Métodos de ressonância magnética de difusão para minimizar déficits pós-operatórios em cirurgia de epilepsia pediátrica

Este projeto combinará ressonância magnética cerebral avançada com avaliação neuropsicológica detalhada, realizada em crianças e adolescentes afetados por epilepsia focal resistente a medicamentos, para abordar dois objetivos principais, cada um deles com as seguintes hipóteses de pesquisa:

OBJETIVO 1. Determinar a precisão da análise de benefício-risco baseada em tratografia de aprendizado profundo em comparação com um mapeamento de estimulação elétrica padrão (ESM), que é o padrão clínico atual para detectar regiões corticais eloquentes antes da cirurgia de epilepsia.

Hipótese 1.1 Em controles saudáveis, a classificação de trato baseada em DCNN localizará córtices eloquentes, que são significativamente sobrepostos na aquisição DWI de concha única e na imagem de amostragem Q generalizada, sugerindo que a precisão dessa abordagem pode não ser significativamente afetada pelo protocolo de aquisição.

Hipótese 1.2 A classificação de trato baseada em DCNN alcançará pelo menos 93% de precisão para a detecção prospectiva de córtices eloquentes definidos por ESM, incluindo pacientes com alta probabilidade de reorganização funcional.

Hipótese 1.3 A preservação das vias de substância branca eloquentes classificadas por DCNN durante a cirurgia preverá a prevenção de déficits pós-operatórios com a mesma precisão que a preservação do córtex eloquente definido por ESM.

Hipótese 1.4 A preservação das margens cirúrgicas otimizadas pelo filtro de Kalman em dados retrospectivos alcançará o controle das crises e evitará déficits pós-operatórios em uma coorte prospectiva de pacientes cirúrgicos.

Com esse objetivo, os pesquisadores testarão a precisão de um modelo de benefício-risco baseado em aprendizagem profunda recentemente desenvolvido, chamado classificação de trato de rede neural convolucional profunda (DCNN) combinada com análise de filtro de Kalman, para detecção não invasiva de caminhos eloquentes de substância branca e otimização da margem cirúrgica (ou seja, a distância entre a área epileptogênica e a área eloquente), resultando em ausência de convulsões e evitando déficits funcionais. A falha na identificação de áreas eloquentes na região de ressecção proposta pode ter consequências potencialmente vitalícias, e a superestimação ou localização incorreta da extensão das regiões eloquentes pode levar à ressecção incompleta da zona epileptogênica. Sem otimizar a relação risco-benefício, a margem mínima aceitável é altamente variável em diferentes configurações, variando de 0 a 2 cm em centros de cirurgia de epilepsia. Os pesquisadores estudarão se o modelo de benefício-risco proposto pode padronizar (ou personalizar) a cirurgia de epilepsia de pacientes individuais, otimizando com precisão as margens das vias eloquentes da substância branca a serem preservadas, o que é essencial para equilibrar o benefício da ausência de convulsões com o risco de déficit funcional. Esta nova abordagem de imagem proposta pode mudar a prática clínica para cirurgia de epilepsia pediátrica e é amplamente aplicável para outros tipos de procedimentos neurocirúrgicos, como a ressecção de tumores.

OBJETIVO 2. Determinar a precisão da análise de conectoma baseada em aprendizado profundo para prever a melhora neurocognitiva de longo prazo após a cirurgia de epilepsia.

Hipótese 2.1 Eficiências de conectividade preservadas em redes modulares específicas de conectoma baseado em DCNN pré-operatório, associadas à melhora funcional pós-operatória em dados retrospectivos, preverão com precisão a melhora funcional a longo prazo em uma coorte de pacientes em perspectiva.

Hipótese 2.2 A duração mais longa da epilepsia estará significativamente associada a uma eficiência mais reduzida na rede modular de QI em escala real do conectoma baseado em DCNN pré-operatório, sugerindo assim que a cirurgia precoce produzirá melhor melhoria de QI em escala total a longo prazo.

Hipótese 2.3 Pacientes com ressecções ipsilaterais, que mostram sinais de "aglomeração" pós-operatória (ou seja, melhora do QI verbal em detrimento da função não-verbal), apresentarão eficiência diminuída em não-verbal e maior eficiência na rede de QI verbal baseada em DCNN conectoma no hemisfério contralateral.

Com esse objetivo, os pesquisadores testarão se uma abordagem avançada de DWMRI integrando DCNN e conectoma ajuda a decidir a cirurgia oportuna, fornecendo 1) marcadores de imagem pré-operatórios subjacentes à alta probabilidade de melhorias neurocognitivas pós-operatórias e 2) percepção mecanicista na reorganização estrutural do cérebro associada à melhora do QI verbal pós-operatório . Uma série de marcadores de imagem pré-operatórios chamados de "eficiência local" que quantifica a eficiência da conexão neural é compartilhada por regiões vizinhas será avaliada nos níveis de redes modulares específicas. Esperamos que esses marcadores possam identificar consequências neurocognitivas específicas e de longo prazo (e potenciais preditores delas) associadas à intervenção cirúrgica e seus correlatos neurais para funções neurocognitivas específicas. Além disso, a remodelação neuronal associada a um efeito de aglomeração funcional, estudada com o conectoma DWMRI aprimorado pela classificação do trato DCNN, fornecerá uma nova visão mecanicista nos processos compensatórios para a função de QI verbal em crianças e adolescentes submetidos à cirurgia ressectiva para tratamento focal resistente a drogas epilepsia.