مكان يابي كانون صرع با استفاده از داده هاي همزمان ثبت شده EEG-FMRI

Localization of Epileptic Focus Using Simultaneously Acquired EEG-FMRI Data

صرع اختلال سيستم عصبي مركزي (اختلال نورولوژيكي) است كه در آن فعاليت سلول‌هاي عصبي در مغز، مختل و به تشنج منجر مي‌شود. بيشتر افراد مبتلا با استفاده از داروهاي مناسب حملات خود را كنترل مي‌كنند؛ اما متأسفانه هميشه درمان دارويي پاسخگو نيست و عده‌اي از اين افراد به‌ناچار درمان جراحي را مي‌پذيرند. مسئلۀ اصلي در اين نوع جراحي و يا هر نوع جراحي ديگر مغز كه در آن لازم باشد جراح بخش‌هايي از بافت مغز را تخريب و يا خارج كند، خودداري از تخريب بافت‌هاي سالم و حياتي نزديك محل جراحي است. در واقع شناسايي محل دقيق كانون‌هاي صرع موجود در كورتكس بسيار مهم است؛ بنابراين نظر به اينكه عامل موفقيت در درمان اين بيماري تعيين دقيق كانون مولد صرع است، الگوريتم‌هاي مختلفي براي مكان‌يابي منابع مغزي و درنتيجه تعيين دقيق كانون مولد صرع ارائه شده است؛ ولي تا كنون هيچ‌ يك نتوانسته‌اند راه‌حل مناسبي براي حل اين مشكل در دنياي پزشكي ارائه دهند. با توجه به اينكه سيگنال EEG، اطلاعات زماني مناسب و fMRI، اطلاعات مكاني دقيق‌تري دارند، اميد است با تركيب دو مداليته عملكرد بهتري به دست آيد. در اين مقاله در ابتدا سعي شده است آرتيفكت‌هاي موجود حاصل از گراديان روي EEG، حذف و با مكان‌يابي منابع مغزي، سيگنال درون اسكنر و خارج آن مقايسه و ارزيابي شود. سپس با پردازش همزمان EEG-fMRI و استفاده از قيودي مستخرج از اطلاعات زماني EEG به تحليل fMRI و مكان‌يابي كانون‌ها با مدل GLM پرداخته شده است. مطالعه بر 10 بيمار صرعي موضعي مقاوم به دارو انجام شد كه در مركز نقشه‌برداري مغز ايران از آنها ثبت داده شده‌اند. نتايج روش پيشنهادي نسبت به روش‌هاي ارائه‌شده تا كنون حاكي از بهبود چشمگير درستي مكان‌يابي است.

Affecting daily lives of millions of people, Epilepsy is a common central nervous system (neurological) disorder where cell activity in the brain is disturbed, causing recurrent seizures. Epilepsy can be treated commonly by medications. Be that as it may, medications do not always work as one may hope, and thus, some patients tend to resort to surgeries. The primary challenge in such surgeries, and by extension any other surgery where some part of brain may need to be disabled, disconnected or removed, is managing to pose no threat to the critical healthy textures adjacent or close to the part being operated on. Therefore, the precise localization of epileptic focus is a matter of vital importance in treating this condition. Various algorithms have been proposed to localize the brain sources and thus to determine the epileptic focus; however, none has yet been able to offer a solution to effectively address this issue. With EEG signal containing temporal information and fMRI carrying spatial information, it is hoped that the combination of the two can yield optimal results. In this research, we first remove the artifacts caused by EEG gradients, and proceed to study the signal in and outside the scanner by localizing the brain sources. The simultaneous processing of EEG-fMRI enables us to make use of the temporal information in EEG to analyze fMRI. Epileptic foci are finally localized based on GLM method. This study has been conducted on 10 medication-resistant patients with epilepsy whose data was recorded in Iran National Brain Mapping Centre. The results suggest a significant improvement in localization accuracy compared to existing methods in the literature.