JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Médecine

İlaca dirençli Temporal Lob Epilepsi Hastalarında Foramen Ovale Elektrot Kayıtları Ağ Analizi

Published: December 18, 2016
doi:
10.3791/54746
, , , , ,
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

Summary

This protocol describes a procedure to track the evolution of mesial network measures in temporal lobe epilepsy (TLE) patients. It is based on the combination of intracranial recordings with a novel numerical technique for data analysis. Specifically, we present a protocol for network analyses of foramen ovale recordings.

Abstract

Epilepsi hastalarının yaklaşık% 30'u antiepileptik ilaçlara dirençli. Bu durumlarda, cerrahi / kontrol nöbetleri ortadan kaldırmak için tek alternatiftir. Ancak, hastaların önemli bir azınlık bile nöbet şüphelenilen kaynağı doğru lokalize ve rezeke edildiği durumlarda, post-operatif nöbet sergilemeye devam ediyor. Burada sunulan protokol rutin ağ analizi için yeni bir teknikle temporal lob epilepsisi (TLE) hastaların ameliyat öncesi değerlendirme sırasında kullanılan bir klinik prosedürü birleştirir. yöntem mesial ağ parametrelerinin zamansal evrimi değerlendirilmesi için izin verir. Ortam sarnıca içine foramen ovale elektrotlar (VOB) bilateral ekleme eş zamanlı olarak temporal lobda birkaç mesial alanlarda elektrokortikal aktivitesini kaydeder. Ayrıca, kaydedilen zaman serilerine uygulanan ağ metodoloji hem interictally ve sırasında mezial ağların zamansal evrimi izlernöbetler. Bu şekilde, sunulan protokol görselleştirmek ve birkaç mesial alanların yerine tek bir alanda arasındaki ilişkileri gördüğü önlemleri ölçmek için benzersiz bir yol sunuyor.

Introduction

Dünya nüfusunun% 2'sini – Epilepsi 1 etkileyen bir devre dışı bırakılması bir hastalıktır. Vakaların çoğunda, nöbet – epilepsi işaretlerinden – tamamen kontrol edilebilir ya da anti-epileptik ilaçlar ile yürürlükten kaldırılmıştır. Ancak, epilepsi patentlerin yaklaşık% 30'u ilaç tedavisinin refrakter bulunmaktadır. Epilepsinin en sık görülen tür, temporal lob epilepsisi (TLE) 1, neyse ameliyat hastanın durumunu iyileştirmek için geçerli bir alternatiftir. Meta-analizlerde elde edilen sonuçlar bu oran en önemlisi, çeşitli faktörlere arasında değişmekle birlikte ilaca dirençli TLE hastalarının neredeyse üçte ikisi, hipokampal tipi Nöbetsiz rezektif cerrahi 2,3 sonra ilk iki ya da üç yıl içinde olduğunu göstermektedir skleroz 2. Başarılı bir sonuç için kritik bir adım tipik Mesia yer almaktadır sözde epileptik odağın doğru lokalizasyonu, nöbet nesil sorumlu kortikal alandırtemporal lobun l alanı. Ancak, hatta epileptik odak doğru ameliyat sırasında tespit ve rezeke edilmiş durumlarda, hastaların önemli bir azınlığı post-operatif nöbet kalır ya da nöbetleri kontrol sıkı antiepileptik ilaç tedavi altına alınmalıdır. Bu nedenle, yeni bir bakış açısı içinde dikkat artık yerine kortikal etkileşimleri artık temel sorunu oluşturmaktadır sadece izole bölgelerde odaklanmıştır ortaya çıkmıştır. Bu "ağ" yaklaşımı yerine bölümlere yapıların rolünü vurgulayarak farklı alanlar arasındaki nöral bağlantılarla odaklanmaktadır connectome konsepti 4, topraklanmış. Bu yeni paradigma grafik teorisi, grafikler topolojik ve istatistiksel özelliklerinin çalışmaya adamış bir matematiksel çerçevede bulundu, uygun araç asli bulgularını ifade etmek. Bu açıdan altında, beyin bağlantıları ile birbirine düğüm kümesi olarak kabul edilir <sup> 5-9 düğüm elektrot ve bunların arasında bağlantılar kapsadığı kortikal Alanı senkronizasyon derecesi ile verilir ile temsil edilir, öyle ki. Bu nedenle, bu ağ yaklaşımı invaziv elektrot kayıtları analizinde kullanılan olmuştur ve nöbet üretimi ve yayılma yatan mekanizmanın anlaşılmasını sağlamak yeni bilgiler sağlamıştır.

rutin olarak dünyada en epilepsi merkezlerinde istihdam birçok invaziv nörofizyolojik teknikler arasında, foramen elektrot (VOB) özellikle dikkate değerdir ovale. Cerrahi ile ilişkili komplikasyonlar 10 azaltan bir kranyotomi gerçekleştirmek için gerek yoktur, çünkü VOB yarı invaziv bir tekniktir. Ayrıca, çevre sarnıç 11 DÜŞMAN yeri gibi entorhinal korteks olarak nöbet üretimi ve yayılmasında önemli rol birkaç kortikal yapılar, gelen mezial aktivite kayıt için onları özellikle uygun hale getirir. Bu nedenle, beri kullanımıgörünümü İlaca dirençli TLE hastalarının öncesi değerlendirme yaygındır. Geleneksel olarak, bu teknik interiktal epileptojenik sivri ve keskin dalgalar şeklinde irritatif aktiviteyi bulmak için kullanılır, ve daha da önemlisi, doğru mezial nöbet başlangıç ​​bölgeyi tanımlamak için.

