Μελέτη του Προτύπου των Μετεκφορτίσεων σε Ενδοκράνιες Καταγραφές Επιληπτικών Ασθενών και της Συσχέτισής τους με Επιληπτογενείς Εστίες

Abstract

Η διέγερση με ηλεκτρικό ρεύμα περιοχών του φλοιού του εγκεφάλου επιληπτικών ασθενών μπορεί να προκαλέσει μετεκφορτίσεις. Σε πολλούς ασθενείς με επιληψία, η αντιμετώπιση της νόσου γίνεται χειρουργικά. Ο προεγχειρητικός έλεγχος των ασθενών αυτών περιλαμβάνει ενδοκράνιες εγκεφαλικές καταγραφές, οι οποίες γίνονται με πλέγματα ηλεκτροδίων, που τοποθετούνται σε επαφή με τον εγκεφαλικό φλοιό. Από τα ίδια ηλεκτρόδια γίνεται διέγερση του εγκεφαλικού φλοιού με σκοπό τη λειτουργική χαρτογράφησή του. Στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη μεθοδολογιών για τη μελέτη των μετεκφορτίσεων από τις καταγραφές αυτές και η τοπογραφική συσχέτισή των μετεκφορτίσεων με τη ζώνη έναρξης των επιληπτικών κρίσεων πάνω στο φλοιό. Χρησιμοποιήθηκε ενδοκράνια ηλεκτροεγκεφαλική καταγραφή 3 ασθενών. Οι μεθοδολογίες που χρησιμοποιήθηκαν περιλαμβάνουν χρήση του αλγορίθμου του Κ-Κοντινότερου Γείτονα για τον υπολογισμό της μορφοκλασματικής διάστασης του σήματος, χρήση Διακριτού Μετασχηματισμού Κυματιδίου για τον υπολογισμό των ενεργειών του σήματος ανά ζώνη συχνοτήτων και χρήση μη υπολογιστικών μεγεθών που προέκυψαν από την οπτική επισκόπηση του σήματος. Επιχειρήθηκε συσχέτιση των θέσεων εμφάνισης των μετεκφορτίσεων με τις θέσεις των διεγέρσεων που προκαλούν τις μετεκφορτίσεις με τη ζώνη έναρξης των επιληπτικών κρίσεων. Με τη μέθοδο του Διακριτού Μετασχηματισμού Κυματιδίου διαπιστώθηκε η υψηλή ενέργεια των μετεκφορτίσεων στις ζώνες συχνοτήτων 6.25-12.5Hz και 12.5-25Hz, ενώ με τη μέθοδο του Κ-Κοντινότερου Γείτονα διαπιστώθηκε η μικρή μορφοκλασματική διάσταση των μετεκφορτίσεων. Σε 2 από τους ασθενείς, εντοπίστηκε μία περιοχή ενός μοναδικού ηλεκτροδίου που κατά τη διέγερση του προκαλεί μετεκφορτίσεις με μικρή μορφοκλασματική διάσταση και μεγάλη ενέργεια στις συχνότητες 6.25-25Hz. Κάποια ηλεκτρόδια της ζώνης έναρξης των επιληπτικών κρίσεων σε κάθε ασθενή παρουσίασαν υψηλές τιμές μέσης σχετικής ενέργειας στις ζώνες συχνοτήτων 6.25-12.5Hz και 12.5-25Hz, αλλά δεν κατέστη δυνατό να αποδειχθεί η ύπαρξη θετική συσχέτισης.

Electrical stimulation of cortical areas of epilepsy patients can elicit afterdischarges. For many epilepsy patients, surgery is necessary. Presurgical evaluation process includes intracranial electroencephalography using electrode grids placed on the cortex. Through the same electrodes, cortical stimulation can be applied for the purpose of functional cortical mapping. The aim of the current thesis was the development of a methodology for the study of afterdischarges and the correlation of afterdischarge locations to seizure-onset zones. The intracranial electroencephalogram of three patients was studied. The methods used included the k-Nearest-Neighbor algorithm for the evaluation of the fractal dimension of the signal as a measure of its self-similarity, the Discrete Wavelet Transform for the computation of energy component per frequency band and the use of simple values determined through visual inspection. The correlation of both the locations where the afterdischarges occur and the sites of afterdischarge-eliciting stimulation to the seizure onset zones was attempted. With the use of the Discrete Wavelet Transform, it was confirmed that the 6.25-12.5Hz and 12.5-25Hz frequency bands of afterdischarges have high relative energy values, while the use of the k-Nearest-Neighbor algorithm confirmed the low fractal dimension of the afterdischarge signal. In two of the patients, a single electrode area was discovered to elicit afterdischarges of both high energy in the 6.25-25Hz range and low fractal dimension when stimulated. Some electrodes in the seizure-onset zone of each patient were found to have a high mean partial energy component in the 6.25-12.5Hz and 12.5-25Hz frequency bands, but a strong positive correlation could not be established.