OPM-MEG in der prächirurgischen Kartierung für Patienten mit Epilepsie

1. HINTERGRUND

   Magnetoenzephalographie (MEG) ist eine nicht-invasive Hirnbildgebungstechnik, die einzigartige, nicht-redundante klinische Informationen für die Operationsplanung bei Patienten mit Epilepsie bietet. Die MEG-Daten werden verwendet, um die interiktale Aktivität zu lokalisieren, was wiederum helfen kann, Hypothesen zur Lokalisierung der Anfallsursprungszone zu formulieren. Bessere Ergebnisse sind mit einer früheren Operation (d. h. wenn ein Kind jünger ist) und mit einer größeren Erhaltung von funktionellem Gewebe verbunden. Aston IHN bietet seit zwei Jahrzehnten einen MEG-Dienst für Kinder und Erwachsene an, die auf eine Neurochirurgie warten.

   MEG funktioniert, indem es die magnetischen Felder misst, die die elektrischen Signaturen von synchron agierenden Neuronenpopulationen anzeigen. Die etablierte MEG-Technologie beruht auf der kryogenen Kühlung der Sensoren, um eine sehr hohe Empfindlichkeit zu erreichen, daher sind traditionelle MEG-Geräte sperrig mit einem starren Helm und auch teuer im Betrieb. Der Patient muss während der Aufnahme sehr still bleiben, was besonders für Kinder unangenehm sein kann. Darüber hinaus sind die meisten MEG-Systeme weltweit für erwachsenengroße Köpfe ausgelegt und bieten bei jüngeren Patienten ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis.

   Es gibt eine neue Generation von MEG-Systemen, die OPM-MEG-Systeme genannt werden. Mit einem anderen Sensordesign arbeiten diese "tragbaren" Geräte bei oder nahe Raumtemperatur und nutzen einen leichten Helm oder Hut, der es dem Patienten ermöglicht, sich während der Aufnahmen zu bewegen, und der für jedes Alter passend dimensioniert werden kann. Theoretisch verspricht OPM-MEG eine bessere Datenqualität, weil die Sensoren näher am Kopf sind (was das Signal erhöht), und könnte die Wirksamkeit von MEG als prä-chirurgisches Diagnosewerkzeug durch erhöhte räumliche Auflösung und bessere Erkennung interiktaler Entladungen verbessern.

   Das Ziel dieser Forschung ist es, einen direkten Vergleich von OPM-MEG mit traditionellem (kryogenem) MEG zu ermöglichen, um festzustellen, ob die neue OPM-MEG-Technologie den Patienten die gleichen Vorteile bietet. Konkret zielt die Studie darauf ab, Daten auf beiden Geräten für eine kleine Serie von 20 Fällen aufzuzeichnen und parallele Analyse-Routinen zu entwickeln, um die Genauigkeit der von jedem Gerät erhaltenen Ergebnisse zu vergleichen.

2. BEGRÜNDUNG OPM-MEG-Geräte verwenden eine andere Sensortechnologie als traditionelle kryogene MEG-Systeme; außerdem sind die Sensoren näher an der Kopfhaut platziert und in einer weniger dichten Konfiguration. Es gibt zusätzliche Unterschiede in Sensoreigenschaften wie dem Signal-Rausch-Verhältnis, die in Kombination mit Unterschieden in der Sensorplatzierung die Erkennbarkeit von Hirnsignalen verändern können. Darüber hinaus beruht die Interpretation von MEG-Daten auf Analyse-Software-Pipelines, von denen die überwiegende Mehrheit für kryogenes MEG entwickelt wurde.

Bevor OPM-MEG für die klinische Arbeit mit Patienten vollständig validiert werden kann, ist es notwendig, äquivalente Datenaufzeichnungs- und Datenanalyse-Pipelines zu etablieren, die einen direkten Vergleich zwischen den Ergebnissen jeder Messtechnik ermöglichen. Insbesondere für prä-chirurgische MEG-Messungen bei Patienten mit Epilepsie ist es wichtig zu wissen, ob OPM-MEG die räumliche Genauigkeit und Signalsensitivität von kryogenem MEG bei der Identifizierung interiktaler Anomalien in Hirndaten, die helfen können, die epileptogene Quelle zu identifizieren, replizieren oder verbessern kann.

Theoretische Studien deuten darauf hin, dass OPM-MEG ausreichende Sensitivität bieten sollte, aber es mangelt an verfügbaren Patientendaten, um realistische Datenverarbeitungs-Pipelines für einen systematischen Vergleich zwischen den beiden Systemarten zu entwickeln. Diese Studie zielt daher darauf ab, eine Fallserie von Datensätzen zu sammeln, bei denen derselbe Patient sowohl an einer MEG-Aufzeichnung auf einem traditionellen kryogenen MEG-System als auch auf einem neuartigen OPM-MEG-System teilgenommen hat. Diese Daten werden verwendet, um Datenverarbeitungs-Pipelines zu verfeinern, die Patientenerfahrung zu untersuchen und eine erste Vergleichsstudie zwischen den beiden Systemen durchzuführen.

Diese Arbeit ist für Patienten wertvoll, denn wenn OPM-MEG als mindestens gleichwertig zu traditionellem kryogenem MEG befunden wird, bietet es erstens eine viel ergonomischere, komfortablere Aufnahmeumgebung, in der sich Patienten bewegen können, anstatt in einer eingeschränkten Position zu sein. Zweitens kann der Helm, der die Sensoren beherbergt, leicht an Kinder jeden Alters angepasst werden, was bedeutet, dass MEG zu prä-chirurgischen Untersuchungen bei den jüngsten Patienten beitragen kann, die derzeit nicht in ein traditionelles System passen. Schließlich sind OPM-MEG-Systeme, die keine kryogene Kühlung benötigen, viel günstiger im Betrieb als die traditionellen MEG-Systeme und daher potenziell kosteneffektiver. Zusammenfassend hat OPM-MEG das Potenzial, viel mehr Patienten zu nutzen als traditionelles kryogenes MEG.