Epilepsi Uluslararası Ligi (ILAE) den Sınıflandırılması ve Terminoloji Komisyonu tarafından önerilen yeni tanım nöbetler belirli ağlar 12 içinde bir noktada köken önerir. Dahası, çeşitli çalışmalar nöbet anormal ağ etkinliği ziyade izole bir patolojik alanda 13-16 sebep olduğunu göstermiştir. Açıkçası, bu yeni bakış açısı böyle karmaşık ağ metodoloji olarak yeni sayısal yöntemler kullanılarak önceden edinilmiş bilginin reanalysis gerektirir. Bu analizlerin pratik kullanımı halen klinik başlangıç ​​olmasına rağmen, pek çok araştırmalar göstermiştir kendideğeri 13-17.

Aşağıda açıklanan protokol rutin ağ analizi yeni bir teknikle ilaca dirençli TLE epilepsi hastası üzerinde yapılan bir klinik pratikte birleşimidir. yöntem mesial ağ parametrelerinin zamansal evrimi değerlendirilmesi için izin verir. Ortam sarnıcın içine DÜŞMAN ikili yerleştirme aynı zamanda temporal lob birkaç mesial alanlarda elektrokortikal aktivitesini kaydeder. Kayıt süresi serilerine uygulanan ağ yaklaşımı hem interictally ve nöbetler sırasında mezial ağların zamansal evrimi izler. Bu şekilde, sunulan protokol görselleştirmek ve birkaç mesial alanlar arasındaki ilişkileri gördüğü önlemleri ölçmek için benzersiz bir yol sunuyor.

