在耐药性颞叶癫痫患者卵圆孔电极记录的网络分析

在下面描述的协议中，步骤1,2和3属于两个研究和临床方案，这两者都是严格从仅通过临床标准选择的每个近中TLE候选切除手术，随后。步骤4和5专属于研究协议。这两个程序都是按照医院德拉公主伦理委员会的指导方针。 1.预植入程序解释了实验过程的参与者，指定哪个点对应的研究，哪些是适用于临床实践，陈述了研究过程中没有办法修改临床操作。要特别注意解释的电极植入手术的潜在风险。获取签署知情同意书的参与者。 对于所有候选人切除手术，术前进行神经学和神经心理学EXAminations 18。 20个国际系统与莫兹利的-根据10评估通过发作间期单光子发射计算机断层显像（SPECT）与99锝HMPAO，磁共振成像使用25头皮电极（MRI）1.5 T和视频脑电图（V-EEG）病人协议18。 在手术前V形脑电图记录期间，逐步锥度从第二天的抗癫痫药物到第四天（每天的剂量大约三分之一）。 2.植入程序（手术） 施用抗癫痫药预可操作，并在全身麻醉下进行手术（3毫克/公斤异丙酚丸剂，接着0.2 – 0.3毫克/千克芬太尼和0.5毫克/千克罗库溴铵）。 将两个六敌人接触用1厘米的中心到中心的距离为双侧使用克氏针技术19周围的蓄水池。 将病人Øn个手术台仰卧位，与颈部在15度轻轻地延长。与碘溶液制备患者的面颊，开始在切口部位和向外盘旋，并悬垂立即切口部位周围的区域。 根据哈特尔的地标20与20号脊椎针头穿刺皮肤：一个入口点约3cm侧向朝向一个点口服合缝立即劣于前-后平面同侧瞳孔和点大致的同侧2.5厘米前在横向平面外耳道。 推进朝针透视下卵圆孔的区域。使用由透视图像提供横向的观点来确定针尖端的位置。当针通过卵圆孔，取出针芯，用电极取代它，并提前入环池（ 图1A </STRONG>）。 评估通过在手术室21荧光透视成像正确注入;排除渗透到颅底，中椎间孔这一点很重要，如眶下裂（位于前部的卵圆孔）和颈静脉孔（位于后部的话）。这样的错位插管可能会导致严重的神经血管损伤22。 一旦电极被正确地定位在环境蓄水池，它们固定到与窗帘皮肤。醒来后病人，并导致他或她的恢复室。 3.录音FOE收购返回病人到V-脑电图室逗留约5.2±2.4天（平均值±SD）。 根据国际10-20体系放置19电极。 用卷尺测量鼻根（鼻梁）和INION（枕骨粗隆）之间的距离，d标记与标记在中间点（锆石电极的位置）。测量并标记点的鼻根（所述FPZ电极的位置）以上的距离的10％。 重复同样的步骤为INION（盎司电极的位置），标志着距离从锆石20％，在鼻根和INION方向（分别为Fz的和PZ电极的位置）两者。 同时测量耳前点之间的距离，并标记的距离的左和右耳前点（T3和T4的电极，分别）在10％以上。然后，标记的距离的20％都T3和T4在直拉方向以上以获得C3和C4的位置。 使用卷尺到FPZ和盎司在两个电极以上在前面和在01（左）和O2（右）在后面的距离在FP1（左）和FP2（右）的5％链接创建一个圆周上。 在同一圆周上，在INION方向添加的距离的10％上升至OBT泉F7的位置，加10％，达到T3（它应位于耳前点之间的线的上方），并添加另外10％，得到的T5（O1电极）。标记各电极位置，并重复同样的程序为右（偶数）的电极。 测量和标记中途F7和Fz的，并在F3方向从FP1向上距离的20％之间的交集（F3电极位置）。重复此过程中的头部的每个象限获得F4（前右位置），P3（左后位置）和P4（背左位置）。 清洁和干燥皮肤。放置火棉胶的温和量与在各电极杯导电凝胶，并在坦然区域电极定位。干后用吹风机的火棉胶。 全部由电​​线电极（头皮和敌人）的连接电极中，这已经是连接到一个electroencephalographer。确保电极信号都不错，并验证头皮电极IMPE舞蹈是在使用electroencephalographer为10kΩ。 获取数字头皮脑电图（EEG）数据和FOE-数据1,024赫兹使用视频同步electroencephalographer（ⅴ脑电图），和利用带通滤波器在0.5过滤数据 – 100赫兹和一个陷波滤波器（50赫兹）与electroencephalographer。 逐步消除来自第二抗癫痫药物第四天（每天的剂量约三分之一），以增加癫痫发作的可能性。此步骤取决于每个病人的特定的药物处方。 同时使用发作阵发性发作活动约通过识别电极/频道里癫痫元素出现23，包括慢复合波，多峰，快速棘波，尖波，尖和慢复合波的运行定位ictogenic区慢尖波，尖峰和棘慢波。