschreven techniek in de klinische setting voor de invasieve identificatie en lokalisatie van HFO tijdens de pre-operatieve beoordeling van pediatrische patiënten met medisch refractaire epilepsie. Voor zowel patiënten, HFO waren localized concordant voor scalp EEG en MEG (zie figuur 5). Lokalisatie verschillen van enkele millimeters kan worden toegeschreven aan het hogere vermogen lokalisatie van high-density MEG opzichte scalp EEG 70, of kunnen verschillende onderliggende generatoren 71 vertegenwoordigen. De lokalisatie was overeenstemmend met de irriterende zone dit werd gedefinieerd MEG (zie figuur 5 - rechterpaneel). In de patiënt 2, gegevens uit iEEG waren ook beschikbaar. De HFO zone noninvasively gelokaliseerd met scalp EEG en MEG was overeenstemmend met de HFO zone invasief gedefinieerd iEEG (zie figuur 6). De resultaten van de voorgestelde werkwijze kan het plaatsen van roosters begeleiden tijdens epilepsie chirurgie voor de mogelijke identificatie van de EZ.

High Frequency Trillingen (HFO) naar voren zijn gekomen als prechirurgische biomarkers voor de identificatie van de epileptogene zone bij pediatrische patiënten met medisch refractaire epilepsie. Een methodologie voor de niet-invasieve opname, detectie en lokalisatie van HFO met gelijktijdige hoofdhuid elektro-encefalogram (EEG) en magneto (MEG) wordt gepresenteerd.

Interictale High Frequency Trillingen gedetecteerd met gelijktijdige magneto en elektro zo Biomarker of Pediatric Epilepsie

