BSG 2018 Analýzy intrakraniálního EEG signálu Ing. Radek Janča, Ph.D. jancarad@fel.cvut.cz Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické v Praze Česká republika
Analýzy ieeg signálu 2/38 Epilepsie Chronické neurologické onemocnění Cca 0,5-1 % populace Spontánní vznik záchvatů Vrozené i získané Léčba Farmakorezistentní Účinná farmakoterapie Epileptochirurgie
Analýzy ieeg signálu 3/38 Koncept epileptických zón/sítí? SOZ LÉZE
Analýzy ieeg signálu 4/38 Princip epileptochirurgie ROZSÁHLÁ RESEKCE OPTIMÁLNÍ RESEKCE OMEZENÁ RESEKCE? ELOK- VENT. SOZ LÉZE SYMPTOM.? ELOK- VENT. SOZ LÉZE SYMPTOM.? ELOK- VENT. SOZ LÉZE SYMPTOM. Kompletní resekce Funkční deficity Pooperační komplikace Kompletní resekce Bez funkčních deficitů Přetrvání záchvatů Bez deficitů
Analýzy ieeg signálu 5/38 Běžná vyšetření Rodinná, osobní anamnéza Genetika, prodělané choroby,... Okolnosti záchvatu (příznaky, ze spánku/bdění, průběh, provokace) Vyloučení jiných příčin (úraz, metabolická porucha, jiné neurologické onemocnění) Neurologické vyšetření Povrchové EEG, Video EEG (iktální) Semiologie záchvatů Neurozobrazovací vyšetření (CT, MRI) Funkční zobrazení (SPECT, PET, fmri) Neuropsychologie (test laterality, IQ, kognitivní výkon) Wada test
Analýzy ieeg signálu 6/38 Standardní systém 10-20 21 kontaktů (81 u 10-10) lateralizace, určení lalok povrchové struktury video EEG High Density EEG (HD-EEG) 64-256 kontaktů inverzní úloha (beam forming) 10-5, DUKE
Analýzy ieeg signálu 7/38 Inverzní úloha Souřadnice elektrod na skalpu Fúze s MRI (T1)
Analýzy ieeg signálu 8/38 Inverzní úloha
Analýzy ieeg signálu 9/38 Neurozobrazovací techniky
Analýzy ieeg signálu 10/38 Magnetic Rezonance Imaging (MRI) Tomografické zobrazení měkkých tkání mozku Vážení T1 (A), T2 (B), FLAIR (C) Tumory, cévní malformace, vývojové poruchy, dysplazie, sklerózy, kalcifikace... Podklad pro fúzi s dalšími vyšetřeními
Analýzy ieeg signálu 11/38 funkční MRI (fmri) Změna magnetických parametrů hemoglobinu BOLD (Blood-oxygen-level dependent), změna v T2 signálu Úkol klid klid EEG vzorec
Analýzy ieeg signálu 12/38 MR spektroskopie (MRS) Složení tkáně v jednotlivých voxelech Sloučeniny/metabolity s vodíkem/fosforem
Analýzy ieeg signálu 13/38 MRI traktografie Diffuse Tensor Imaging Porovnání difuse látek v axonech neuronů bílé hmoty Funkční neurální komunikační dráhy (trakty) Odhad dle modelu
Analýzy ieeg signálu 14/38 SPECT / SISCOM Jednofotonová emisní tomografie Radiofarmakum, distribuce v tkáni v závislosti na metabolické aktivitě v době podání SISCOM Porovnání s iktálním SPECT Subtraction Ictal Spect Co-registered to Magnetic Resonance Imaging Interictal Ictal SISCOM
Analýzy ieeg signálu 15/38 Pozitronová emisní tomografie PET Metabolicky vázané radiofarmakum (beta+ rozpad) Metabolizmus, perfuze, distribuce receptorů... Stranové porovnání, porovnání s kontrolní skupinou
Analýzy ieeg signálu 16/38 Invazivní EEG
Analýzy ieeg signálu 17/38 Indikace Farmakorezistentní epilepsie Lezionální Nejasná lokalizace epileptogenní sítě nebo její hranice Dlouhodobá monitorace Implantace nitrolebních elektrod 7-10 dnů monitorace při vědomý Elektrická stimulace (záchvat, funkční oblasti) Resekční výkon