Protocol

Aşağıda açıklanan protokol, her iki kesinlikle sadece klinik kriterlere göre seçilecektir rezeksiyon ameliyatı için her mesial TLE adayı takip edilmektedir araştırma ve klinik hem de protokoller, aittir 1, 2 ve 3 numaralı adımları. 4 ve 5 araştırma protokolüne münhasıran aittir Adımlar. Her iki prosedür Hospital de la Princesa Etik Komitesi kurallarına uygun olarak bulunmaktadır. 1. Ön-implantasyon Prosedürleri noktaları araştırma prosedürü klinik prosedürü değiştirerek hiçbir şekilde remarking, klinik pratikte uygulanabilecek araştırma ve hangilerinin uygun katılımcının, belirterek deneysel işlemleri açıklar. elektrotların cerrahi implantasyon potansiyel riskleri açıklayan özel dikkat. imzalı bilgilendirilmiş onam formu katılımcıyı edinin. rezeksiyon ameliyatı için tüm adaylar için, cerrahi öncesi nörolojik ve nöropsikolojik EXA gerçekleştirmekminations 18. 20 uluslararası sistemde ve Maudsley en – 10'a göre 99 Tc-HMPAO, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) 1.5 T ve video-elektroensefalografi (v-EEG) 25 kafa derisi elektrotlar kullanarak interiktal tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT) ile hastayı değerlendirmek protokol 18. cerrahi öncesi v EEG kayıt kalmak sırasında giderek dördüncü gün (günde dozun yaklaşık üçte biri) ikinci günden itibaren antiepileptik ilaçlar konik. 2. İmplantasyon Prosedürleri (Cerrahi) Ameliyat öncesi antiepileptik ilaçlar yönetmek ve genel anestezi altında ameliyat (- / kg rokuronyum 0.3 mg / kg fentanil ve 0.5 mg 3 mg / 0.2 takiben propofol bolus kg). Bilateral Kirschner tekniğini 19 kullanarak ortam sarnıçlar içine 1 cm merkezden merkeze mesafe ile iki altı kişi düşmanlar yerleştirin. Hasta o yerleştirinn boyun yatar pozisyonda ameliyat masası, yavaşça 15 derece genişletilmiş. Kesi yerinde başlayan ve dışa doğru çizerek, iyot çözeltisi ile hastanın yanağı hazırlayın ve hemen kesi sitesi çevresini asmak. Härtel simge 20 göre 20 gauge spinal iğne ile cilt delinme: bir giriş noktası yaklaşık 3 cm ön-arka düzlemde ipsilateral öğrenci ve yaklaşık bir noktaya hemen aşağı bir noktaya doğru sözlü komissürün ipsilateral tarafına yanal 2.5 cm önünde yanal düzlemde dış kulak yolu için. floroskopi altında foramen ovale bölgeye yönelik iğne ilerlemek. İğne ucunun konumunu belirlemek için floroskopi görüntüleri ile sağlanan yanal görünümleri kullanın. İğne foramen ovale geçtiğinde, (Şekil 1A, stile kaldırmak bir elektrot ile değiştirin ve ortam sarnıca içine avans onu </strong>). Ameliyathanede 21 skopi görüntüleme doğru implantasyonu değerlendirmek; Bu tür (foramen ovale anterior bulunur) alt yörünge fissür ve (buna posterior bulunur) juguler foramen olarak kafa kaidesi, bir foraminanın nüfuz dışlamak için önemlidir. Böyle yanlış kanülasyon ciddi nörovasküler yaralanmalara 22 yol açabilir. elektrotlar doğru ortam sarnıç konumlandırılmış sonra, perdeler cilde sabitleyin. Hastayı Uyan, ve ayılma odasına ona yol açmaktadır. FOE Kayıtları 3. kazanılması Yaklaşık 5.2 ± 2.4 gün kalmak için v-EEG odasına hastanın dönün (ortalama ± SD). uluslararası 10-20 sistemine göre 19 elektrotları yerleştirin. Bir ölçüm bandı kullanarak nasion (burun köprüsü) ve INION (oksipital çıkıntı) arasındaki mesafeyi ölçün birbir işaretleyici d işareti orta noktası (Cz elektrot yeri). Tedbir ve noktası nasion (Fpz elektrodun yeri) Yukarıdaki mesafenin% 10 işaretleyin. nasion ve INION yönde (sırasıyla Fz ve PZ elektrotların yerleri,) hem de mesafeler Cz'den% 20 işaretleme, inion (Oz elektrot yeri) için de aynı işlemi tekrarlayın. Her iki preauriküler nokta arasındaki mesafeleri ölçmek ve mesafeler sol ve sağ preauriküler noktaları (T3 ve T4 elektrotlar, sırasıyla) Yukarıdaki% 10 işaretleyin. Daha sonra, C3 ve C4 yerleri elde etmek üzere% 20 Cz yönde her iki T3 ve T4 yukarıda mesafeleri işaretleyin. arka O1 (solda) ve O2 (sağda) ön ve en FP1 (solda) ve FP2 (sağda) de her iki elektrot üzerinde mesafelerin% 5 FPZ ve Oz bağlamak için ölçüm bandı kullanarak çevresi oluşturun. Aynı çevresi, OBT için INION yönünde yukarı doğru mesafe% 10 ilaveF7 pozisyonu ain, (o preauriküler noktaları arasında çizginin üstünde yer almalıdır) T3 ulaşmak ve T5 (O1 elektrot) elde etmek için başka bir% 10 eklemek için% 10 ekleyin. Mark her elektrot konumu ve sağa (hatta) elektrotlar için aynı işlemi tekrarlayın. Tedbir ve yarım F7 ve Fz ve F3 yönünde FP1 yukarı doğru mesafe 20 ila% kavşak (F3 elektrot konumu) işaretleyin. F4 (ön-sağ konum), P3 (sol arka pozisyon) ve P4 (back-sol pozisyon) elde etmek için başın her çeyrekte bu işlemi tekrarlayın. Temizleyin ve cildi kurutun. Her elektrot fincan iletken jel ile collodion ılımlı bir miktar koyun ve prepped alanlarda elektrotlar yerleştirin. Bir saç kurutma makinesi ile collodion kurutun. Zaten bir electroencephalographer bağlı olan elektrot kutusuyla, teller ile elektrotlar (kafa derisi ve düşmanların) tüm bağlayın. elektrot sinyalleri iyi olduğundan emin olun ve kafa derisi elektrotlar Impe doğrulamakdanslar electroencephalographer kullanarak 10 k altındadır. Dijital kafa derisi elektroensefalografi (EEG) bir video senkronize electroencephalographer (v-EEG) kullanarak veri ve VOB verileri 1024 Hz Edinme ve aralık 0.5 bir bant geçiren filtre kullanarak verileri süzmek – 100 Hz ve bir çentik filtresi (50 Hz) electroencephalographer ile. Kademeli nöbet olasılığını artırmak için dördüncü gün (günde dozun yaklaşık üçte biri) ikinci gelen antiepileptik ilaçlar kaldırın. Bu adım, her hastanın özel ilaç reçete bağlıdır. Yavaş dalga kompleksi, polyspikes, hızlı sivri, keskin dalgalar, keskin ve yavaş dalga kompleksi ishal dahil olmak üzere Epileptojenik elemanlar 23 görünen elektrotlar / kanalı belirleyerek ictogenic alanları bulmak yaklaşık olarak interiktal paroksismal ve iktal faaliyetleri hem kullanın yavaş keskin dalgalar, kramponları ve başak ve yavaş dalgalar. Bir yanı sıra, nöbet başlangıcı ve sonu sürelerini kaydetmekÇalışmanın ilgili y diğer klinik bulgular veya olaylar. Hastanın kafasına elektrotlar konumu ve epileptojenik etkinlik nerede göründüğünü anatomik tanımlama sağlar EEG yazılımında baş modeli arasında bire-bir eşleme vardır. Çalışma bittiğinde hastanın ağzı yarı açık kalırken, onları hafifçe çekerek v EEG biriminde düşmanlar kaldırın. sistematik nörolojik semptomlar ortaya çıktığı zaman dışında, VOB çıkarıldıktan sonra görüntüleme yapmayın. Bu gibi durumlarda, acil bilgisayarlı tomografi (BT) taraması gerçekleştirin. 