Gliom Intraoperativ MicroElectroCorticoGraphy (MicroECoGG)

Elektroencefalografi (EEG) är ett allmänt använt verktyg för att studera hjärnaktivitet, utvecklat hos människor i slutet av 1920-talet. Dess indikationer har utvecklats i takt med att hjärnavbildningstekniker har utvecklats, men den är fortfarande extremt användbar inom områdena epileptologi, koma, hjärndöd, postanoxisk, metabolisk, toxisk encefalopati och encefalit. Vid sidan av hårbotten-EEG har intrakraniella inspelningar tagits fram för att optimera lokaliseringen av epileptisk aktivitet, med sikte på epilepsikirurgi.

Två huvudkategorier av intrakraniella elektroder används för närvarande.

1. StereoElectroEncephalopGraphy-elektroder består av en penna med en sträng av cylindriska kontakter längs dess längd, implanterade direkt i hjärnans parenkymet.
2. ElectroCorticoGraphy (ECoG) elektroder, icke-penetrerande, organiserade i remsor eller rutnät med 4 till 64 elektroder, skivformade, 0,2 till 1 cm i diameter, 0,5 till 1 mm tjocka, används för att samla hjärnaktivitet vid den kortikala ytan.

Bland dess indikationer är kirurgi en gynnsam omständighet för att använda ECoG. Under hjärnkirurgi möjliggör kortikal exponering kortikal EEG-inspelning utan ytterligare invasivitet. Intraoperativ ECoG är av särskilt intresse vid epilepsikirurgi, som nyligen återaktiverats genom upptäckten av bättre elektrofysiologiska biomarkörer. Vid gliomkirurgi, ofta utförd under vakna förhållanden, hjälper kortikal inspelning att etablera en funktionell hjärnkarta och att anpassa resektionen. Faktum är att ECoG-inspelningar kan utföras under vaken kirurgi, utan störningar av neuronaktivitet genom anestesi, för att kartlägga epileptisk aktivitet (med visuell identifiering av spikar) och för att leta efter anfall inducerade av elektrisk stimulering. Utvecklingen av dessa inspelningstekniker går mot utvecklingen av verktyg för automatisk analys och kartläggning av nya biomarkörer, mer relevanta men svårare att spela in eftersom de är mer fokala och kännetecknas av amplituder nära bakgrundsbrus, såsom högfrekventa svängningar. Nya typer av kortikala elektroder utvecklas för att förbättra den rumsliga upplösningen (bättre lokalisering), tidsupplösningen (snabbare aktivitetsdetektering) och detektionskänsligheten (signal-brusförhållande) för kortikala elektriska signaler.

Nya elektroder har nyligen utvecklats, baserade på användningen av ledande organiska polymerbeläggningar som poly(3,4-etylendioxitiofen (PEDOT: PSS), för att optimera signal-brusförhållandet, organiserade i elektroduppsättningar som är 100 gånger tunnare (5 mikron mot 0,5 mm för standardelektroder), 250 gånger mindre (mellan 30 och 500 mikron mot 8 mm för standardelektroder) och med fler elektroder (128 mot 6 eller 8 för standardelektroder). Denna typ av elektrod, känd som microECoG, har validerats i djur och har redan använts i mänsklig forskning för intraoperativa kortikala inspelningar. De gör det möjligt för oss att förbättra kvaliteten på den inspelade signalen och att gå ner till en ny skala, på neuronnivå. Dessutom förbättrar den mycket låga tjockleken på elektroderna deras anpassningsförmåga till cortex, vilket gör dem mycket mer tolererbara och gör det möjligt att förutse utökade inspelningar som en del av framtida människa/maskin-gränssnitt.

Det franska företaget Panaxium utvecklar microECoG-elektroder. Som en del av ett samarbetsprojekt har Panaxium designat en 4x2 cm, 6 mikron tjock elektrod bestående av 128 elektroder (28 500 µm elektroder, 96 30 µm diameter mikroelektroder organiserade som tetroder och 4 referenselektroder) för klinisk användning på människor. Syftet med denna studie är att utforska säkerheten och kvaliteten på signaler som samlas in av Panaxium microECoG under vaken kirurgi för hjärngliom. Inspelningen kommer att utföras med hjälp av ett högpresterande EEG-system CE-märkt för medicinskt bruk på människor.

Elektroden kommer att placeras på den kortikala ytan och omplaceras var 90:e sekund för att ta prov på hela den exponerade hjärnytan. Under kartläggningsfasen för kortikal elektrisk stimulering kommer elektroden att lämnas vid kanten av fältet för att upptäcka epileptiska urladdningar inducerade av stimulering. Efter resektion kommer en ny registrering av den kvarvarande kortikala ytan att göras för att kontrollera om det finns kvarstående elektriska anomalier. Operationerna och inspelningarna kommer att utföras i 3 centra av neurokirurger med expertis inom hjärntumörer och vaken kirurgi: Hôpital Sainte-Anne/GHU Paris), Hôpital Pietié-Salpêtrière, Hopital Fondation Adolphe de Rostschild. Hos de sista 10 patienterna kommer Panaxium microECoG att jämföras med en makroelektrod för kliniskt bruk.

Det primära effektmåttet kommer att vara förekomsten av allvarliga biverkningar på grund av användningen av Panaxium-mikroelektroder under operationen och de följande fyra dagarna: kortikal lesion vid elektroden, infektion, blödning, aseptisk meningit, neurologiskt underskott på grund av användningen av elektroden, dödsfall . Sekundära utvärderingskriterier kommer att vara kvaliteten på inspelningar som möjliggörs av Panaxium microECoG (signal-brusförhållande som reflekterar signalkvalitet, elektrodimpedans under operation som reflekterar teknisk kvalitet, detektering av snabb rippel (100-250 Hz) och snabb rippel (250-600) Hz) svängningar), endast möjlig med högpresterande registreringsapparater, förmåga att registrera spontan epileptisk aktivitet (spikar och motsvarande) eller direkt postelektrisk stimulering (efter urladdningar)) och praktisk användning som uppfattas av neurokirurger. Slutligen, som en undersökande studie för framtida användningar av dessa elektroder, kommer vi att undersöka deras förmåga att registrera multi-unit aktivitet (aktionspotentialer från enstaka neuroner) och korrelationen mellan registrerad aktivitet och tumörinfiltration, såväl som lokal oncometabolite koncentration.