OPM MEG i preoperativ kartläggning för patienter med epilepsi

1. BAKGRUND

   Magnetoencefalografi (MEG) är en icke-invasiv hjärnavbildningsteknik som erbjuder unik, icke-redundant klinisk information vid planering av kirurgi för patienter med epilepsi. MEG-data används för att lokalisera den interiktala aktiviteten, vilket i sin tur kan hjälpa till att formulera hypoteser om lokalisationen av anfallsutlösningszonen. Bättre resultat är förknippade med tidigare kirurgi (dvs. när ett barn är yngre) och med bättre bevarande av funktionellt vävnad. Aston IHN har erbjudit en MEG-tjänst till barn och vuxna som väntar på neurokirurgi i två decennier.

   MEG fungerar genom att mäta de magnetfält som indikerar de elektriska signaturerna från neurala populationer som agerar synkront. Den etablerade MEG-teknologin förlitar sig på kryogen kylning av sensorerna för att uppnå mycket hög känslighet, och därför är traditionella MEG-enheter omfattande med en stel hjälm och även dyra att driva. Patienten måste hålla sig mycket stilla under inspelningen, vilket kan vara obekvämt, särskilt för barn. Dessutom är majoriteten av MEG-systemen världen över utformade för vuxenstorlek på huvud och ger dåliga signal-till-brus-förhållanden hos yngre patienter.

   Det finns en ny generation av MEG-system som kallas OPM-MEG-system. Med en annan sensordesign fungerar dessa "bärbara" enheter vid eller nära rumstemperatur och använder en lättviktshjälm eller hatt som kan låta patienten röra sig under inspelningar och kan anpassas efter storlek för vilken ålder som helst. I teorin lovar OPM-MEG bättre datakvalitet, eftersom sensorerna är närmare huvudet (vilket ökar signalen) och kan förbättra effektiviteten av MEG som ett prekirurgiskt diagnostiskt verktyg genom att öka den spatiala upplösningen och detektionen av interiktala urladdningar.

   Syftet med denna forskning är att möjliggöra en direkt jämförelse av OPM-MEG med traditionell (kryogen) MEG, så att det kan fastställas om den nya OPM-MEG-teknologin erbjuder samma fördelar för patienter. Specifikt är syftet att spela in data på båda enheterna för en liten serie på 20 fall och att utveckla parallella analysrutiner för att jämföra noggrannheten hos resultaten från varje enhet.

2. MOTIVERING OPM-MEG-enheter använder en annan sensorteknologi än traditionella kryogena MEG-system; dessutom placeras sensorerna närmare hårbotten och i en mindre tät konfiguration. Det finns ytterligare variationer i sensoregenskaper som signal-till-brus-förhållande som, i kombination med variationer i sensorplacering, kan förändra detekterbarheten av hjärnsignaler. Dessutom förlitar sig tolkningen av MEG-data på analysprogramvarupipeliner, varav de allra flesta har utvecklats för kryogen MEG.

Innan OPM-MEG kan valideras fullt ut för kliniskt arbete med patienter är det nödvändigt att etablera motsvarande datainspelnings- och dataanalyspipeliner som möjliggör direkt jämförelse mellan resultaten från varje mätteknik. Specifikt för prekirurgiska MEG-mätningar hos patienter med epilepsi är det viktigt att veta om OPM-MEG kan replikera eller förbättra den spatiala noggrannheten och signalkänsligheten hos kryogen MEG vid identifiering av interiktala abnormiteter i hjärndata som kan hjälpa till att identifiera den epileptogena källan.

Teoretiska studier tyder på att OPM-MEG bör erbjuda tillräcklig känslighet, men det finns en brist på tillgängliga patientdata för att möjliggöra utvecklingen av realistiska databehandlingspipeliner för en systematisk jämförelse mellan de två typerna av system. Denna studie syftar därför till att samla in en fallserie av dataset där samma patient har deltagit i en MEG-inspelning på både ett traditionellt kryogent MEG-system och ett nytt OPM-MEG-system. Dessa data kommer att användas för att förfina databehandlingspipeliner, utforska patientupplevelsen och genomföra en initial jämförande studie mellan de två systemen.

Detta arbete är värdefullt för patienter, eftersom om OPM-MEG befinns vara minst likvärdig med traditionell kryogen MEG erbjuder det för det första en mycket mer ergonomisk, bekväm inspelningsmiljö där patienter kan röra sig istället för att vara i en begränsad position. För det andra kan hjälmen som hyser sensorerna enkelt justeras för att passa barn i alla åldrar, vilket innebär att MEG kan bidra till prekirurgiska utvärderingar hos de yngsta patienterna som för närvarande inte passar i ett traditionellt system. Slutligen är OPM-MEG-system, som inte kräver kryogen kylning, mycket billigare att driva än de traditionella MEG-systemen och därmed potentiellt mer kostnadseffektiva. Sammanfattningsvis har OPM-MEG potentialen att gynna mycket större antal patienter än traditionell kryogen MEG.