Il sistema MEG indossabile valuta l'epilessia nei bambini

I magnetometri a pompaggio ottico (OPM) sono una promettente tecnologia emergente che potrebbe rendere la magnetoencefalografia (MEG) più accurata e tollerabile per i pazienti che hanno difficoltà a rimanere immobili durante l'esecuzione dell'esame, come i bambini piccoli.

MEG, uno strumento clinico consolidato utilizzato per misurare in modo non invasivo l'attività cerebrale, registra il campo magnetico generato dall'attività elettrica dei neuroni corticali. Un'applicazione chiave del MEG è rilevare la regione del cervello da cui hanno origine le crisi epilettiche. L'individuazione di questa zona epilettogena è essenziale per la valutazione dei pazienti con epilessia focale resistente ai farmaci prima dell'intervento chirurgico al cervello per alleviare o ridurre al minimo le convulsioni.

Il MEG viene attualmente eseguito utilizzando un ingombrante neuromagnetometro contenente centinaia di sensori di dispositivi a interferenza quantistica (SQUID) superconduttori che necessitano di raffreddamento criogenico. Gli OPM, invece, sono leggeri, indossabili e utilizzano sensori magnetici che non richiedono criogenia. A differenza dei sistemi MEG basati su SQUID che utilizzano un casco rigido e di taglia unica, un dispositivo OPM-MEG indossabile può essere ottimizzato per la forma e le dimensioni della testa di un individuo, rendendone più fattibile l'uso con i pazienti pediatrici.

Una squadra diretta a Université Libre de Bruxelles ha ora condotto uno studio pilota prospettico che confronta la capacità dei dati MEG basati su OPM e criogenici di rilevare e localizzare le scariche epilettiformi interictali focali (IED), i grandi eventi elettrofisiologici intermittenti osservati tra le crisi epilettiche. I ricercatori hanno scoperto che un dispositivo MEG basato su OPM, sviluppato dal team in collaborazione con i ricercatori del Università di Nottingham, è stato migliore nell'identificare le sorgenti neurali IED rispetto a un MEG convenzionale basato su SQUID.

I risultati dello studio, riportati in Radiologia, spianare la strada all'ulteriore sviluppo di un dispositivo OPM-MEG indossabile a testa intera e resistente al movimento per registrare i segnali dell'intero cervello nei bambini con epilessia focale. Questo tipo di dispositivo potrebbe essere potenzialmente utilizzato anche per registrare i campi evocati motori, sensoriali, linguistici, visivi e uditivi, per localizzare le aree del cervello che controllano queste funzioni in un contesto pre-chirurgico.

Lo studio ha incluso cinque bambini (di età compresa tra i cinque e gli 11 anni) che hanno ricevuto il trattamento in entrambi i casi CUB Hôpital Erasme oppure Ospedale universitario pediatrico Regina Fabiola. Ogni bambino indossava un cappuccio EEG flessibile convenzionale adattato alla circonferenza della testa individuale, su cui sono stati cuciti supporti per sensori in plastica stampati in 3D per apporre 32 sensori. Il design del supporto ha consentito la digitalizzazione della posizione dell'OPM sul cuoio capelluto del bambino utilizzando un tracker elettromagnetico. I sensori coprivano solo parzialmente il cuoio capelluto e sono stati posizionati sopra e intorno alla presunta posizione della zona epilettogena come determinato da un precedente EEG del cuoio capelluto.

Per gli esami OPM-MEG, i bambini si sono seduti su una comoda sedia al centro di una stanza compatta schermata magneticamente, senza vincoli di posizione o movimento della testa, guardando un breve filmato mentre i dati venivano acquisiti. La procedura di localizzazione OPM ha richiesto circa 10 minuti per ogni bambino. Il team ha successivamente eseguito gli esami SQUID-MEG lo stesso giorno, utilizzando un neuromagnetometro a 306 canali per l'intero cuoio capelluto con 102 magnetometri.

Primo autore Odile Fey e colleghi riferiscono che entrambi i dispositivi MEG hanno identificato IED con indici di onde di picco comparabili (il rapporto tra il numero di secondi con IED e il tempo della registrazione totale) in tutti e cinque i bambini. Poiché il cappuccio OPM-MEG ha consentito una distanza cervello-sensore di 3 cm più piccola rispetto allo SQUID-MEG, le ampiezze di picco dell'IED erano 2.3–4.6 volte superiori con OPM-MEG rispetto al dispositivo convenzionale.

Sebbene i segnali OPM fossero generalmente più rumorosi dei segnali SQUID, il rapporto segnale-rumore era del 27-60% più alto con OPM-MEG in tutti i partecipanti tranne uno (i cui movimenti della testa creavano artefatti pronunciati), grazie all'aumento dell'ampiezza del segnale. I ricercatori suggeriscono che gli artefatti legati al movimento potrebbero essere ridotti con algoritmi di denoising OPM e soluzioni hardware aggiuntive, come le bobine di annullamento del campo.

"Sono necessari studi futuri basati su un numero maggiore di pazienti con epilessia e un numero maggiore di OPM per consentire la copertura dell'intera testa (incluso lo sviluppo di sensori OPM triassiali) per posizionare l'OPM-MEG come metodo di riferimento per la valutazione diagnostica dell'epilessia focale e per sostituire il MEG criogenico", scrive il team.

Feys informa che i prossimi passi della ricerca OPM-MEG svolta a Bruxelles studieranno un modo automatizzato e veloce (1–2 min) per localizzare le posizioni OPM rispetto al cuoio capelluto. Il team prevede inoltre di studiare l'OPM-MEG indossabile per il rilevamento delle crisi e la localizzazione della zona di insorgenza delle crisi e di studiare l'interesse clinico per l'OPM-MEG per la valutazione pre-chirurgica dell'epilessia focale refrattaria rispetto al MEG criogenico.

In un commento di accompagnamento in Radiologia, neuroradiologo pediatrico Elysa Widjaja del Ospedale per bambini malati a Toronto discute i vantaggi che questa tecnologia ulteriormente sviluppata potrebbe fornire, come consentire la raccolta di dati di segnali dell'intero cervello durante il movimento.

"Tale tecnologia sarebbe rivoluzionaria per la conduzione del MEG nei bambini piccoli e in quelli con problemi di sviluppo che hanno difficoltà a rimanere fermi", scrive Widjaja. "La copertura dell'intera testa potrebbe migliorare il rilevamento di una zona epilettogena più estesa o secondaria che potrebbe essere stata persa con una copertura OPM limitata e consentire un'analisi della connettività funzionale più sofisticata".

Il post Il sistema MEG indossabile valuta l'epilessia nei bambini apparve prima Mondo della fisica.

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