Glioma Intraoperative MicroElectroCorticoGraphy (MicroECoGG)

Elektroenkefalografia (EEG) on laajalti käytetty aivotoiminnan tutkimiseen tarkoitettu työkalu, joka kehitettiin ihmisillä 1920-luvun lopulla. Sen käyttöaiheet ovat kehittyneet aivojen kuvantamistekniikoiden kehittyessä, mutta se on edelleen erittäin käyttökelpoinen epileptologian, kooman, aivokuoleman, post-anoksisten, metabolisten, toksisten enkefalopatioiden ja enkefaliitin aloilla. Päänahan EEG:n rinnalle on kehitetty kallonsisäisiä tallenteita optimoimaan epileptisen aktiivisuuden lokalisointi epilepsiakirurgiaa silmällä pitäen.

Tällä hetkellä käytössä on kaksi pääluokkaa intrakraniaalisia elektrodeja.

1. StereoElectroEncephalopGraphy-elektrodit koostuvat kynästä, jossa on sylinterimäisiä koskettimia sen pituudella ja joka on istutettu suoraan aivojen parenkyymiin.
2. ElectroCorticoGraphy (ECoG) -elektrodit, läpäisemättömät, järjestetty 4–64 elektrodin kaistaleiksi tai ristikoiksi, levymäiset, halkaisijaltaan 0,2–1 cm, paksuus 0,5–1 mm, joita käytetään keräämään aivotoimintaa aivokuoren pinnalla.

Käyttöaiheistaan ​​leikkaus on suotuisa seikka EKG:n käytölle. Aivoleikkauksen aikana aivokuoren altistuminen mahdollistaa aivokuoren EEG-tallennuksen ilman lisäinvasiivisuutta. Leikkauksensisäinen EKoG on erityisen kiinnostava epilepsiakirurgiassa, jonka äskettäin uudelleen aktivoitui parempien sähköfysiologisten biomarkkerien löytäminen. Glioomaleikkauksessa, joka suoritetaan usein valveilla, aivokuoren tallentaminen auttaa luomaan toimivan aivokartan ja mukauttamaan resektiota. EKoG-tallenteita voidaan todellakin tehdä hereillä olevan leikkauksen aikana ilman, että nukutus häiritsee hermosolujen toimintaa, epileptisen toiminnan kartoittamiseksi (piikkien visuaalisen tunnistamisen avulla) ja sähköstimulaation aiheuttamien kohtausten etsimiseksi. Näiden tallennustekniikoiden kehitys on menossa kohti uusien biomarkkerien automaattista analysointia ja kartoittamista koskevien työkalujen kehittämistä. Uusien biomarkkerien on oltava merkityksellisempiä mutta vaikeammin tallennettavia, koska ne ovat fokusoivampia ja niille on ominaista taustamelua lähellä olevat amplitudit, kuten korkeataajuiset värähtelyt. Uuden tyyppisiä aivokuoren elektrodeja kehitetään parantamaan aivokuoren sähköisten signaalien spatiaalista erottelukykyä (parempi lokalisointi), ajallista erottelukykyä (nopeampi toiminnan havaitseminen) ja tunnistusherkkyyttä (signaali-kohinasuhde).

Äskettäin on kehitetty uusia elektrodeja, jotka perustuvat johtavien orgaanisten polymeeripinnoitteiden, kuten poly(3,4-etyleenidioksitiofeenin (PEDOT: PSS) käyttöön, optimoimaan signaali-kohinasuhdetta, ja ne on järjestetty 100 kertaa ohuempiin elektrodiryhmiin. (5 mikronia vs. 0,5 mm standardielektrodeille), 250 kertaa pienempi (30-500 mikronia vs. 8 mm standardielektrodeille) ja enemmän elektrodeja (128 vs. 6 tai 8 standardielektrodeille). Tämän tyyppinen elektrodi, joka tunnetaan nimellä microECoG, on validoitu eläimillä, ja sitä on jo käytetty ihmistutkimuksessa intraoperatiivisiin aivokuoren tallennuksiin. Niiden avulla voimme parantaa tallennetun signaalin laatua ja mennä uudelle mittakaavalle, neuronin tasolla. Lisäksi elektrodien erittäin alhainen paksuus parantaa niiden mukautuvuutta aivokuoreen, mikä tekee niistä paljon siedettävämpiä ja mahdollistaa laajempien tallennusten suunnittelemisen osana tulevaisuuden ihmisen ja koneen rajapintoja.

Ranskalainen Panaxium kehittää microECoG-elektrodeja. Osana yhteistyöprojektia Panaxium on suunnitellut 4x2 cm, 6 mikronia paksun elektrodin, joka sisältää 128 elektrodia (28 500 µm elektrodit, 96 30 µm mikroelektrodia organisoituina tetrodeiksi ja 4 vertailuelektrodia) kliiniseen käyttöön ihmisillä. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia Panaxium microECoG:n keräämien signaalien turvallisuutta ja laatua aivoglioomien valveleikkauksen aikana. Tallennus suoritetaan tehokkaalla EEG-järjestelmällä, joka on CE-merkitty ihmisten lääketieteelliseen käyttöön.

Elektrodi asetetaan aivokuoren pinnalle ja sijoitetaan uudelleen 90 sekunnin välein näytteen ottamiseksi koko aivopinnalta. Kortikaalisen sähköstimulaation kartoitusvaiheen aikana elektrodi jätetään kentän reunaan havaitsemaan stimulaation aiheuttamat epileptiset purkaukset. Resektion jälkeen aivokuoren jäännöspinnasta tehdään uusi tallennus, jotta voidaan tarkistaa pysyvien sähköisten poikkeamien varalta. Leikkaukset ja tallenteet suoritetaan kolmessa keskuksessa neurokirurgien toimesta, joilla on asiantuntemusta aivokasvainten ja valvekirurgian alalla: Hôpital Sainte-Anne/GHU Paris, Hôpital Pietié-Salpêtrière, Hopital Fondation Adolphe de Rostschild. Viimeisten 10 potilaalla Panaxium microECoG:tä verrataan makroelektrodiin kliiniseen käyttöön.

Ensisijainen päätetapahtuma on Panaxium-mikroelektrodien käytöstä leikkauksen ja neljän seuraavan päivän aikana aiheutuvien vakavien haittatapahtumien ilmaantuvuus: elektrodin aiheuttama kortikaalinen vaurio, infektio, verenvuoto, aseptinen aivokalvontulehdus, elektrodin käytöstä johtuva neurologinen vajaatoiminta, kuolema . Toissijaisia ​​arviointikriteereitä ovat Panaxium microECoG:n mahdollistamien tallenteiden laatu (signaali-kohinasuhde heijastaa signaalin laatua, elektrodin impedanssi leikkauksen aikana heijastaa teknistä laatua, nopean aaltoilun (100-250 Hz) ja nopean aaltoilun (250-600) havaitseminen. Hz) värähtelyt), mahdollista vain tehokkailla tallentimilla, kyky tallentaa spontaania epileptistä aktiivisuutta (piikit ja vastaavat) tai suoraa sähköistä jälkeistä stimulaatiota (purkauksen jälkeinen)) ja käytön käytännöllisyys neurokirurgien havaitsemana. Lopuksi näiden elektrodien tulevaa käyttöä varten tutkivana tutkimuksena tutkimme niiden kykyä tallentaa usean yksikön aktiivisuutta (toimintapotentiaalit yksittäisistä neuroneista) ja korrelaatiota rekisteröidyn aktiivisuuden ja kasvaimen infiltraation välillä sekä paikallista onkometaboliittikonsentraatiota.