Draagbaar MEG-systeem evalueert epilepsie bij kinderen PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Draagbaar MEG-systeem evalueert epilepsie bij kinderen

Tijdstempel: 6 juni 2022 5:46 uur

Optisch gepompte magnetometers (OPM's) zijn een veelbelovende opkomende technologie die magneto-encefalografie (MEG) nauwkeuriger en draaglijker kan maken voor patiënten die moeite hebben om onbeweeglijk te blijven terwijl het onderzoek wordt uitgevoerd, zoals jonge kinderen.

MEG, een gevestigde klinische tool die wordt gebruikt om hersenactiviteit niet-invasief te meten, registreert het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de elektrische activiteit van corticale neuronen. Een belangrijke toepassing van MEG is het detecteren van het gebied van de hersenen waar epileptische aanvallen vandaan komen. Het lokaliseren van deze epileptogene zone is essentieel voor de evaluatie van patiënten met focale geneesmiddelresistente epilepsie voorafgaand aan een hersenoperatie om aanvallen te verlichten of te minimaliseren.

MEG wordt momenteel uitgevoerd met behulp van een omvangrijke neuromagnetometer die honderden supergeleidende kwantuminterferentie-apparaat (SQUID) sensoren bevat die cryogene koeling nodig hebben. OPM's daarentegen zijn lichtgewicht, draagbaar en gebruiken magnetische sensoren waarvoor geen cryogene middelen nodig zijn. In tegenstelling tot op SQUID gebaseerde MEG-systemen die een stijve, one-size-fits-all helm gebruiken, kan een draagbaar OPM-MEG-apparaat worden geoptimaliseerd voor de vorm en grootte van het hoofd van een persoon, waardoor het gebruik ervan bij pediatrische patiënten haalbaarder wordt.

Optisch gepompte magnetometer
Geen koeling nodig: een enkele optisch gepompte magnetometer. (Met dank aan: Odile Feys)

Een team op weg naar Université Libre de Bruxelles heeft nu een prospectieve pilotstudie uitgevoerd waarin het vermogen van OPM-gebaseerde en cryogene MEG-gegevens wordt vergeleken om focale interictale epileptiforme ontladingen (IED's), de grote intermitterende elektrofysiologische gebeurtenissen die worden waargenomen tussen epileptische aanvallen, te detecteren en te lokaliseren. De onderzoekers ontdekten dat een OPM-gebaseerd MEG-apparaat, ontwikkeld door het team in samenwerking met onderzoekers van de University of Nottingham, was beter in het identificeren van IED neurale bronnen dan een conventionele SQUID-gebaseerde MEG.

De bevindingen van het onderzoek, gerapporteerd in Radiologie, effenen de weg voor de verdere ontwikkeling van een draagbaar, bewegingstolerant OPM-MEG-apparaat voor het hele hoofd om signalen van het hele brein op te nemen bij kinderen met focale epilepsie. Dit type apparaat zou mogelijk ook kunnen worden gebruikt om motorische, sensorische, taal-, visuele en auditieve opgewekte velden vast te leggen, om de hersengebieden te lokaliseren die deze functies besturen in een preoperatieve setting.

De studie omvatte vijf kinderen (in de leeftijd tussen vijf en 11 jaar) die werden behandeld in de CUB Ziekenhuis Erasme of de Ziekenhuis Universitaire des Enfants Reine Fabiola. Elk kind droeg een conventionele flexibele EEG-dop die was aangepast aan hun individuele hoofdomtrek, waarop 3D-geprinte plastic sensorbevestigingen waren genaaid om 32 sensoren aan te bevestigen. Dankzij het ontwerp van de houder kon de OPM-positie op de hoofdhuid van het kind worden gedigitaliseerd met behulp van een elektromagnetische tracker. De sensoren bedekten de hoofdhuid slechts gedeeltelijk en werden op en rond de veronderstelde locatie van de epileptogene zone geplaatst, zoals bepaald door een eerdere hoofdhuid-EEG.

googletag.cmd.push (function () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

Voor de OPM-MEG-examens zaten de kinderen in een comfortabele stoel in het midden van een compacte, magnetisch afgeschermde kamer, zonder beperkingen op de positie of beweging van het hoofd, terwijl ze naar een korte film keken terwijl de gegevens werden verzameld. De OPM-lokalisatieprocedure duurde ongeveer 10 minuten voor elk kind. Het team voerde vervolgens op dezelfde dag SQUID-MEG-onderzoeken uit, met behulp van een 306-kanaals neuromagnetometer voor de hele hoofdhuid met 102 magnetometers.

eerste auteur Odile Feys en collega's melden dat beide MEG-apparaten IED's identificeerden met vergelijkbare spike-wave-indexen (de verhouding tussen het aantal seconden met IED's en de tijd van de totale opname) bij alle vijf kinderen. Omdat de OPM-MEG-dop een 3 cm kleinere afstand tussen de hersenen en de sensor mogelijk maakte dan de SQUID-MEG, waren de IED-piekamplitudes 2.3-4.6 keer hoger met OPM-MEG dan met het conventionele apparaat.

Hoewel de OPM-signalen over het algemeen luidruchtiger waren dan SQUID-signalen, was de signaal-ruisverhouding 27-60% hoger met OPM-MEG bij alle deelnemers behalve één (wiens hoofdbewegingen uitgesproken artefacten veroorzaakten), dankzij de toename in signaalamplitude. De onderzoekers suggereren dat bewegingsgerelateerde artefacten kunnen worden verminderd met OPM-denoising-algoritmen en extra hardware-oplossingen, zoals veld-nulling-spoelen.

"Toekomstige studies op basis van grotere aantallen patiënten met epilepsie en grotere aantallen OPM's om dekking van het hele hoofd mogelijk te maken (inclusief de ontwikkeling van triaxiale OPM-sensoren) zijn nodig om OPM-MEG te positioneren als een referentiemethode voor de diagnostische evaluatie van focale epilepsie en om cryogene MEG te vervangen”, schrijft het team.

Feys adviseert dat de volgende stappen van het OPM-MEG-onderzoek dat in Brussel wordt uitgevoerd, een geautomatiseerde en snelle (1-2 min) manier zullen onderzoeken om de OPM-posities ten opzichte van de hoofdhuid te lokaliseren. Het team is ook van plan om draagbare OPM-MEG te bestuderen voor detectie van aanvallen en lokalisatie van de aanvalszone, en om de klinische interesse in OPM-MEG voor pre-chirurgische beoordeling van refractaire focale epilepsie in vergelijking met cryogene MEG te onderzoeken.

In een begeleidend commentaar in Radiologie, kinderneuroradioloog Elysa Widjaja van de Ziekenhuis voor zieke kinderen in Toronto bespreekt de voordelen die deze verder ontwikkelde technologie zou kunnen bieden, zoals het mogelijk maken van gegevensverzameling van signalen van het hele brein tijdens beweging.

"Zulke technologie zou baanbrekend zijn voor het uitvoeren van MEG bij jonge kinderen en mensen met ontwikkelingsproblemen die moeite hebben om stil te blijven", schrijft Widjaja. "Gehele hoofddekking zou de detectie kunnen verbeteren van een uitgebreidere of secundaire epileptogene zone die mogelijk is gemist met beperkte OPM-dekking en een meer geavanceerde functionele connectiviteitsanalyse mogelijk maken."

De post Draagbaar MEG-systeem evalueert epilepsie bij kinderen verscheen eerst op Natuurkunde wereld.

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld