Śródoperacyjna mikroelektrokortykografia glejaka (MicroECoGG)

Elektroencefalografia (EEG) to szeroko stosowane narzędzie do badania aktywności mózgu, opracowane u ludzi pod koniec lat dwudziestych XX wieku. Wskazania do stosowania leku ewoluowały wraz z rozwojem technik obrazowania mózgu, lecz pozostaje niezwykle przydatna w leczeniu epileptologii, śpiączek, śmierci mózgu, encefalopatii poanoksycznej, metabolicznej, toksycznej i zapalenia mózgu. Oprócz EEG skóry głowy opracowano zapisy wewnątrzczaszkowe w celu optymalizacji lokalizacji aktywności padaczkowej pod kątem operacji padaczki.

Obecnie w użyciu są dwie główne kategorie elektrod wewnątrzczaszkowych.

1. Elektrody StereoElectroEncephalopGraphy składają się z rysika z ciągiem cylindrycznych styków na całej długości, wszczepianego bezpośrednio w miąższ mózgu.
2. Elektrokortykograficzne elektrody (ECoG), niepenetrujące, zorganizowane w paski lub siatki po 4 do 64 elektrod, w kształcie dysku, o średnicy od 0,2 do 1 cm i grubości od 0,5 do 1 mm, stosowane do zbierania aktywności mózgu na powierzchni kory mózgowej.

Jednym ze wskazań do stosowania ECoG jest operacja. Podczas operacji mózgu ekspozycja kory mózgowej umożliwia rejestrację korowego EEG bez dodatkowej inwazyjności. Śródoperacyjna ECoG cieszy się szczególnym zainteresowaniem w chirurgii padaczki, którą niedawno reaktywowano dzięki odkryciu lepszych biomarkerów elektrofizjologicznych. W przypadku operacji glejaka, często przeprowadzanej w warunkach czuwania, zapis korowy pomaga w ustaleniu funkcjonalnej mapy mózgu i dostosowaniu resekcji. Rzeczywiście, zapisy ECoG można wykonywać podczas operacji na jawie, bez zakłócania aktywności neuronów przez znieczulenie, w celu mapowania aktywności padaczkowej (za pomocą wizualnej identyfikacji impulsów) i poszukiwania napadów wywołanych stymulacją elektryczną. Ewolucja tych technik rejestracji zmierza w kierunku rozwoju narzędzi do automatycznej analizy i mapowania nowych biomarkerów, bardziej istotnych, ale trudniejszych do zarejestrowania, ponieważ są bardziej ogniskowe i charakteryzują się amplitudami bliskimi szumowi tła, takim jak oscylacje o wysokiej częstotliwości. Opracowywane są nowe typy elektrod korowych w celu poprawy rozdzielczości przestrzennej (lepsza lokalizacja), rozdzielczości czasowej (szybsze wykrywanie aktywności) i czułości wykrywania (stosunek sygnału do szumu) korowych sygnałów elektrycznych.

Niedawno opracowano nowe elektrody oparte na zastosowaniu przewodzących organicznych powłok polimerowych, takich jak poli(3,4-etylenodioksytiofen (PEDOT: PSS), w celu optymalizacji stosunku sygnału do szumu, zorganizowanych w 100-krotnie cieńsze układy elektrod (5 mikronów vs. 0,5 mm dla elektrod standardowych), 250 razy mniejsze (od 30 do 500 mikronów vs. 8 mm dla elektrod standardowych) i z większą liczbą elektrod (128 vs. 6 lub 8 dla elektrod standardowych). Ten typ elektrody, znany jako microECoG, został przetestowany na zwierzętach i był już stosowany w badaniach na ludziach do śródoperacyjnych zapisów kory mózgowej. Dzięki nim możemy poprawić jakość rejestrowanego sygnału i zejść na nową skalę, na poziomie neuronu. Co więcej, bardzo mała grubość elektrod poprawia ich dopasowanie do kory mózgowej, czyniąc je znacznie bardziej tolerowanymi i umożliwiając rozważenie dłuższych nagrań jako części przyszłych interfejsów człowiek-maszyna.

Francuska firma Panaxium opracowuje elektrody microECoG. W ramach wspólnego projektu firma Panaxium zaprojektowała elektrodę o wymiarach 4x2 cm i grubości 6 mikronów, składającą się ze 128 elektrod (28 elektrod 500 µm, 96 mikroelektrod o średnicy 30 µm zorganizowanych w postaci tetrod i 4 elektrody odniesienia) do zastosowań klinicznych u ludzi. Celem tego badania jest zbadanie bezpieczeństwa i jakości sygnałów zebranych przez Panaxium microECoG podczas operacji w trybie czuwania z powodu glejaków mózgu. Rejestracja zostanie przeprowadzona przy użyciu wysokowydajnego systemu EEG oznaczonego znakiem CE do użytku medycznego u ludzi.

Elektroda zostanie umieszczona na powierzchni korowej i zmieniana co 90 sekund, aby pobrać próbkę z całej odsłoniętej powierzchni mózgu. Podczas fazy mapowania stymulacji elektrycznej kory mózgowej elektroda zostanie pozostawiona na krawędzi pola w celu wykrycia wyładowań padaczkowych wywołanych stymulacją. Po resekcji zostanie wykonany nowy zapis resztkowej powierzchni korowej w celu sprawdzenia, czy nie występują utrzymujące się anomalie elektryczne. Operacje i nagrania zostaną przeprowadzone w 3 ośrodkach przez neurochirurgów posiadających wiedzę specjalistyczną w zakresie guzów mózgu i chirurgii czuwania: Hôpital Sainte-Anne/GHU Paris), Hôpital Pietié-Salpêtrière, Hopital Fondation Adolphe de Rostschild. U ostatnich 10 pacjentów urządzenie Panaxium microECoG zostanie porównane z makroelektrodą do zastosowań klinicznych.

Pierwszorzędowym punktem końcowym będzie wystąpienie poważnych zdarzeń niepożądanych związanych ze stosowaniem mikroelektrod Panaxium podczas operacji i przez następujące cztery dni: uszkodzenie kory mózgowej w pobliżu elektrody, infekcja, krwawienie, aseptyczne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, deficyt neurologiczny spowodowany użyciem elektrody, śmierć . Drugorzędnymi kryteriami oceny będzie jakość nagrań uzyskanych dzięki Panaxium microECoG (stosunek sygnału do szumu odzwierciedlający jakość sygnału, impedancja elektrody podczas operacji odzwierciedlająca jakość techniczną, wykrywanie szybkiego tętnienia (100–250 Hz) i szybkiego tętnienia (250–600 Hz) oscylacje), możliwe jedynie w przypadku rejestratorów o wysokiej wydajności, możliwość rejestracji spontanicznej aktywności padaczkowej (skoki i odpowiedniki) lub bezpośredniej stymulacji poelektrycznej (po wyładowaniach)) oraz praktyczność stosowania w ocenie neurochirurgów. Na koniec, w ramach badania eksploracyjnego przyszłych zastosowań tych elektrod, zbadamy ich zdolność do rejestrowania aktywności wielojednostkowej (potencjałów czynnościowych z pojedynczych neuronów) oraz korelację między zarejestrowaną aktywnością a naciekiem guza, a także lokalnym stężeniem onkometabolitu.