4. FOE Sinyal Önişleme (Zaten bir uzman nörofizyolog tarafından tanımlanan) nöbet aktivitesinin yaklaşık 30 dakika (Şekil 1C) sayısal analizi için uygun çağlarda ASCII formatında 200 Hz electroencephalographer saklanan veri verir. Böyle doymuş elektriksel aktivitede, kas aktivitesi ve e olarak eserler içeren dönemini kaçınınlectrode değiştirmeler. herhangi bir UNIX akışı editörü kullanılarak dışa dosyaları açmak ve sadece zaman damgaları ve kanal gerilimleri bırakarak, dışa veri dosyalarından olmayan tüm sayısal karakterleri kaldırın. Daha fazla sayısal analiz için değiştirilmiş dosyaları kaydedin. NOT: Şu andan itibaren, R depo ya da ev yapımı kodları (Tablo 1) R paketleri kullanarak tüm hesaplamaları gerçekleştirmek. R yazılımı kullanarak, gerekli R paketlerini yüklemek, ve R ortamına değiştirilmiş veri dosyaları yüklemek. Boş kanallar ortadan kaldırılması ve ortalama orta hat referans (Fz + Cz + Pz) / 3 onları referans, tüm verileri içeren dizinin belirli bir sütuna her biri atama, tüm kanalları sipariş edin. Ve hat frekansı (yaklaşık 50 Hz) etkin çıkarılması için kontrol etmek için ortaya çıkan değişken arsa: Hızlı Fourier algoritması (FFT R fonksiyonu) Transform kullanın. Diğer sahte fr filtrelemek için frekans alanını kullanınequencies bu sinyalleri kirletebilir. 16 kafa derisi ve 12 Düşmanlar – – R fonksiyonu ts kullanarak 28 sütun (MTS) çok değişkenli zaman serisi nesnesine yüklenen veri dönüştürün. Mts dosya boyutunu azaltmak ve hesaplama süresini optimize için 5 saniye her (200 Hz'de 1000 veri puan) örtüşmeyen zamansal pencerelere nesne bölün. 5. Post-processing Hesaplamaları (Karmaşık Ağ Analizi) NOT: zamansal evrimi görselleştirme amacıyla, nöbet başlangıç ​​(60 dönüş) önce 5 dakika başlayan ve nöbet başladıktan sonra 5 dakika (60 dönüş) biten her zamansal pencerede aşağıda açıklanan önlemleri hesaplayın. farklı zaman serileri arasındaki ilişkiler dikkate almadan her sütun / kanal için tek değişkenli önlemler, spektral güç, heyecanlanma ve spektral entropi hesaplayın. Her v heyecanlanma (S) hesaplayınSchindler 24 tarafından önerilen denkleme göre bir ev yapımı kodu kullanarak voltajlı aktivite zaman serisi (ek dosyasına bakın). S> 2.5 ampirik belirlenen eşik 17,25,26, Epileptojenik kabul edilir. (- 7 Hz 4), Alpha (7-14 Hz), Beta (14-30 Hz her etkinlik süresi serisi için, Delta (> 0,5 Hz ve <4 hz), teta için ev yapımı kodu kullanarak güç spektral yoğunluğunu hesaplamak ) ve gama (> 30). Her zaman serisinin yerine gelen olasılık zaman serilerinin güç spektral yoğunluğu kullanarak bir ev yapımı koduyla Shannon entropi hesaplayın. elektrot kümesi üzerinde her kanal için elde edilen bireysel spektral entropi (SE) değerlerinin ortalamasını alın. Shannon entropi ek dosyasında açıklanmıştır. Not: SE spektrumu entropi olduğu SE bir azalma spektrumunun frekans sayısının bir azalma olarak yorumlanmalıdır. ağ önlemleri DEĞİLE: Bu bölümde elektrotların farklı zaman serileri arasındaki etkileşimi değerlendirir. sıfır lag (: ccf R fonksiyonu) hesaplanmış doğrusal çapraz korelasyon katsayısının mutlak değeri kullanılarak her bir zamansal pencerede gerilim zaman serilerinin her çifti arasındaki fonksiyonel bağlantı hesaplayın. NOT: Senkronizasyon olmayan temsili değerleri ortadan kaldırmak önceki çalışmalarda 17,25,26 dayalı bir eşiği kurmak. Bu özel durumda, 0.5 eşik kullanın. IGRAPH R paketi 27 yükleyin. bitişiklik matrisi bir iGRAPH nesnesi (: graph.adjacency R fonksiyonu) oluşturun. Grafik ağırlıklı ve yönsüz olduğunu belirterek, önceki aşamada elde edilen korelasyon matrisi kullanın. Her zamansal pencerede tüm ağ (kafa derisi + VOB) için ortalama yol uzunluğu (APL) (R fonksiyonu average.path.length) hesaplamak ve dört alt ağların her biri için: sol kafa derisi, sağ kafa derisi, düşman sol ve doğru FOE. e, modülerlik (Mod) (R fonksiyonu: modülerlik) ve Ortalama kümeleme katsayısı (ACC) (R fonksiyonu: geçişlilik): xactly aynı şekilde, bağlantıların yoğunluğunu (DOL) (graph.density R fonksiyonu) hesaplayın. Yerine çapraz korelasyon fonksiyonunun fonksiyonel bağlantı tahmini olarak faz senkronizasyonu (ev yapımı R kodu) kullanarak 5.2.1 5.2.3 ile önceki adımları yineleyin. Preictal ve iktal aşamaları arasında yanı sıra preictal ve postiktal aşamaları arasında: değişken değişiklikler boyut etkisini temsil etmek, (smd paket MBESS gelen R fonksiyonu) standardize ortalama fark (SMD) hesaplayın. temel olarak preictal alarak, preictal değer olarak, beş dakika nöbet başlangıç ​​işaretinden önce otuz saniye (6 değerleri) seçin. 30 s benzer bir geçici pencerenin SMD kullanılarak preictal aşamasına değiştirmek, saygı ölçmek amacıyla nöbet sırasında seçilebilir. <li> Benzer bir şekilde, nöbet sona 5 dakika sonra (preictal aşamasına ilişkin olarak) Postiktal aşamasında değişikliği ölçmek için 30 s zamansal bir pencere seçmek.

