Aνάπτυξη αλγορίθμου εύρεσης βέλτιστου σημείου τοποθέτησης ηλεκτροδίου εν τω βάθει διέγερσης εγκεφάλου με χρήση της β-ζώνης συχνοτήτων ενδοπυρηνικών καταγραφών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η δημιουργία ενός αλγορίθμου που υποστηρίζει την ταυτοποίηση της βέλτιστης τελικής θέσης του ηλεκτροδίου της εν τω βάθει εγκεφαλικής διέγερσης σε ασθενείς με τη νόσο του Parkinson. Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα στο εργαστήριο Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνολογίας του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου υπάρχουν ενδείξεις ότι η πυροδότηση στη β – ζώνη συνδέεται με αντίστοιχη αύξηση της ενέργειας στη β – ζώνη στα δυναμικά τοπικού πεδίου που λαμβάνονται από ενδοπυρηνικές καταγραφές μικροηλεκτροδίων εντός της αισθητικοκινητικής περιοχής του υποθαλαμικού πυρήνα. Η παρούσα διπλωματική εργασία διευρύνει τη μελέτη της σχέσης μεταξύ της αύξησης της ενέργειας στη β – ζώνη και των κλινικών αποτελεσμάτων της χειρουργικής διαδικασίας. Οι ενδοπυρηνικές καταγραφές μικροηλεκτροδίων προέρχονται από 18 ασθενείς της Νευροχειρουργικής Κλινικής του Νοσοκομείου Ευαγγελισμός. Η υπόθεση μας περί βελτίωσης των κλινικών κινητικών συμπτωμάτων όταν στην περιοχή όπου εφαρμόζεται η εν τω βάθει διέγερση έχει παρατηρηθεί η ύπαρξη μέγιστης κορύφωσης πλάτους της καταγραφής στη β – ζώνη συχνοτήτων υποστηρίζεται από τα αποτελέσματά μας. Στην περιοχή όπου εφαρμόζεται η εν τω βάθει διέγερση, 62.5% των ασθενών με καλή κλινική απόκριση εμφάνισαν μία μέγιστη κορύφωση πλάτους της καταγραφής στη β – ζώνη, ενώ 63.2% των ασθενών με κακή κλινική απόκριση δεν εμφάνισαν αντίστοιχη μέγιστη κορύφωση.

The present thesis introduces an algorithm that supports the identification of the optimum final point of the stimulation electrode for the Deep Brain Stimulation (DBS) on Parkinson’s patients. A recent study at the Biomedical Simulations and Imaging (BIOSIM) Laboratory of the National Technical University of Athens shows evidence of the existence of correlations between beta band firing of the neurons and the increase of beta band energy in local field potentials acquired during intranuclear microelectrode recordings in the sensorimotor area of the subthalamic nucleus. The present study further expands the correlation study between this increase in beta band energy and the clinical outcome of DBS. The intranuclear microelectrode recordings were acquired by 18 Parkinson’s patients from the Neurosurgery Clinic of Evangelismos Hospital. Our hypothesis that the existence of a maximum beta band amplitude peak in the DBS area is related to an amelioration of clinical motor-related symptoms was supported by our results. More specifically, 62.5% of the patients with a good clinical response had a beta band amplitude peak in the DBS area, whereas 63.2% of the patients with poor clinical response didn’t have a beta band amplitude peak in the DBS area.