Glioma Intraoperativ MicroElectroCorticoGraphy (MicroECoGG)

Elektroencefalografi (EEG) er et mye brukt verktøy for å studere hjerneaktivitet, utviklet hos mennesker på slutten av 1920-tallet. Dens indikasjoner har utviklet seg etter hvert som hjerneavbildningsteknikker har utviklet seg, men den er fortsatt ekstremt nyttig innen epileptologi, koma, hjernedød, postanoksisk, metabolsk, toksisk encefalopati og encefalitt. Ved siden av hodebunns-EEG er det utviklet intrakranielle registreringer for å optimalisere lokaliseringen av epileptisk aktivitet, med tanke på epilepsikirurgi.

To hovedkategorier av intrakranielle elektroder er for tiden i bruk.

1. StereoElectroEncephalopGraphy-elektroder består av en pekepenn med en rekke sylindriske kontakter langs dens lengde, implantert direkte inn i hjernens parenkym.
2. ElectroCorticoGraphy (ECoG)-elektroder, ikke-penetrerende, organisert i strimler eller rutenett med 4 til 64 elektroder, skiveformede, 0,2 til 1 cm i diameter, 0,5 til 1 mm tykke, brukt til å samle hjerneaktivitet ved den kortikale overflaten.

Blant indikasjonene er kirurgi en gunstig omstendighet for bruk av ECoG. Under hjernekirurgi muliggjør kortikal eksponering kortikalt EEG-opptak uten ytterligere invasivitet. Intraoperativ ECoG er av spesiell interesse i epilepsikirurgi, nylig reaktivert ved oppdagelsen av bedre elektrofysiologiske biomarkører. Ved gliomkirurgi, ofte utført under våkne forhold, bidrar kortikal registrering til å etablere et funksjonelt cerebralt kart og å tilpasse reseksjonen. Faktisk kan ECoG-opptak utføres under våken kirurgi, uten forstyrrelse av neuronal aktivitet ved anestesi, for å kartlegge epileptisk aktivitet (ved å bruke visuell identifikasjon av pigger) og for å se etter anfall indusert av elektrisk stimulering. Utviklingen av disse opptaksteknikkene går mot utviklingen av verktøy for automatisk analyse og kartlegging av nye biomarkører, mer relevante, men vanskeligere å registrere fordi de er mer fokale og preget av amplituder nær bakgrunnsstøy, som høyfrekvente svingninger. Nye typer kortikale elektroder utvikles for å forbedre den romlige oppløsningen (bedre lokalisering), tidsoppløsningen (raskere aktivitetsdeteksjon) og deteksjonsfølsomheten (signal-til-støyforhold) til kortikale elektriske signaler.

Nye elektroder har nylig blitt utviklet, basert på bruk av ledende organiske polymerbelegg som poly(3,4-etylendioksytiofen (PEDOT: PSS), for å optimalisere signal-til-støy-forholdet, organisert i elektrode-arrayer som er 100 ganger tynnere (5 mikron vs. 0,5 mm for standardelektroder), 250 ganger mindre (mellom 30 og 500 mikron vs. 8 mm for standardelektroder) og med flere elektroder (128 vs. 6 eller 8 for standardelektroder). Denne typen elektrode, kjent som microECoG, har blitt validert i dyr og har allerede blitt brukt i menneskelig forskning for intraoperative kortikale opptak. De gjør oss i stand til å forbedre kvaliteten på det registrerte signalet og gå ned til en ny skala, på nevronnivået. Dessuten forbedrer den svært lave tykkelsen på elektrodene deres tilpasning til cortex, noe som gjør dem mye mer tolerable og muliggjør utvidede opptak som en del av fremtidige menneske/maskin-grensesnitt.

Det franske selskapet Panaxium utvikler microECoG-elektroder. Som en del av et samarbeidsprosjekt har Panaxium designet en 4x2 cm, 6 mikron tykk elektrode bestående av 128 elektroder (28 500 µm elektroder, 96 30 µm diameter mikroelektroder organisert som tetroder og 4 referanseelektroder) for klinisk bruk hos mennesker. Målet med denne studien er å utforske sikkerheten og kvaliteten på signaler som samles inn av Panaxium microECoG under våken kirurgi for hjernegliomer. Opptak vil bli utført ved hjelp av et høyytelses EEG-system CE-merket for medisinsk bruk hos mennesker.

Elektroden vil bli plassert på den kortikale overflaten og reposisjonert hvert 90. sekund for å prøve hele den eksponerte hjerneoverflaten. Under den kortikale elektriske stimuleringskartleggingsfasen vil elektroden bli stående ved kanten av feltet for å oppdage epileptiske utladninger indusert av stimulering. Etter reseksjon vil det gjøres et nytt opptak av den resterende kortikale overflaten for å sjekke for vedvarende elektriske anomalier. Operasjonene og opptakene vil bli utført i 3 sentre av nevrokirurger med ekspertise på hjernesvulster og våken kirurgi: Hôpital Sainte-Anne/GHU Paris), Hôpital Pietié-Salpêtrière, Hopital Fondation Adolphe de Rostschild. Hos de siste 10 pasientene vil Panaxium microECoG bli sammenlignet med en makroelektrode for klinisk bruk.

Det primære endepunktet vil være forekomsten av alvorlige bivirkninger på grunn av bruk av Panaxium-mikroelektroder under operasjonen og de følgende fire dagene: kortikal lesjon ved elektroden, infeksjon, blødning, aseptisk meningitt, nevrologisk underskudd på grunn av bruk av elektroden, død . Sekundære evalueringskriterier vil være kvaliteten på opptak aktivert av Panaxium microECoG (signal-til-støy-forhold som reflekterer signalkvalitet, elektrodeimpedans under operasjon som reflekterer teknisk kvalitet, deteksjon av rask rippel (100-250 Hz) og rask rippel (250-600) Hz) oscillasjoner), kun mulig med høyytelsesopptakere, evne til å registrere spontan epileptisk aktivitet (pigger og tilsvarende) eller direkte postelektrisk stimulering (post-utladninger)) og praktisk bruk som oppfattet av nevrokirurger. Til slutt, som en utforskende studie for fremtidig bruk av disse elektrodene, vil vi undersøke deres evne til å registrere multi-enhet aktivitet (aksjonspotensialer fra enkeltnevroner) og korrelasjonen mellom registrert aktivitet og tumorinfiltrasjon, samt lokal oncometabolite konsentrasjon.