Representative Results

Aksiyel ve sagital MRG (Şekil 1A üst panelleri) 'de görüldüğü gibi DÜŞMAN nihai konumu, çevre sarnıç bulunmaktadır. Temporal lob (Şekil 1A alt panel) birkaç mesial yapılardan VOB rekor elektriksel aktivite rehber. 20 sistemi (Şekil 1B sağ) – cerrahi (Şekil 1B sol panel) sonra, hasta kafa derisi elektrotlar 10 ile göre yerleştirilir video-EEG odasına gönderilir. video-EEG odasında kalmak sırasında hasta sürekli iyi video ve hayati sabit olarak, daha fazla analiz kafa derisi ve VOB kayıtları için tasarruf izlenir. Tipik bir ham kafa derisi ve VOB sinyalleri (Şekil 1C) sol DÜŞMAN bir nöbet görünümünü ve kafa derisi ve sağ VOB kişilere yayılmasını gösterir. kullanarak Epileptojenik aktivitenin Temsilheyecanlanma (S) iktal ve postiktal dönemlere preictal geçiş sırasında Şekil 1C, ham EEG kayıtları karşılık gelen (Şekil 2). Nöbet başlangıçlı bu noktada adlandırılır katı dikey bir çizgi ve zaman (x-ekseni) ile işaretlenmiştir. S (heyecanlanma)> değeri 2.5 irritatif veya epileptojenik aktivite 17,25,26 temsil etti. Yüksek heyecanlanma (kırmızımsı renkler) sol VOB kontakları (LFOE) daha yüksek yoğunlukta öncelikle ortaya çıktı. bir uzman nörofizyolog tarafından bilinçli olarak bu sonuç sol mesial temporal lob epilepsisi ile uyumludur. Birkaç ağ önlemlerin geçici dinamikleri yanı sıra Şekil 1C ve 2 görüntülenen aynı nöbet tekabül iktal ve postiktal evrelerine preictal, geçiş sırasında spektral entropi (Şekil 3). Nöbet başlangıç ​​katı verti ile işaretlenirCAL hattı ve saat (x ekseni), bu noktada adlandırılır. Bu durumda, ağ kafa derisi ve düşman de dahil olmak elektrotlar, bütün seti üzerine inşa edilmiştir. DOL ve ACC değerleri genel bağlantı bir artış düşündüren, APL ve Mod bir azalma ile, nöbetler sırasında daha yüksek bulunmuştur. Ayrıca bu dönemde, SE düzeyi düşük gözlenen ve heyecanlanma (noktalı dikey çizgiler) kaybolur sonra devam ettirildi. Iktal ve postiktal aşamalarında preictal geçiş sırasında ağ önlemlerinin ACC, DOLS ve APL ve her DÜŞMAN için SE (sağ ve sol) (Şekil 4) analizi. Nöbet başlangıçlı bu noktada adlandırılır katı dikey bir çizgi ve zaman (x-ekseni) ile işaretlenmiştir. Bu tedbirlerin gelişimi, Şekiller 1, 2 ve 3 aynı nöbet karşılık gelmektedir. ipsilateral (solda) mesial ACC, DOLS ve APL contrala daha erken ve daha yüksek değişiklikler sundusol temporal lobda nöbet başlangıcı bölgenin konumu ile açıklanabilir teral değerler. Hiçbir alt bölümleri mevcut çünkü bu durumda, Mod hesaplanır edilemedi. Fonksiyonel bağlantı Şekil 1, 2, 3, aynı nöbeti sırasında (Şekil 5), ve 4 temsili bir video sadece nöbet başlangıcı (Zaman 0) sonra kritik bir değişiklik sunuyor. bu kenarların bağlantı sayısı ve kalınlığı (yoğunluk) bir artış ile görülebileceği gibi bu noktada tüm elektrotlar arasındaki bağlantı, önemli ölçüde artar. Bu artış zaman 0.1 ve 0.2 sol DÜŞMAN arasında başlar ve tüm ağ ulaşmadan önce karşı tarafa yayılır. fft 4.3 (Istatistik paketi) Hızlı Fourier Tr hesaplarBir sinyalin ansform. ts 4.4 (Istatistik paketi) çok değişkenli zaman serisi nesnesini (MTS) oluşturur. Örnekleme frekansı sağlanmalıdır. heyecanlanma 5.1.1 diff R fonksiyonu dayalı (ev yapımı) işlevi. sinyalin eğimin mutlak değerini hesaplar ve sonra standart sapma kısa başlangıç ​​dönemine bunu normalleştirmek. Eşik sağlanmalıdır. Güç spektral yoğunluğu ve spektral Entropi 5.1.2 Spektrum ve entropi R fonksiyonları dayalı (Ev yapımı) işlevi. normalize güç spektrumu ve normalize güç spektrumunun Shannon entropi hesaplayın ccf 5.2.1 (Temel paket) bir korelasyon matrisi üreten, sıfır lag Pearson korelasyon kullanılarak mts nesnenin doğrusal çapraz korelasyon hesaplar. Mutlak değerler calcul olmalıdırdeğerlendirecektir. graph.adjacency 5.2.2 (IGRAPH paketi), bir iGRAPH grafik aşağıdaki iGRAPH fonksiyonları tarafından kullanılan temel bir nesne oluşturur