Bærbart MEG-system evaluerer epilepsi hos barn

Optisk pumpede magnetometre (OPM) er en lovende ny teknologi som kan gjøre magnetoencefalografi (MEG) mer nøyaktig og tolererbar for pasienter som har problemer med å forbli ubevegelige mens undersøkelsen utføres – for eksempel små barn.

MEG, et etablert klinisk verktøy som brukes til ikke-invasivt å måle hjerneaktivitet, registrerer magnetfeltet som genereres av den elektriske aktiviteten til kortikale nevroner. En viktig anvendelse av MEG er å oppdage regionen i hjernen som epileptiske anfall stammer fra. Å lokalisere denne epileptogene sonen er avgjørende for evaluering av pasienter med fokal legemiddelresistent epilepsi før hjernekirurgi for å lindre eller minimere anfall.

MEG utføres for tiden ved hjelp av et voluminøst nevromagnetometer som inneholder hundrevis av superledende kvanteinterferenssensorer (SQUID) som trenger kryogen kjøling. OPM-er, derimot, er lette, bærbare og bruker magnetiske sensorer som ikke krever kryogenikk. I motsetning til SQUID-baserte MEG-systemer som bruker en stiv, en-størrelse-passer-alle hjelm, kan en bærbar OPM-MEG-enhet optimaliseres for en persons hodeform og størrelse, noe som gjør bruken med pediatriske pasienter mer gjennomførbar.

Et team dro opp kl Université Libre de Bruxelles har nå utført en prospektiv pilotstudie som sammenligner evnen til OPM-baserte og kryogene MEG-data til å oppdage og lokalisere focal interictal epileptiform discharges (IEDs), de store intermitterende elektrofysiologiske hendelsene som observeres mellom epileptiske anfall. Forskerne fant at en OPM-basert MEG-enhet, utviklet av teamet i samarbeid med forskere ved University of Nottingham, var bedre til å identifisere IED-nevrale kilder enn en konvensjonell SQUID-basert MEG.

Studiens funn, rapportert i Radiologi, baner vei for videre utvikling av en bærbar, bevegelsestolerant OPM-MEG-enhet for å ta opp signaler fra hele hjernen hos barn med fokal epilepsi. Denne typen enhet kan potensielt også brukes til å registrere motoriske, sensoriske, språklige, visuelle og auditive fremkalte felt, for å lokalisere områdene av hjernen som kontrollerer disse funksjonene i en pre-kirurgisk setting.

Studien inkluderte fem barn (i alderen mellom fem og 11 år) som fikk behandling ved enten CUB Hôpital Erasme eller Hôpital Universitaire des Enfants Reine Fabiola. Hvert barn hadde på seg en konvensjonell fleksibel EEG-hette tilpasset deres individuelle hodeomkrets, som 3D-printede plastsensorfester for å feste 32 sensorer ble sydd på. Monteringsdesignet tillot digitalisering av OPM-posisjonen på barnets hodebunn ved hjelp av en elektromagnetisk tracker. Sensorene dekket bare delvis hodebunnen, og ble plassert på og rundt den antatte plasseringen av den epileptogene sonen som bestemt av et tidligere hodebunns-EEG.

For OPM-MEG-eksamenene satt barna i en komfortabel stol i midten av et kompakt magnetisk skjermet rom, uten begrensninger på hodeposisjon eller bevegelse, og så på en kort film mens data ble innhentet. OPM-lokaliseringsprosedyren tok omtrent 10 minutter for hvert barn. Teamet utførte deretter SQUID-MEG-undersøkelser samme dag, ved å bruke et 306-kanals nevromagnetometer med hele hodebunnen med 102 magnetometre.

Første forfatter Odile Feys og kolleger rapporterer at begge MEG-enhetene identifiserte IED-er med sammenlignbare spike-wave-indekser (forholdet mellom antall sekunder med IED-er og tiden for det totale opptak) hos alle fem barna. Fordi OPM-MEG-hetten muliggjorde en 3 cm mindre hjerne-til-sensor-avstand enn SQUID-MEG, var IED-toppamplitudene 2.3–4.6 ganger høyere med OPM-MEG enn med den konvensjonelle enheten.

Selv om OPM-signalene generelt var mer støyende enn SQUID-signaler, var signal-til-støy-forholdet 27–60 % høyere med OPM-MEG hos alle deltakere bortsett fra én (hvis hodebevegelser skapte uttalte artefakter), takket være økningen i signalamplitude. Forskerne foreslår at bevegelsesrelaterte artefakter kan reduseres med OPM-avlastende algoritmer og ekstra maskinvareløsninger, for eksempel feltnullingspoler.

"Fremtidige studier basert på større antall pasienter med epilepsi og større antall OPMer for å tillate dekning av hele hodet (inkludert utvikling av triaksiale OPM-sensorer) er nødvendig for å posisjonere OPM-MEG som en referansemetode for diagnostisk evaluering av fokal epilepsi og å erstatte kryogen MEG», skriver teamet.

Feys anbefaler at de neste trinnene i OPM-MEG-forskningen utført i Brussel vil undersøke en automatisert og rask (1–2 min) måte å lokalisere OPM-posisjonene i forhold til hodebunnen. Teamet planlegger også å studere bærbar OPM-MEG for anfallsdeteksjon og lokalisering av anfallsutbruddssonen, og undersøke den kliniske interessen for OPM-MEG for pre-kirurgisk vurdering av refraktær fokal epilepsi sammenlignet med kryogen MEG.

I en tilhørende kommentar i Radiologi, pediatrisk nevroradiolog Elysa Widjaja fra Sykehus for syke barn i Toronto diskuterer fordelene som denne videreutviklede teknologien kan gi, for eksempel å tillate datainnsamling av signaler fra hele hjernen under bevegelse.

"Slik teknologi ville være banebrytende for å gjennomføre MEG hos små barn og de med utviklingsmessige utfordringer som har vanskeligheter med å holde seg i ro," skriver Widjaja. "Hele hodedekning kan forbedre deteksjonen av mer omfattende eller sekundær epileptogen sone som kan ha blitt savnet med begrenset OPM-dekning og tillate mer sofistikert funksjonell tilkoblingsanalyse."

Innlegget Bærbart MEG-system evaluerer epilepsi hos barn dukket først på Fysikkens verden.

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/wearable-meg-system-evaluates-epilepsy-in-children/