Tragbares MEG-System bewertet Epilepsie bei Kindern

Optisch gepumpte Magnetometer (OPMs) sind eine vielversprechende neue Technologie, die die Magnetoenzephalographie (MEG) genauer und erträglicher für Patienten machen könnte, die Schwierigkeiten haben, während der Untersuchung bewegungslos zu bleiben – wie z. B. kleine Kinder.

MEG, ein etabliertes klinisches Instrument zur nicht-invasiven Messung der Gehirnaktivität, zeichnet das Magnetfeld auf, das durch die elektrische Aktivität kortikaler Neuronen erzeugt wird. Eine Schlüsselanwendung von MEG ist die Erkennung der Hirnregion, von der epileptische Anfälle ausgehen. Die Lokalisierung dieser epileptogenen Zone ist für die Beurteilung von Patienten mit fokaler arzneimittelresistenter Epilepsie vor einer Gehirnoperation zur Linderung oder Minimierung von Anfällen unerlässlich.

MEG wird derzeit mit einem sperrigen Neuromagnetometer durchgeführt, das Hunderte von Sensoren mit supraleitenden Quanteninterferenzgeräten (SQUID) enthält, die eine kryogene Kühlung benötigen. OPMs hingegen sind leicht, tragbar und verwenden magnetische Sensoren, die keine Kryotechnik erfordern. Im Gegensatz zu SQUID-basierten MEG-Systemen, die einen starren Helm in Einheitsgröße verwenden, kann ein tragbares OPM-MEG-Gerät für die Kopfform und -größe einer Person optimiert werden, wodurch die Verwendung bei pädiatrischen Patienten praktikabler wird.

Ein Team fuhr nach oben Université Libre de Bruxelles hat nun eine prospektive Pilotstudie durchgeführt, in der die Fähigkeit von OPM-basierten und kryogenen MEG-Daten verglichen wird, fokale interiktale epileptiforme Entladungen (IEDs), die großen intermittierenden elektrophysiologischen Ereignisse, die zwischen epileptischen Anfällen beobachtet werden, zu erkennen und zu lokalisieren. Die Forscher fanden heraus, dass ein OPM-basiertes MEG-Gerät, das vom Team in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Nottingham, war bei der Identifizierung neuraler IED-Quellen besser als ein herkömmliches SQUID-basiertes MEG.

Die Ergebnisse der Studie, berichtet in Radiologie, ebnen den Weg für die Weiterentwicklung eines tragbaren, bewegungstoleranten OPM-MEG-Ganzkopfgeräts zur Aufzeichnung von Ganzhirnsignalen bei Kindern mit fokaler Epilepsie. Diese Art von Gerät könnte möglicherweise auch zur Aufzeichnung von motorischen, sensorischen, sprachlichen, visuellen und auditiven evozierten Feldern verwendet werden, um die Bereiche des Gehirns zu lokalisieren, die diese Funktionen in einer präoperativen Umgebung steuern.

An der Studie nahmen fünf Kinder (im Alter zwischen fünf und 11 Jahren) teil, die entweder eine Behandlung erhielten CUB Krankenhaus Erasme oder im Queen Fabiola Children's University Hospital. Jedes Kind trug eine herkömmliche flexible EEG-Haube, angepasst an seinen individuellen Kopfumfang, auf die 3D-gedruckte Kunststoff-Sensorhalterungen zur Befestigung von 32 Sensoren genäht wurden. Das Halterungsdesign ermöglichte die Digitalisierung der OPM-Position auf der Kopfhaut des Kindes mithilfe eines elektromagnetischen Trackers. Die Sensoren bedeckten die Kopfhaut nur teilweise und wurden auf und um die mutmaßliche Stelle der epileptogenen Zone herum platziert, wie durch ein vorheriges Kopfhaut-EEG bestimmt wurde.

Für die OPM-MEG-Untersuchungen saßen die Kinder in einem bequemen Stuhl in der Mitte eines kompakten, magnetisch abgeschirmten Raums, ohne Einschränkungen in Bezug auf Kopfposition oder Bewegung, und sahen sich einen kurzen Film an, während die Daten erfasst wurden. Das OPM-Lokalisationsverfahren dauerte ungefähr 10 Minuten für jedes Kind. Anschließend führte das Team am selben Tag SQUID-MEG-Untersuchungen mit einem 306-Kanal-Neuromagnetometer für die gesamte Kopfhaut mit 102 Magnetometern durch.

Erster Autor Odile Fey und Kollegen berichten, dass beide MEG-Geräte IEDs mit vergleichbaren Spike-Wave-Indizes (das Verhältnis zwischen der Anzahl der Sekunden mit IEDs und der Zeit der Gesamtaufzeichnung) bei allen fünf Kindern identifizierten. Da die OPM-MEG-Kappe einen um 3 cm kleineren Abstand zwischen Gehirn und Sensor ermöglichte als das SQUID-MEG, waren die IED-Spitzenamplituden mit OPM-MEG 2.3- bis 4.6-mal höher als mit dem herkömmlichen Gerät.

Obwohl die OPM-Signale im Allgemeinen lauter waren als SQUID-Signale, war das Signal-Rausch-Verhältnis mit OPM-MEG bei allen Teilnehmern außer einem (dessen Kopfbewegungen ausgeprägte Artefakte erzeugten) um 27–60 % höher, dank der Erhöhung der Signalamplitude. Die Forscher schlagen vor, dass bewegungsbezogene Artefakte mit OPM-Rauschunterdrückungsalgorithmen und zusätzlichen Hardwarelösungen wie Feldnullungsspulen reduziert werden könnten.

„Zukünftige Studien, die auf einer größeren Anzahl von Patienten mit Epilepsie und einer größeren Anzahl von OPMs basieren, um eine Ganzkopfabdeckung zu ermöglichen (einschließlich der Entwicklung von triaxialen OPM-Sensoren), sind erforderlich, um OPM-MEG als Referenzmethode für die diagnostische Bewertung von fokaler Epilepsie zu positionieren und um kryogenes MEG zu ersetzen“, schreibt das Team.

Feys weist darauf hin, dass die nächsten Schritte der in Brüssel durchgeführten OPM-MEG-Forschung einen automatisierten und schnellen (1–2 min) Weg zur Lokalisierung der OPM-Positionen relativ zur Kopfhaut untersuchen werden. Das Team plant außerdem, das tragbare OPM-MEG zur Anfallserkennung und Lokalisierung der Anfallsanfangszone zu untersuchen und das klinische Interesse an OPM-MEG für die präoperative Beurteilung von refraktärer fokaler Epilepsie im Vergleich zu kryogenem MEG zu untersuchen.

In einem begleitenden Kommentar in Radiologie, pädiatrische Neuroradiologin Elysa Widjaja von der Krankenhaus für kranke Kinder in Toronto diskutiert die Vorteile, die diese weiterentwickelte Technologie bieten könnte, wie z. B. die Möglichkeit der Datenerfassung von Ganzhirnsignalen während der Bewegung.

„Eine solche Technologie wäre bahnbrechend für die Durchführung von MEG bei kleinen Kindern und solchen mit Entwicklungsproblemen, die Schwierigkeiten haben, still zu bleiben“, schreibt Widjaja. „Die Abdeckung des gesamten Kopfes könnte die Erkennung ausgedehnterer oder sekundärer epileptogener Zonen verbessern, die bei einer begrenzten OPM-Abdeckung möglicherweise übersehen wurden, und eine ausgefeiltere Analyse der funktionellen Konnektivität ermöglichen.“

Die Post Tragbares MEG-System bewertet Epilepsie bei Kindern erschien zuerst auf Physik-Welt.

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/wearable-meg-system-evaluates-epilepsy-in-children/