Μελέτη των Δυναμικών Μετεκφορτίσεων (afterdischarges) σε Ενδοκράνιες Καταγραφές Επιληπτικών Ασθενών με Χρήση του Συνεχούς Μετασχηματισμού Κυματιδίου

Abstract

Σε ασθενείς με φαρμακοανθεκτική επιληψία συχνά προτείνεται ως λύση η χειρουργική αντιμετώπιση της νόσου με εκτομή συγκεκριμένων τμημάτων του εγκεφάλου. Απαραίτητος είναι ο προεγχειρητικός έλεγχος, κατά τον οποίο πραγματοποιείται ενδοκρανιακή καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας του εγκεφάλου μέσω ηλεκτροδίων τοποθετημένων στον εγκεφαλικό φλοιό του ασθενή, ενώ παράλληλα μέσω των ίδιων ηλεκτροδίων γίνεται διέγερση του φλοιού με σκοπό τη λειτουργική χαρτογράφησή του ώστε να μην αφαιρεθούν περιοχές που είναι αναπόσπαστα χρήσιμες όσον αφορά την εγκεφαλική λειτουργικότητα του ασθενούς. Συχνά αυτές οι διεγέρσεις προκαλούν μετεκφορτίσεις, δηλαδή επιληπτόμορφη ηλεκτρική δραστηριότητα κυρίως σε περιοχές που ανήκουν στις ζώνες επιληπτογένεσης αλλά και σε πιο απομακρυσμένες περιοχές. Με χρήση του συνεχούς μετασχηματισμού κυματιδίου και μεγεθών που εξάγονται από αυτόν τον μετασχηματισμό (συνάφεια, συσχέτιση φάσης, συσχέτιση πλάτους, δισυνάφεια, συγχρονισμός φάσης) μελετάται το συχνοτικό περιεχόμενο των καταγραφών και η συσχέτιση πρώτης και δεύτερης τάξης για καταγραφές από ζευγάρια ηλεκτροδίων με έμφαση στα χρονικά διαστήματα όπου παρατηρούνται μετεκφορτίσεις. Βρέθηκε ότι σε αυτά τα διαστήματα αυξάνεται η δραστηριότητα στις υψίσυχνες ταλαντώσεις (>80Hz), ενώ μειώνεται η δραστηριότητα στους φυσιολογικούς εγκεφαλικούς ρυθμούς (0.5-80Hz). Παράλληλα, χάνονται η συνάφεια. η συσχέτιση φάσης και πλάτους μεταξύ των ηλεκτροδίων που παρατηρούνται πριν την μετεκφόρτιση και επανέρχονται στις αρχικές τιμές τους μετά το τέλος της. Οι μεγάλες τιμές δισυνάφειας και συγχρονισμού φάσης στις υψηλές συχνότητες που παρατηρούνται σε αυτό το διάστημα είναι σε συμφωνία με την θεωρία επιληπτογένεσης η οποία συνδέει την επιληπτική δραστηριότητα με υψίσυχνες συγχρονισμένες εκφορτίσεις ικανού αριθμού νευρώνων. Αξιοσημείωτο επίσης είναι ότι αυξημένη σύζευξη φάσης στο ίδιο φάσμα συχνοτήτων παρατηρείται πριν την παρουσία μετεκφόρτισης, καθιστώντας τα παραπάνω μεγέθη σημαντικά και πιθανότατα χρήσιμα για την πρόβλεψη πιθανότητας παρουσίασης επιληπτόμορφης δραστηριότητας.

In patients suffering from refractory epilepsy surgical removal of certain parts of the brain is often proposed. During preoperative check, which is a necessary procedure preceding the surgery, intracranial recording of electrical brain activity takes place via electrodes positioned on the patient's cerebral cortex, while at the same time using the same electrodes the cortex is stimulated as part of the cortex functional mapping. Cortex functional mapping is an indispensable process where through stimulation of various cortical areas, those areas that are indispensably useful in patient's brain function are recognized and marked so that they are not removed during the surgery. These stimulations often cause afterdischarges, epileptiform electrical activity, mostly in areas that belong in epileptogenic zones, but sometimes in more remote areas as well. Using coherence, phase correlation, amplitude correlation, bicoherence, phase synchronization based on the Continuous Wavelet Transform the frequency content of the recordings as well as the first and second order correlation between them is investigated. By focusing in time intervals where afterdischarges are observed it was shown that the amplitude of high frequency oscillations (>80Hz) was increased, while the amplitude of normal brain waves (0.5-70Hz) was reduced. At the same time, wavelet coherence, phase and amplitude correlation, which took relatively high values before the afterdischarge, are lost during the afterdischarge interval, obtaining their normal values after the end of the afterdischarge. Moreover, bicoherence and phase synchronization are very high in the same frequency content, which is in line to the epileptogenesis theory which connects epileptic activity to synchronized high frequency neuronal discharging. It’s certainly noteworthy that the increased phase coupling is considerably observed even before the afterdischarge, therefore the measures of bicoherence and phase synchronization might be useful in the prediction of afterdischarges.