発作原性帯域の植込みを確認するための空間的摂動フレームワーク

2024-07-01 Mon
てんかん手術前計画における空間攪乱フレームワークを通じたてんかん発作開始部位（SOZ）の埋め込み品質の評価背景紹介てんかん手術の成功は主に術前計画の精密さに依存しています。これは通常、臨床症状学、脳電図（EEG）、および磁気共鳴画像法（MRI）を用いててんかん発作の開始部位（EZ）を特定することを伴います。しかし、複雑な症例では、これらのツールではEZを確定できないことがあり、立体脳電図（SEEG）電極の挿入が必要です。BancaudとTalairachはEZを最も早いてんかん発作組織や伝播ネットワークとして定義しています。SEEGは非常に有用ですが、限られた数の電極しか挿入できないという制約があります。典型的なSEEGの探索は、脳の体積の約5-10%しかカバーできません。
臨床の実践では、てんかん発作開始部位（SOZ）はEZの電図学的マーカーとして術前計画に用いられます。しかし、潜在的なてんかん病巣を慎重に特定しても、手術を選んだ患者の約半数しか手術後にてんかん発作がない状態を達成できません。手術が失敗する主な原因の一つは、「真の」SOZを適切にサンプリングできなかったことで、EZが誤って識別されることです。この不正確さは、術前評価の仮定が曖昧であることや、SEEG電極の立体定向植え込みの不正確さに起因します。
研究の出典この論文は、Kassem Jaber、Tamir Avigdor、Daniel Mansilla、Alyssa Ho、John Thomas、Chifaou Abdallah、Stephan Chabardes、Jeff Hall、Lorella Minotti、Philippe Kahane、Christophe Grova、Jean Gotman、およびBirgit Frauscherなどの研究者によって共同執筆されました。これらの著者は、モントリオール神経研究所および病院（McGill University）、デューク大学Pratt工学部、多モーダル機能イメージングラボ（McGill University）、Asenjo神経外科研究所、デューク大学メディカルセンター、Grenoble- Alpes大学脳科学研究所などの機関に所属しています。この論文は2024年6月4日に発表され、《Nature Communications》に受理され、オンラインで公開されました。
原研究の詳細なフロー研究作業フロー患者選択とデータ収集：
研究は2つの患者グループを対象とし、モントリオール神経研究所の50名の患者（17名はEngel IA、33名はEngel IIB+）とGrenoble Alpes University Hospital Centerの26名の患者（18名はEngel IA、8名はEngel IIB+）が含まれます。Engel IB-IIAの患者はEZ植え込みの評価が不明確であると見なされ、除外されました。サンプリングは薬物難治性局所てんかん患者のSEEG記録を含みます。
てんかんのバイオマーカーの抽出：
各SEEG電極を用いててんかんのバイオマーカーの速率、特にIED-γ率（30-100Hz間のγ活動物が出現するIED）を検出しました。IED-γはEZと高く相関するバイオマーカーと見なされます。
空間システムの構築と攪乱分析：
空間システムを構築し、IED-γ率と特定の空間参照点までの距離を結びつけました。空間参照点は最大のIED-γ率を持つチャネルとして定義されます。このシステムを攪乱（SOZの除去など）し、その反応を測定します。
実験方法とデータ分析仮想的なSOZの除去：
SOZを仮想的に除去して空間システムを攪乱し、除去前後の結合強度の変化を測定します。これは除去前後のピアソン相関係数（ρ）を計算することで実現できます。
非SOZチャネルのランダム除去：
ランダムに非SOZチャネルを除去して、同じ設定下で任意の部分を除去する影響がSOZを除去する影響と異なるかどうかをテストします。
データ比較と統計検定：
統計的方法を用いて攪乱システムが実際にSOZに影響を与えるかを検証します。てんかん発作なしとありの2つの患者コホートの結果を比較します。
攪乱強度の分類（perturbation strength）：
攪乱強度（ρ前とρ後の絶対対数比率）を成功した埋め込み品質の重要な指標として分類し、この指標を用いて手術結果を分類します。
空間攪乱マップの構築（spatial perturbation map）：
システムの反応の空間順序を通じて空間攪乱マップを作成し、埋め込み計画を定性的に評価します。この図は各チャネルの影響を視覚的に表示し、埋め込み計画をSOZの位置と対比します。
主な研究結果モントリオール神経研究所のコホートでは、SOZの除去はてんかん発作なしの患者の空間的結合を顕著に減少させ（ρが顕著に低下）、てんかん発作ありの患者にはあまり影響を与えませんでした。この結果はGrenoble Alpes University Hospital Centerでも一貫性がありました（類似の統計結果）。
攪乱強度はてんかん発作なしの患者で顕著に高く、手術埋め込み計画の品質を分類するために成功裏に使用されました。
空間攪乱マップが作成され、てんかん発作なしのケースは強いシステム反応を示し、埋め込み品質の低いケースは図中に規則性のない削減を示しました。
研究の結論と意義この研究は、新しいSEEGベースの評価フレームワークを提案しており、てんかん発作なしの患者のSOZ埋め込みを確認するのに有効であることが明確になりました。術前評価を行う際、この新しいフレームワークを通じて不成功手術のリスクを低減し、患者の術後の再発を防ぐことができます。これは術前計画と埋め込み戦略の改善に重要なツールを提供します。
さらに、この研究はてんかん手術の成功において精密なサンプリングの重要な役割を強調し、計算モデルとバイオマーカーの空間分布を通じて、埋め込みが実際にてんかん発作の開始部位をカバーできることを保証します。この新しいフレームワークの臨床応用は、術前評価段階の成功確率を高め、最終的に患者を不要な手術の合併症や後遺症から保護するでしょう。
研究のハイライト埋め込み品質の定量評価：攪乱強度に基づく新しい定量評価方法を提案し、従来のイベント率によるてんかん性領域（EZ）の測定方法よりも効果的です。
効率的な術前評価ツール：空間攪乱マップは視覚的なツールを提供し、てんかんの専門家が術前に患者の埋め込み品質を評価するのに役立ち、不成功手術を防ぐことができます。
多様な形態のてんかんバイオマーカーの適応と統合：このフレームワークはIED-γに限らず、さまざまなてんかんバイオマーカーに適応可能であり、複雑な臨床環境での適用性を検証しています。
この研究は新しい理論フレームワークを提案し、実際の臨床データを通じてその有効性を検証し、てんかん手術の術前評価に新しい方法とツールを提供しています。このフレームワークの導入は、手術の成功率と患者の生活の質を大幅に向上させることができます。