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

Het algemene doel van dit protocol is het bieden van een gestandaardiseerde methodologie voor de betrouwbare, niet-invasieve detectie en lokalisatie van interictale hoogfrequente oscillaties bij pediatrische patiënten met medisch refractaire epilepsie, met gebruik van simultaan geregistreerde hoofdhuid-elektro-encefalografie en magneto-encefalografie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van cruciale vragen bij pediatrische epilepsie, zoals welk hersengebied epileptogeen is en tijdens de operatie geresecteerd moet worden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de niet-invasieve lokalisatie mogelijk maakt van het gebied dat hoogfrequente oscillaties genereert in de hersenen van kinderen met epilepsie.Verschillende studies hebben aangetoond dat hoogfrequente oscillaties non-invasief kunnen worden gedetecteerd met behulp van scalp-EEG en MEG, maar slechts enkele studies lokaliseren de generatoren ervan op bronniveau. Wij presenteren de lokalisatie van de onderliggende generatoren van hoogfrequente oscillaties, verkregen door het inverse probleem op te lossen, en vergelijken deze met de lokalisatie die door de epileptoloog is bepaald. Begin met het plaatsen van de elektro-encefalografie- of EEG-kap op het hoofd van de patiënt volgens het internationale 10-20-systeem.Reinig de huid op de plaatsen waar elke elektrode wordt geplaatst, schuif het haar opzij en breng vervolgens gel aan voor elke elektrode. Plaats daarna de massa- en referentie-elektroden op het hoofd van de patiënt. Sluit aanvullende elektroden aan voor het meten van horizontale en verticale elektrocochleografie, EOG, elektrocardiografie, ECG, elektromyografie, EMG, en aanvullende EEG-elektroden op locaties die de temporale regio's bestrijken.Gebruik vervolgens een EEG-o-meter om de impedantie van elke elektrode te meten. Als de impedantie boven de 10 kiloohms ligt, reinig dan de huid opnieuw en zorg ervoor dat deze daalt tot onder de 10 kiloohms. Plaats vier HPI-spoelen op de EEG-kap.Gebruik de digitizer om de locaties van de fiduciale referentiepunten te bepalen, waaronder de linker/rechter pre-auriculaire punten en het nasion, evenals de locatie van de HPI-spoelen en de EEG-elektroden. Digitaliseer aanvullende hoofdpunten om de exacte hoofdvorm te bepalen. Verplaats de patiënt vervolgens naar de magnetisch afgeschermde kamer, of MSR, waar het magneto-encefalografie-, MEG-,systeem zich bevindt.Laat de patiënt op het bed liggen. Plaats het hoofd in de MEG-helm en breng geschikte kussentjes onder het hoofd van de patiënt aan voor het comfort. Pas de hoofdpositie van de patiënt in de scanner aan, waarbij u ervoor zorgt dat het hoofd zo diep mogelijk in de helm is geplaatst.Sluit ten slotte de deur van de MSR en communiceer met de patiënt via een intercomsysteem. Start de opnamen door op de startknop in de MEG-acquisitiesoftware te klikken. Controleer online alle opgenomen signalen en corrigeer slechte MEG-kanalen met behulp van een sensortuner.Meet vervolgens de hoofdpositie van de patiënt door op de meetknop in de MEG-acquisitiesoftware te klikken. Als het hoofd van de patiënt niet voldoende wordt gedekt door de sensorarray, vraag de patiënt dan om het hoofd dieper in de helm te plaatsen. Klik daarna in de MEG-acquisitiesoftware op de opnameknop om gedurende 60 minuten MEG en EEG op te nemen en perifere registraties te verkrijgen.Nadat de opname is voltooid, opent u de MSR en begeleidt u de patiënt uit de MSR-ruimte. Verwijder voorzichtig alle tapes, elektroden, HPI-spoelen en de EEG-kap. Begeleid de patiënt vervolgens uit de testruimte en registreer gedurende twee minuten de magnetische signalen van de lege MSR zonder dat de patiënt aanwezig is.Begin met het openen van de gegevens in de analyse-software. Toon de EEG- en MEG-gegevens in twee verticaal uitgelijnde vensters van 10 seconden per pagina. Ga naar het filtertabblad en stel het hoogdoorlaatfilter in op 1 Hz, het laagdoorlaatfilter op 70 Hz en het notchfilter op 50 of 60 Hz.Inspecteer de gegevens en identificeer de segmenten met interictale epileptische ontladingen of IEDs. Markeer de piek van elke IED die voorkomt in zowel de EEG- als MEG-gegevens. Voer het algoritme voor de automatische detectie van HFOs uit op de delen van de EEG-gegevens met IEDs en importeer de gedetecteerde HFOs in de software voor datavisualisatie.Om de gedetecteerde HFO-gebeurtenissen te beoordelen, worden de EEG-, MEG- en perifere opnamen weergegeven in verticaal uitgelijnde vensters van twee seconden per pagina. Ga naar het filtertabblad en stel het laagdoorlaatfilter in op 250 hertz en het hoogdoorlaatfilter op 80 hertz. Om er zeker van te zijn dat de gedetecteerde HFO's niet het gevolg zijn van artefacten, moet worden gecontroleerd of er geen gelijktijdige activiteit in de perifere opnamen aanwezig is.Overweeg daarnaast alleen de HFO-gebeurtenissen die in zowel de EEG- als MEG-signalen voorkomen en negeer HFO's die niet overlappen met de gemarkeerde IED's. Segmenteer vervolgens de MRI van de patiënt, verkrijg het corticale oppervlak met behulp van software voor hersenbeeldanalyse en schat het forward model met de boundary element-methode. Voer voor elke HFO-gebeurtenis de bronlokalisatie uit op zowel de EEG- als MEG-gegevens met de wavelet maximum entropy on the mean- of WMEM-methode.Bereken het gemiddelde van de lokaliseringsresultaten over de duur van het event om een bronlokalisatiekaart te verkrijgen. Visualiseer tot slot de HFO-zone over het corticale oppervlak door een drempelwaarde van 60% van de maximale activatieamplitude toe te passen op zowel de EEG- als MEG-gegevens. In deze patiëntvoorbeelden werden HFO's geïdentificeerd in de ripple-frequentieband bij 80 tot 150 hertz, die voorkwamen in zowel EEG als MEG en bovenop IED's lagen.Het tijd-frequentievlak van twee representatieve EEG- en MEG-kanalen toont de typische geïsoleerde piek op het moment van de HFO. Hier worden de resultaten van de HFO-lokalisatie getoond van zowel scalp-EEG als MEG voor een 15-jarig meisje met encefalomalacie in het gebied van de rechter middelste hersenslagader. Beide technieken lokaliseren de HFO's in de nabijheid van de laesie op een locatie dicht bij de rechter temporopariëtale junctie, hoewel deze enigszins verschilden.Hier worden de resultaten getoond voor een 11-jarige jongen met een linker pariëtale superieure temporale encephalomalacie. De figuur laat de ruimtelijke concordantie zien tussen de HFO-zone die non-invasief is gelokaliseerd met hoofdhuid-EEG en MEG, de IED's gelokaliseerd door MEG, en de HFO-zone die invasief is gelokaliseerd met iEEG. De locatie van de intracraniële elektroden met het hoogste aantal HFO's, LA51, LA52 en LA53, was concordant met de non-invasief gelokaliseerde HFO-activiteit en beide overlapten met de seizure onset zone.Dit is de eerste studie die de lokalisatie van interictale hoogfrequente oscillaties rapporteert met gelijktijdige EEG- en MEG-registraties, en die daarnaast de overeenstemming onderzoekt tussen de lokalisatieresultaten en die van intracraniale registraties. De niet-invasieve registratie, detectie en lokalisatie van hoogfrequente oscillaties is uitdagend omdat HFO's zeer zwakke signalen zijn die worden gegenereerd door kleine hersengebieden van ongeveer enkele kubieke millimeters en worden gehinderd door ruis en achtergrondactiviteit van de hersenen. Tot nu toe zijn slechts enkele studies erin geslaagd aan te tonen dat hoogfrequente oscillaties niet-invasief kunnen worden gedetecteerd met behulp van elektro-encefalografie en magneto-encefalografie en dat deze activiteit kan worden gelokaliseerd door het inverse probleem op te lossen.Het beheersen, verbeteren en evalueren van het voorgestelde protocol zal artsen voorzien van een betrouwbare, niet-invasief registreerbare biomarker voor de identificatie van de epileptogene zone. De ontwikkeling van deze biomarker heeft het potentieel om de behoefte aan langetermijnmonitoring en invasieve intracraniële registraties te verminderen en de presurgische evaluatieprocedure van pediatrische patiënten met epilepsie aanzienlijk te verbeteren.