Analýzy ieeg signálu 18/38 Invazivní EEG Invazivní EEG Intracerebrální stereo-eeg Subdurální ECoG 126 kanálů Kontinuální monitorace Dny až týdny
Analýzy ieeg signálu 19/38 Detailní vyšetření EEG, HD-EEG Neurozobrazení MRI+kontrast (angiografie) Hypotéza o lokalizaci Epileptogenní zóny Oblast propagace Kontrola laterality Plánování
Analýzy ieeg signálu 20/38 CT-MRI koregistrace
Analýzy ieeg signálu 21/38 Anatomická pozice kontaktů Přesná pizice až 250 kontaktů Anatomický atlas (struktura, tkáň...) MNI souřadnice (univerzální koordinační systém) P6 gray [99 %] L Temporal Pole P7 gray [62 %] L Temporal Pole P8 white [52 %] L Temporal Pole Citoarchitektonický atlas P9 gray [98 %] L Temporal Pole P10 csf [51 %] CLOSE TO L Temporal Pole A1 gray [98 %] Entorhinal Cortex Entorhinal Cortex[25%]; Amygdala (LB)[21%]; A2 gray [100 %] Amygdala (LB) Amygdala (LB)[45%]; Amygdala (SF)[14%]; Entorhinal Cortex[11%]; A3 gray [100 %] Amygdala (LB) Amygdala (LB)[76%]; Amygdala (SF)[24%]; A4 gray [100 %] Amygdala (LB) Amygdala (LB)[93%]; A5 gray [100 %] Amygdala (LB) Amygdala (LB)[80%]; A6 gray [98 %] Amygdala (LB) Amygdala (LB)[50%]; A7 white [97 %] CLOSE TO L Hippocampus A8 white [84 %] CLOSE TO L Middle Temporal Gyrus A9 white [84 %] Area Id1 Area Id1 [31%];
Analýzy ieeg signálu 22/38 3D projekce anatomická lokalizace podklady pro neurochirurga Extrakce modelů
Analýzy ieeg signálu 23/38 ieeg monitorace Záznam 24/7 Video EEG Záchyt záchvatu Interiktální aktivita až 128 kanálů Přímá el. stimulace Stimulace záchvatu, After discharges Elokventní oblasti Výzkum kognitivních funkcí, BMI
Analýzy ieeg signálu 24/38 Kvantitativní analýza EEG Interiktální aktivita IED, REDs, HFO Nízkovoltážní IED
Analýzy ieeg signálu 25/38 415 IED... 10 sekund 150.000 IED... 1 hodinu 25.000.000 IED... 1 týden 10s
Analýzy ieeg signálu 26/38 MAX 55% 35% 55% 35% MIN
Analýzy ieeg signálu 27/38 Ojedinělé vzorce REDs 12s
Analýzy ieeg signálu 28/38 Iktální aktivita Efektivní konektivita - SOZ začátek (SOZ) zdroj propagace?
Analýzy ieeg signálu 29/38 Efektivní konektivita - SOZ Před záchvatem Záchvat
Analýzy ieeg signálu 30/38 Efektivní konektivita - SOZ propagace geneze
Analýzy ieeg signálu 31/38 Kortikální stimulace after discharges (AD) stimulace 50 Hz, 1-5 ma, propagace geneze
Analýzy ieeg signálu 32/38 Kortikální stimulace Mapování elokventních oblastí (ESM) řečová centra senzomotorická oblast vizuální kortex jiné funkční oblasti Iniciace epileptogenní aktivity (iritabilita) after discharges ictal-like vzorce záchvat Z protokolu: slyší někoho v dálce říkat: Můžeš si jít utrhnout jablko", slyší to tlumeně a v salvách, ale jasně 2 ma zvuk, který nelze popsat; 3 ma AD a dětský hlas hovořící o praní ponožek a králíčka geneze
Analýzy ieeg signálu 33/38 Analýza ieeg? Závěr Nízkovoltážní grafoelementy Kvantitativní hodnocení Ojedinělé vzorce Složité souvislosti
Analýzy ieeg signálu 34/38 Elektrické stimulační mapování (ESM) Oblast resekce Obličej Ruka ECoG strip přes motorický kortex Noha
Analýzy ieeg signálu 35/38 ESM nový protokol 30 ms (15 pulsů, 500 Hz) Proudová intenzita: 1-100 ma (špička-špička) Bipolárně až 8W Jsou tepelné účinky bezpečné? geneze
Analýzy ieeg signálu 36/38 ESM nový protokol
Analýzy ieeg signálu 37/38 ESM nový protokol
Analýzy ieeg signálu 38/38 ESM numerické simulace