小児てんかん手術における術後欠損を最小限に抑えるための拡散 MRI 法

このプロジェクトは、高度な脳 MRI と詳細な神経心理学的評価を組み合わせて、薬剤耐性焦点性てんかんの影響を受けた小児および青年で実施し、2 つの主な目的に取り組みます。それぞれの目的には、次の研究仮説があります。

目的 1. てんかん手術前に雄弁な皮質領域を検出するための現在の臨床標準である標準的な電気刺激マッピング (ESM) と比較して、ディープラーニング tractography ベースのベネフィット リスク分析の精度を判断すること。

仮説 1.1 健康なコントロールでは、DCNN ベースの管分類は、単一シェル DWI 取得と一般化された Q サンプリング イメージングの両方で大幅に重複している雄弁な皮質をローカライズし、このアプローチの精度が取得プロトコルによって大きく影響されない可能性があることを示唆しています。

仮説 1.2 DCNN ベースの路分類は、機能再編成の可能性が高い患者を含む、ESM で定義された雄弁皮質の前向き検出で少なくとも 93% の精度を達成します。

仮説 1.3 手術中の DCNN 分類の雄弁な白質経路の保存は、ESM で定義された雄弁な皮質の保存と同じくらい正確に術後障害の回避を予測します。

仮説 1.4 レトロスペクティブ データのカルマン フィルターによって最適化された手術断端を維持することで、将来の手術患者コホートにおける発作制御と術後欠損の回避が実現します。

この目的で、研究者は最近開発された深層学習ベースのベネフィット リスク モデルの精度をテストします。これはディープ畳み込みニューラル ネットワーク (DCNN) トラクト分類とカルマン フィルター分析を組み合わせたもので、雄弁な白質経路の非侵襲的検出と手術マージンの最適化 (すなわち、てんかん領域と雄弁領域の間の距離)、発作の自由と機能障害の回避をもたらします。 提案された切除領域で雄弁な領域を特定できないと、潜在的に生涯にわたる結果をもたらす可能性があり、雄弁な領域の範囲の過大評価または誤った位置特定は、てんかん誘発ゾーンの不完全な切除につながる可能性があります。 ベネフィットとリスクの比率を最適化しないと、最小許容マージンはさまざまな設定で大きく変動し、てんかん手術センター全体で 0 ～ 2 cm の範囲になります。 研究者は、提案されたベネフィット/リスク モデルが、保持される雄弁な白質経路のマージンを正確に最適化することにより、個々の患者のてんかん手術を標準化 (またはカスタマイズ) できるかどうかを研究します。機能障害のリスク。 この提案された新しいイメージング手法は、小児てんかん手術の臨床診療を変える可能性があり、腫瘍切除などの他の種類の脳神経外科手術に広く適用できます。

目的 2. てんかん手術後の長期的な神経認知の改善を予測するための、深層学習ベースのコネクトーム解析の精度を判断すること。

仮説 2.1 術前の DCNN ベースのコネクトームの特定のモジュール式ネットワークで保存された接続効率は、レトロスペクティブ データでの術後の機能改善に関連していることが判明しており、将来の患者コホートにおける長期的な機能改善を正確に予測します。

仮説 2.2 てんかんの持続時間が長いほど、術前の DCNN ベースのコネクトームのフルスケール IQ モジュラー ネットワークの効率が大幅に低下することと有意に関連している。

仮説 2.3 同側切除術を受けた患者は、術後の「混雑」（すなわち、非言語機能を犠牲にして言語 IQ の改善）の徴候を示し、DCNN ベースの言語 IQ ネットワークの非言語での効率の低下と効率の増加を示します。対側半球のコネクトーム。

この目的で、研究者は、DCNN とコネクトームを統合した高度な DWMRI アプローチが、1) 術後の神経認知改善の可能性が高い根底にある術前の画像マーカーと、2) 術後の言語 IQ の改善に関連する構造的脳再編成の機械的洞察を提供することにより、タイムリーな手術の決定に役立つかどうかをテストします。 . 「局所効率」と呼ばれる一連の術前イメージング マーカーは、神経接続が隣接する領域でどの程度効率的に共有されているかを定量化するもので、特定のモジュラー ネットワークのレベルで評価されます。 これらのマーカーは、外科的介入に関連する長期的かつ特定の神経認知的結果（およびこれらの潜在的な予測因子）と、特定の神経認知機能に対するそれらの神経相関を特定できると期待しています。 さらに、機能的クラウディング効果に関連するニューロンのリモデリングは、DCNN トラクト分類によって改善された DWMRI コネクトームで研究され、薬剤耐性フォーカルを治療するために切除手術を受ける小児および青年の言語 IQ 機能の代償プロセスにおける新しい機構的洞察を提供します。てんかん。