interictal-high-frequency-oscillations-detected-with-simultaneous

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Source: Papadelis, C., et al., Interictal High Frequency Oscillations Detected with Simultaneous Magnetoencephalography and Electroencephalography as Biomarker of Pediatric Epilepsy. J. Vis. Exp. (2016). This video demonstrates the method of using electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) recordings to identify interictal epileptiform discharges (IEDs) and high-frequency oscillations (HFOs) to locate seizure-prone regions in the brain.

 Simultaneous Electroencephalography and Magnetoencephalography to Identify Seizure-Prone Brain Regions 

We beschrijven hier hoe je multi-electrode matrix recordings van menselijke epileptische corticale weefsel uit te voeren. Epileptische weefsel resectie, slice voorbereiding en multi-electrode matrix recordings van interictale en ictal gebeurtenissen worden gedemonstreerd in detail.

Multi-electrode array Opnamen van Human Epileptische Postoperatieve Cortical Tissue

High-density elektro-encefalografie (dEEG) wordt steeds vaker gebruikt om de hersenontwikkeling en plasticiteit in de vroege levensjaren te bestuderen. Hier presenteren we een toepassing van geavanceerde analysetechnieken die voortbouwt op traditionele EEG-opnames om de oscillerende dynamiek van snelle auditieve verwerking in de babyhersenen te begrijpen.

Infant Auditieve Verwerking en Event-gerelateerde Brain Oscillations

Dit protocol beschrijft een procedure om de evolutie van mesiale netwerkmaatregelen bij patiënten met temporale lobe epilepsie (TLE) te volgen. Het is gebaseerd op de combinatie van intracraniale opnamen met een nieuwe numerieke techniek voor gegevensanalyse. Specifiek presenteren we een protocol voor netwerkanalyses van foramen ovale opnamen.

Network Analysis van foramen Ovale elektrode Recordings in Resistente temporale lob epilepsiepatiënten

Hier presenteren we een protocol om te slaan van de hersenen en hart bio signalen in muizen met behulp van gelijktijdige video, elektro-encefalografie (EEG) en elektrocardiogram (ECG). Ook beschrijven we methoden voor het analyseren van de resulterende opnamen van het EEG-ECG voor vangsten, EEG spectrale vermogen, hartfunctie en hartfrequentie-variabiliteit.

Gelijktijdige Video-EEG-ECG controle om te identificeren Neurocardiac dysfunctie in muismodellen van epilepsie

Dit artikel biedt een eenvoudig protocol voor het verkrijgen van elektro-encefalografiegegevens (EEG) van goede kwaliteit tijdens gelijktijdige EEG- en functionele magnetische resonantiebeeldvorming door gebruik te maken van direct beschikbare medische producten.

Betrouwbare verwerving van elektro-encefalografiegegevens tijdens gelijktijdige elektro-encefalografie en functionele MRI

Dit artikel beschrijft gelijktijdige elektro-encefalogram en functionele magnetische resonantie beeldvorming (EEG-fMRI) opnameprocedures die kunnen worden gebruikt in zowel klinische als onderzoeksomgevingen. EEG-verwerkingsprocedures om beeldvormingsartefacten te verwijderen voor klinische beoordeling zijn ook inbegrepen. Deze studie richt zich op het voorbeeld van epilepsie tijdens de interictale periode.

Installatie van apparatuur en verwijdering van artefacten voor gelijktijdige elektro-encefalogram en functionele magnetische resonantie beeldvorming voor klinische beoordeling bij epilepsie

Magneto-encefalografie (MEG) en high-density elektro-encefalografie (HD-EEG) worden zelden tegelijkertijd geregistreerd, hoewel ze bevestigende en aanvullende informatie opleveren. Hier illustreren we de experimentele opzet voor het registreren van gelijktijdige MEG en HD-EEG en de methodologie voor het analyseren van deze gegevens met als doel epileptogene en welsprekende hersengebieden te lokaliseren bij kinderen met resistente epilepsie.

Beeldvorming van elektromagnetische bronnen bij preoperatieve evaluatie van kinderen met resistente epilepsie

Hier schetsen we een protocol voor het gebruik van complementaire metaaloxide-halfgeleider high-density micro-elektrode array-systemen (CMOS-HD-MEA's) om aanvalsachtige activiteit van ex vivo hersenplakjes vast te leggen.

Hoogwaardige aanvalsachtige activiteit van acute hersenplakjes met behulp van een complementair metaaloxide-halfgeleider micro-elektrode-array-systeem met hoge dichtheid

Hoge frequentie Doppler-echografie is een nieuwe technologie voor de beoordeling van regionale myocardiale functie. Dit werk presenteert eerste bewijs waaruit de toepasselijkheid van deze veelzijdige imaging platform voor de herhaalde meting van het myocard stam, dp / dt, en mitralisinsufficiëntie in de ischemie-reperfusie (IR) muizen hart.

Hoogfrequente hoge resolutie Echocardiografie: eerste bewijs op niet-invasieve Herhaalde Maatregel van myocard Strain, contractiliteit, en mitralisinsufficiëntie in de Ischemie-reperfusie Murine Hart

Leer een gestandaardiseerde methode voor niet-invasieve detectie en lokalisatie van hoogfrequente oscillaties bij kinderen met epilepsie met behulp van simultane EEG- en MEG-opnames. Deze techniek helpt bij het identificeren van het epileptogene gebied voor chirurgische ingrepen.

Interictale High Frequency Trillingen gedetecteerd met gelijktijdige magneto en elektro zo Biomarker of Pediatric Epilepsie

Meer video's verkennen