average.path.length 5.2.3 (IGRAPH paket) ağ düğümlerinin tüm aracılığıyla kısa yollar boyunca adım ortalama sayısını hesaplayarak, grafiğin ortalama yol uzunluğunu belirler. graph.density 5.2.3 (IGRAPH paketi) bağlantıların gerçek sayısı ve ağ tüm olası bağlantıların arasındaki oranı hesaplayarak grafik bağlantıların yoğunluğunu hesaplar. modülerlik 5.2.3 (IGRAPH paketi) düğüm grupları daha ağın diğer düğümlerle daha aralarında bağlanan bilgisayar tarafından, grafiğin modülerlik belirler geçişlilik 5.2.3 (IGRAPH paketi) de birbirlerinden komşuyuz komşu düğümlerin oranını hesaplayarak, grafiğin ortalama kümeleme katsayısı belirler fa, z senkronizasyonu 5.2.4 (ev yapımı) işlevi sıfır ile bir arasında değerler elde etmek ortalama faz tutarlılık hesaplar fft R fonksiyonu merkezli smd 5.3 (MBESS paket) standart toplanmış farka göre gruplar arasındaki ortalama farkı hesaplayarak fark -size etkiler: ortalama belirler Tablo 1: Veri İşleme için kullanılır R fonksiyonları. Şekil 1: Foramen Ovale Elektrotlar. (A) Nihai konumunuOrtam sarnıca içine DÜŞMANIDIR. Üst paneller eksenel (solda) ve VOB kontakları konum (beyaz oklar) görüntüleme sagital (sağda) MR görüntüleri göstermek. Eklenen bir DÜŞMAN olan bir insan örnek (kadavra) (alt panel, beyaz oklarla işaretlenmiş kontaklar). (B) VOB ve kafa derisi elektrotlar kurulumu. Hastalar sadece FOE ekleme cerrahisi (sol panel) sonra ve video-EEG konaklama (sağ panel) sırasında baş. (C) VOB ve saçlı deri kayıtları. bir sol TLE hasta gelen kompleks parsiyel nöbet (5 dakika sonra ve nöbet başlangıcından önce). RFOE1-RFOE6 6. sağ VOB # 1 anlamına gelir ve LFOE1-LFOE6 6. sol VOB # 1 için duruyor. Nöbet başlangıç ​​dikey kırmızı çizgi ve beyaz ok kafası ile işaretlenir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Şekil 2: Eksitabilite tarafından nicel bir sol TLE Hasta bir Karmaşık Kısmi Nöbet gösterimi. Renk skalası her elektrot için uyarılabilme düzeyini (S) rakamlarla. Sağ foramen ovale elektrodu (RFOE) ve sol foramen ovale elektrodu (LFOE) sırasıyla sağ kişileri ve sol foramen ovale elektrotlar (y-ekseni) temsil etmektedir. x ekseni uzman nörofizyolog tarafından belirlenen başlangıç ​​(kalın dikey çizgi) nöbet (dk) zaman göreceli işaretler. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Şekil 3: Bütün Ağı (kafa derisi + VOB) Şekil 2'de ortalama kümeleme katsayısı (ACC), ortalama yol uzunluğu gelen aynı Hasta ve aynı Nöbet gelen tedbirler (APL), Bağlantılar (DOLS), modülerlik (Mod) ve tüm ağ (kafa derisi + VOB) için spektral entropi (SE) yoğunluğu temsil edilmektedir. dikey noktalı çizgiler heyecanlanma (S) temsil etmektedir. x-ekseni başlangıç ​​(kalın dikey katı çizgi) nöbet süresi göreceli işaretler. on ardışık pencerelerin üzerinde bir hareketli ortalama kalın düz siyah çizgi ile temsil edilmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Şekil 4: Şekil 2 ve 3 ortalama kümeleme katsayısı (ACC), ortalama yol uzunluğu (APL) den aynı Hastanın Mesial Ölçüleri, sol ve sağ foramen hem bağlantılar (DOLS) ve spektral entropi (SE) yoğunluğu ovale elektrotlar (düşmanlar). dikey noktalı çizgiler heyecanlanma işaretleyin. x ekseni s zaman göreceli işaretlereizure başlangıçlı (kalın dikey düz çizgi). on ardışık pencerelerin üzerinde bir hareketli ortalama kalın düz siyah çizgi ile temsil edilmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Şekil 5: Bağlantı Pattern Dinamik Karmaşık Kısmi Nöbet sırasında. Bağlantı yoğunluğu kenarlarının kalınlığı ile temsil edilmektedir. Times (alt numaralar) nöbet başlangıcı (Time 0) göredir. Her kare 5 saniye uzun. Sol ve sağ foramen ovale elektrotlar (L1-L6 ve R1-R6) sırasıyla, mercan ve mavi çevreler tarafından temsil edilmektedir. Sol ve sağ kafa derisi elektrotlar sırasıyla turuncu ve mavi çevreler tarafından temsil edilmektedir. D için tıklayınızBu filmi ownload.