记录发作起始和结束的时间，以及一个Y以外的临床症状或出现相关的研究。有在患者的头部的电极的位置和在其允许解剖识别所述致癫痫活性的显示位置脑电图软件的头部模型之间的一对一的映射。 当研究完成后，轻轻地向外拉出来，而病人的口腔保持半开除去在V-EEG单位的敌人。 FOE删除后没有系统地进行拍摄，当出现神经系统症状时除外。在这样的情况下，执行紧急计算机断层扫描（CT）扫描。 4. FOE信号预处理导出在200Hz上存储electroencephalographer ASCII格式以适合于大约30分钟癫痫发作活动的（已经由专家神经生理学家标识）（ 图1C）的数值分析历元中的数据。避免含工件历元，如饱和电活动，肌肉活动，以及electrode位移。 打开使用任何UNIX流编辑器导出的文件，并从导出的数据文件中删除所有的非数字字符，只留下时间戳和通道电压。除进一步的数值分析，修改后的文件。 注：从现在起，执行使用R封装从R库或自制码（ 表1）所有计算。 基于R软件，安装所需的R程序包，以及修改后的数据文件加载到第r环境。订购的所有通道，指定每一个到包含的所有数据，消除空渠道，他们引用的平均中线的参考法（FZ +锆+ Pz的）/ 3阵列的特定列。 使用快速傅立叶变换算法（R函数：FFT）并绘制得到的变量，以检查有效去除线频率（大约50Hz）的。使用频域来过滤其他杂散FRequencies可能污染信号。 加载的数据转换为一个多元时间序列对象28列（MTS） – 16头皮和12的敌人-使用R功能的TS。划分MTS对象成每次5秒（在200赫兹1000个数据点）的非重叠时间窗口以减少文件大小和优化计算时间。 5.后处理计算（复杂网络分析） 注：计算在每个时间窗口下面所述的措施，开始痉挛发作（60窗口）前5分钟，在痉挛发作后5分钟（60窗口）结束，用可视化的时空演化的目的。 计算单变量的措施，光谱功率，兴奋性和谱熵为每个列/通道不考虑不同时间序列之间的关系。 计算兴奋（S）为各V使用根据迅达24提出的公式自制代码电压活动时间系列（见补充文件）。 S> 2.5被认为是癫痫，经验确定的阈值17,25,26。 （ – 7赫兹4），阿尔法（7 – 14赫兹），β（14 – 30赫兹为每个活动的时间序列，使用自制的代码为德尔塔（> 0.5赫兹和<4赫兹），西塔计算功率谱密度）和伽玛（> 30）。 计算香农熵使用每个时间序列代替的相应概率的时间序列的功率谱密度的自制代码。平均超过一组电极每一个信道得到的各个频谱熵（SE）的值。香农熵在补充文件中说明。 注：在SE的减少应该被解释为在光谱的频率的数量的减少，因为SE是光谱的熵。 网络措施 不E：本节评估不同的时间序列的电极之间的相互作用。 利用在零延迟（：CCF R函数）计算出的线性交叉相关系数的绝对值计算在每个时间窗口中的每对电压的时间序列之间的功能连接。 注：要消除同步的非代表值，建立了基于以往的研究17,25,26的阈值。在这种特殊情况下使用的0.5的阈值。 安装的igraph – [R包27。创建一个从邻接矩阵的IGRAPH对象（R功能：graph.adjacency）。使用在先前步骤中获得的相关矩阵，指定的图形被加权和无向。 在每个时间窗口中计算整个网络（头皮+ FOE）平均路径长度（APL）（R函数average.path.length），并为每个所述四个子网络：左头皮，右头皮，左FOE和正确的敌人。在电子Xactly公司以同样的方式，计算链接密度（DOL）（R功能：graph.density），模块化（MOD）（R功能：模块化），平均聚集系数（ACC）（R功能：传递）。 重复使用相位同步（自制R代码里面 ），为功能连接，而不是互相关函数的估计的先前步骤5.2.1至5.2.3。 来表示变量的大小变化的影响，计算出标准化平均差（SMD）（R函数从包MBESS：SMD），所述preictal和发作阶段之间以及preictal和发作后阶段之间。 服用preictal为基线，选择30秒钟（6个值），五分钟前发作起始标志，作为preictal值。可以在癫痫发作过程中以量化的变化，对于preictal阶段，通过使用SMD选择的30个类似的时间窗口。 <lI>以类似的方式，发作结束5分钟后，以量化在发作后阶段（在相对于preictal阶段）的变化选择的30秒的时间窗口。