Difuzní MRI metody k minimalizaci pooperačních deficitů v chirurgii dětské epilepsie

Tento projekt bude kombinovat pokročilé MRI mozku s podrobným neuropsychologickým hodnocením, prováděným u dětí a dospívajících postižených fokální epilepsií rezistentní na léky, s cílem řešit dva hlavní cíle, přičemž každý z nich má následující výzkumné hypotézy:

CÍL 1. Stanovit přesnost analýzy přínosu a rizika založené na traktografii hlubokého učení ve srovnání se standardním mapováním elektrické stimulace (ESM), což je současný klinický standard pro detekci výmluvných kortikálních oblastí před operací epilepsie.

Hypotéza 1.1 U zdravých kontrol bude klasifikace traktu založená na DCNN lokalizovat výmluvné kortexy, které se významně překrývají jak při získávání DWI v jedné skořápce, tak při zobrazování generalizovaného Q-samplingu, což naznačuje, že přesnost tohoto přístupu nemusí být protokolem akvizice významně ovlivněna.

Hypotéza 1.2 Klasifikace traktu založená na DCNN dosáhne alespoň 93% přesnosti pro prospektivní detekci ESM-definovaných výmluvných kortexů, včetně pacientů s vysokou pravděpodobností funkční reorganizace.

Hypotéza 1.3 Zachování výmluvných drah bílé hmoty klasifikovaných DCNN během operace bude předpovídat vyhnutí se pooperačním deficitům stejně přesně jako zachování výmluvného kortexu definovaného ESM.

Hypotéza 1.4 Zachováním chirurgických okrajů optimalizovaným Kalmanovým filtrem na retrospektivních datech dosáhneme kontroly záchvatů a vyhnutí se pooperačním deficitům v prospektivní kohortě chirurgických pacientů.

Za tímto účelem vyšetřovatelé otestují přesnost nedávno vyvinutého modelu přínosů a rizik založeného na hlubokém učení, nazývaného klasifikace traktu hluboké konvoluční neuronové sítě (DCNN) v kombinaci s analýzou Kalmanova filtru, pro neinvazivní detekci výmluvných drah bílé hmoty a optimalizace chirurgického okraje (tj. vzdálenosti mezi epileptogenní oblastí a elokventní oblastí), což vede k osvobození od záchvatů a vyhnutí se funkčním deficitům. Neidentifikace elokventních oblastí v navržené oblasti resekce může mít potenciálně doživotní následky a přecenění nebo nesprávná lokalizace rozsahu elokventních oblastí může vést k neúplné resekci epileptogenní zóny. Bez optimalizace poměru přínosů a rizik je minimální přijatelná hranice vysoce variabilní v různých prostředích, v rozmezí od 0 do 2 cm napříč centry epilepsie. Vyšetřovatelé budou zkoumat, zda navrhovaný model přínosu a rizika může standardizovat (nebo přizpůsobit) epilepsii u jednotlivých pacientů přesnou optimalizací okrajů výmluvných drah bílé hmoty, které mají být zachovány, což je v konečném důsledku nezbytné pro vyvážení přínosu osvobození od záchvatů riziko funkčního deficitu. Tento navrhovaný nový zobrazovací přístup by mohl změnit klinickou praxi chirurgie dětské epilepsie a je široce použitelný pro jiné typy neurochirurgických postupů, jako je resekce nádoru.

CÍL 2. Stanovit přesnost analýzy konektomů založené na hlubokém učení pro predikci dlouhodobého neurokognitivního zlepšení po operaci epilepsie.

Hypotéza 2.1 Efektivita konektivity zachovaná ve specifických modulárních sítích předoperačních konektomů založených na DCNN, u kterých bylo zjištěno, že jsou spojeny s pooperačním funkčním zlepšením na retrospektivních datech, budou přesně předpovídat dlouhodobé funkční zlepšení v prospektivní kohortě pacientů.

Hypotéza 2.2 Delší trvání epilepsie bude významně spojeno se sníženou účinností v plném rozsahu IQ modulární sítě předoperačních konektomů na bázi DCNN, což naznačuje, že dřívější operace přinese lepší dlouhodobé celkové zlepšení IQ.

Hypotéza 2.3 Pacienti s ipsilaterálními resekcemi, kteří vykazují známky pooperační „přeplněnosti“ (tj. verbální zlepšení IQ na úkor neverbálních funkcí), budou vykazovat sníženou efektivitu v neverbální a zvýšenou efektivitu ve verbální IQ síti založené na DCNN konektom v kontralaterální hemisféře.

Za tímto účelem vyšetřovatelé otestují, zda pokročilý přístup DWMRI integrující DCNN a konektom pomáhá rozhodnout o včasném chirurgickém zákroku tím, že poskytne 1) předoperační zobrazovací markery, které jsou základem vysoké pravděpodobnosti pooperačních neurokognitivních zlepšení, a 2) mechanistický náhled na strukturální reorganizaci mozku spojenou s pooperačním verbálním zlepšením IQ. . Na úrovni specifických modulárních sítí bude vyhodnocena řada předoperačních zobrazovacích markerů nazývaných „lokální účinnost“, které kvantifikují, jak efektivně je neuronové spojení sdíleno sousedními regiony. Očekáváme, že tyto markery mohou identifikovat dlouhodobé a specifické neurokognitivní důsledky (a jejich potenciální prediktory) spojené s chirurgickým zákrokem a jejich nervové koreláty pro specifické neurokognitivní funkce. Kromě toho neuronální remodelace spojená s funkčním vytěsňovacím efektem, studovaná s DWMRI konektomem vylepšeným klasifikací traktu DCNN, poskytne nový mechanistický pohled na kompenzační procesy pro verbální IQ funkce u dětí a dospívajících, kteří podstoupí resektivní operaci k léčbě fokální rezistence na léky. epilepsie.