Discussion

Geleneksel olarak, epilepsi nöbetleri eşsiz nedeni olarak, belirli alanlarda, esas olarak nöbet başlangıcı bölgenin önemini izole bir bölge odaklı bir yaklaşım altında incelenmiştir. Çok yakın zamanda, kortikal alanlar arasındaki etkileşimlerin önemini vurgulamaktadır gerçek bir ağ yaklaşımı klasik bölge odaklı bakış 13-17,28 üzerinden tercih edilmiştir. Ancak, ağ hastalığı olarak epilepsi için kanıt mevcut vücut hala son derece parçalanmış ve daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu çalışma, karmaşık ağ yaklaşımı altında, DÜŞMAN gibi geleneksel yöntemlerle sağlanan verileri yeniden analiz amaçlamaktadır. Burada sunulan protokol TLE hastalarında yarı invaziv kayıtların karmaşık bir ağ ve spektral analiz gerçekleştirmek için adım metodolojik prosedür ile bir adım anlatmaktadır.

Daha geleneksel Loc ile karşılaştırıldığında, yukarıda tanımlanan teknik, ağ yaklaşımın faydasını ortaya koymuşturalized veya bölge odaklı bakış açıları. Yeni çalışmaların 17,29 olarak burada açıklanan, TLE hastalarda mezial bağlantı bir dengesizlik olarak belirgindir aynı prosedür kullanılarak gösterilmiştir. Mesial bağlantı İnteriktal 29 iktal 17,29 aşamalarında, her iki, aynı tarafta azaltılır. Bu sonuç, sadece Epileptojenik etkinlik ortaya çıkar alanlarına bakarak tahmin edilememiştir. Bu şekilde şaşırtıcı sonuç da fMRI sinyalleri 30,31 ağ teorileri kullanılarak tanımlanmıştır. Bu etomidat 32 farmakolojik uygulanmasıdır Dahası, Fe + ağ teorisi kombine teknik uygulanması, nöbet esnasında ve epileptik bir aktivite promotör etkisi altında mezial aktivitesi denkliğini göstermiştir.

Burada anlatılan teknik en fazla bir o en süren kısa interiktal kayıtlarında mezial ağ dengesizliği saptayabilirr iki saat 29. Bu şekilde, analiz süresi ve hasta hastanede kalış ciddi bir azalma sağlanabilir. Buna ek olarak, terapötik açıdan, TLE hastalarında mevcut dengesizlik derin beyin stimülasyonu yapılır yolu kadar kronik (beyin cerrahı) tarafından implante cihazlar kullanarak "çözülmesi" olabilir.

Bu protokol verilen bilgileri kullanarak optimum sonuçlar elde etmek için, bazı sorunlar önceden düşünülmelidir. onların yanlış yerleştirme ciddi nörolojik sonuçlara ve yanıltıcı kayıtları üretmek olabilir çünkü Birincisi, elektrotlar implantasyonu deneyimli bir beyin cerrahı tarafından yapılmalıdır. Ayrıca, daha fazla analiz için uygun dönemler seçimi ham EEG nörofizyolog yorumuna tamamen güvenir; Bu nedenle, klinik EEG analizinde deneyim zorunludur. elektroansefalografi ihraç dosyaların veri formatı Parti bağlıdırvasküler marka; dolayısıyla, iyi bir programlama becerileri farklı veri formatları için komut uyum için gereklidir. Son olarak, verilerin güvenilirliğini sağlamak için, kalite kontrolleri sonuçlarına uygulanmalıdır. Abartılması ve yanlış pozitif korelasyon yüksek sayıda çalışırken görünmesi olasıdır. Bu gibi durumlarda, istatistiki yöntemler hassasiyet kullanılmalıdır geliştirmek. Bu bağlamda, gerçek bir altta yatan senkronizasyon temsilcisi değildir değerleri atmak için korelasyon bir eşik oluşturulması önem taşımaktadır. Böylece, bu protokolde, düğümler i ve j arasındaki bir kenar sadece bu düğüm arasındaki korelasyon mutlak değeri bir kriter daha önce 17,26 istihdam, daha fazla 0.5 ise varlığı kabul edilecektir. 0,2 ila 0,8 aralığında Diğer eşikleri benzer sonuçları doğrulamak için aşağıdaki eşik bir eşik yumuşak bir geçiş sağlamak için istihdam edilmelidir. eşiklerine ek olarak, diğer metodolojik olaraks gibi Bonferroni düzeltmesi veya vekil veri test olarak güvenilir sonuçlar elde etmek için kullanılabilir. EEG verilerle çalışırken dahası, beyin ağları doğrusal olmayan dinamikleri ile kompleks sistemler olduğunu akılda tutmak önemlidir; Bu nedenle, doğrusal korelasyon ek olarak, diğer doğrusal olmayan senkronizasyon önlemler örneğin karşılıklı bilgi ya da faz senkronizasyonu 33 gibi sonuçlar kalitesini sağlamak için kullanılır.

kısmen bu işin yapıldığı gibi, kafa derisi elektrotlar doğrudan bağlantı hesaplanması, bazı riskleri beraberinde getirmektedir. Her zaman, hacim iletimi nedeniyle kafa derisi kaydı ile mevcut kirlilik etkisi asıl sorun dinlenme. Bu sorunu aşmak için bir yolu kaynakları uzayda birçok araştırma tarafından istihdam çekici bir alternatif üzerinde çalışıyor gereğidir. Bir başka yaklaşım genlik etkilerinin kirlenmesini en aza indirir senkronizasyon önlemlerin kullanılmasını gerektirir. fa, z senkronizasyonu kullanarak (aynı zamanda Faz L olarak bilinenbirkaç eser 34 gösterildi olarak ocking Değeri) biz, ses iletiminin etkisini en aza indirmek.

diğer invaziv nörofizyolojik tekniklerin olduğu gibi, düşmandan kayıtları, kontrol grubuna gelen ciddi bazı araştırma protokollerinin kullanımını sınırlayan bir gerçeği elde edilemez. FOE kayıtları elde edilen veriler, özellikle TLE hastalarında 33 epileptojenik tarafına lateralizasyonu sırasında, mesial temporal lob aktivitesi 17,29,35 hakkında değerli bilgiler vermektedir. Invaziv teknikler ile karşılaştırıldığında, VOB tekniği beynin travmatik olmayan ve nispeten basit manipülasyon içeren ve onun kayıtları zaman 11 uzun süre yüksek kalitede. MRG ile karşılaştırıldığında, VOB kayıtları elektrokortikal aktivitenin daha iyi bir zaman çözünürlüğü sağlar. Buna ek olarak, pek çok olasılık, bu çalışmada kullanılan daha başka önlemler keşfetmek için mevcuttur. Bu gerçekler ayrıca çeşitli biyomedikal kayıtları analiz olasılığını artırmakaynı anda. Karmaşık ağ ve spektral analiz ile birlikte VOB kayıtları Bu avantajlar bu tekniğin klinik pratikte potansiyel uygulamalar ile epilepsi araştırma için güçlü bir araç yapmak.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma Instituto de Salud Carlos III hibe ile finanse edildi, PI10 / 00160 ve PI12 / 02839 ile, kısmen Feder tarafından ve Mutua MADRILENA desteklenen. AS-G. Mutua MADRILENA bir doktora sonrası burs almıştır. 3D simülasyon BioDigital İnsan yazılım (kullanılarak oluşturulan www.biodigital.com ) ve zygote body Professional yazılımı (www.zygotebody.com)

Materials

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, 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. , (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., Gandhi, D. C., Schulder, M. Percutaneous techniques for trigeminal Neuralgia. Handbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery. , (2003).
  22. Franzini, A., Ferroli, P., Messina, G., Broggi, G., Nappi, G. Surgical treatment of cranial neuralgias. Handbook of Clinical Neurology. , (2010).
  23. Tatum, W. O., Husain, A. M., Benbadis, S. R., Kaplan, P. W. . Handbook of EEG interpretation. , (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., Stevanovic, D. Hyper-Synchronization, De-Synchronization, Synchronization and Seizures. Epilepsy – Histological, Electroencephalographic and Psychological Aspects. , (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. , 1-8 (2008).

Tags

Network AnalysisForamen Ovale ElectrodesTemporal Lobe EpilepsyEpileptic NetworkSynchronizationSemi-invasive MethodSphenoid BoneHartel’s LandmarksFluoroscopic GuidanceForamen Ovale Electrode (FOE)

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
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).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image