The Merits of MEG in Children: A Noninvasive Means to Refine Epilepsy Localization No other modality combines high spatial and temporal resolution so well Early recognition of “surgically remediable” epilepsy is critically important. Children usually present with generalized clinical and EEG seizures, and on initial evaluation they may not be considered surgical candidates. Pediatric patients often experience very subtle seizures, even more so for focal seizures. Several papers have demonstrated good surgical outcome in pediatric patients who had focal brain lesions detected on imaging but had generalized EEG abnormalities.1-3 When other neurophysiological tests or imaging studies hint that there may be a focal origin, magnetoencephalography (MEG) can identify the origin of the patient’s epilepsy.
MEG has been found valuable for better localization of abnormal cortical areas, particularly when multifocal or diffuse abnormalities have been recorded on EEG.4-8 In more than 50 percent of patients with nonlocalizing video EEG evaluations, MEG identifies resectable cortical regions.4 Results of the MEG source localization process are co-registered to the patient’s MRI with an accuracy of 3-4 mm (see example in Figure 1).
Figure 1. Findings in a 22-month-old with tuberous sclerosis type 2 and infantile spasms. Previous video EEG monitoring had shown sharp waves in the vertex and parasagittal regions and nonlocalizable seizures. In MEG recordings, interictal epileptiform discharges were found over the posterior quadrants bilaterally (right:left = 4:1) and were especially concentrated in the right temporo-occipital region. (Each yellow circle shows the location of an individual epileptic discharge.)
Satisfactory recordings are routinely obtainable — even in infants
At Cleveland Clinic Children’s, MEG testing is done without sedation. The apparatus is not claustrophobic, and a parent can remain with the child throughout the exam.9 Continuous head position monitoring and specialized spatiotemporal filtering compensate for patient movement and artifacts, as illustrated by the findings presented in Figure 2.
Figure 2. Although artifacts can contaminate MEG recordings, just as with EEG, patient position is monitored and corrected for 100 times per second, and special spatiotemporal filtering (tSSS filtering) eliminates signals coming from outside the head. These data are from a child who did not sleep during the recording and frequently moved his limbs and torso, producing artifacts, as shown in panel A. The signal after routine tSSS filtering has a high signal-to-noise ratio, allowing accurate source localization. While many of our youngest epilepsy patients have generalized seizures and therefore seem not to be good candidates for surgery, the superior temporal and spatial resolution of MEG can reveal focal regions of epileptogenicity, thereby altering treatment. The most commonly appreciated challenges to infant MEG are (1) the signal attenuation associated with increased scalp-to-sensor distance and (2) the artifact and location uncertainty created by patient movement. Because these patients are so young, they are unable to follow instructions to remain still, and their small head size allows for considerable range of movement within the relatively large sensor helmet of the whole-head MEG systems now available.
Today, technological advances in MEG have ameliorated the problems accompanying infant recordings, and our laboratory uses the following procedures to optimize the recording environment and signal quality: •Post-processing to separate noise sources and eliminate artifacts •Continuous head position monitoring and movement compensation •Procedures for comforting the baby and facilitating recordings
These and other improvements have made it possible to record satisfactory MEG studies with epileptic abnormalities in 100 percent of our infant population without sedation or complication, using the conventional adult apparatus.
Cleveland Clinic’s MEG lab has obtained MEG recordings in 18 infants (i.e., < 2 years old); the youngest was only 6 months old. In a study of our infant MEG patients published in 2017,10 epileptic abnormalities were captured with findings that inform the therapeutic decision even more often than in adults.
Strengths and advantages of MEG
Cleveland Clinic has performed more than 1,800 MEG scans to identify the epileptogenic zone for presurgical evaluation, with almost 600 of those in children. There is no exposure to radiation or magnetic fields, and likewise no loud noises or disturbances during recording. Moreover, since MEG is unaffected by previous neurosurgical procedures or other alterations of anatomy that distort scalp EEG signals, the accuracy provided by MEG is especially useful in patients with skull defects. Figure 3 shows results of MEG studies in a patient who had undergone two previous neurosurgeries, demonstrating the compensation for change in the patient’s position.
Figure 3. Studies in a 6-year-old boy with a history of Sturge-Weber syndrome, mild left hemiparesis and seizures since age 6 months who had undergone two previous surgeries in the right parietal region. Despite the fact that children’s smaller heads do not fill the recording helmet, there is no loss of MEG sensitivity. MEG studies are usually performed with the head pushed to each side of the helmet for half the recording time (A and B) while the system corrects for head position 100 times per second. The results of dipole localization show a tight cluster in the right superior and middle frontal gyrus, accurately localized irrespective of the multiple skull defects that can be seen on the MRI (C). (Yellow circles show the location of epileptic discharges, and the attached tails indicate the direction of current flow.)
MEG is a noninvasive test that directly records neuronal function using a whole-head sensor array that localizes both normal and abnormal activity — especially epileptic activity. It combines anatomic and functional information. The results of MEG recordings can be presented as functional images, fitted to the patient’s MRI anatomic images, thereby aiding significantly with localization for surgical planning. By employing MEG, clinicians can obtain high spatial and high temporal resolution, a combination that no other modality for studying the brain currently offers.
Dr. Burgess will speak on the use of MEG to localize epileptiform patterns on scalp EEG in one of the sessions at the CME/MOC-certified Cleveland Clinic Epilepsy Update & Review Course, to be held in Cleveland Sept. 22-24, 2018. For information and registration, visit ccfcme.org/epilepsyupdate18.
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Dr. Burgess ([email protected]) is Director of the Magnetoencephalography Laboratory in Cleveland Clinic’s Epilepsy Center. He is also President of the American Clinical MEG Society.
Dr. Gupta ([email protected]) is Section Head of Pediatric Epilepsy in Cleveland Clinic’s Epilepsy Center and Cleveland Clinic Children’s. https://consultqd.clevelandclinic.org/the-...ilepsy%20courseI meriti di MEG nei bambini: non invasivi mezzi per raffinare Epilessia Localizzazione Nessun altra modalità combina l'alta risoluzione spaziale e temporale così bene il riconoscimento precoce di epilessia “chirurgicamente rimediabile” è di fondamentale importanza. I bambini di solito presentano con crisi epilettiche generalizzate clinici e EEG, e sulla valutazione iniziale che non possono essere considerati candidati alla chirurgia. Pazienti pediatrici spesso colpite da crisi molto sottili, ancora di più per crisi epilettiche focali. Diversi studi hanno dimostrato buon risultato chirurgico nei pazienti pediatrici che hanno avuto lesioni cerebrali focali rilevati all'imaging ma avevano generalizzata EEG abnormalities.1-3 quando altri test neurofisiologici o studi di imaging suggerimento che ci possa essere un origine focale, magnetoencefalografia (MEG) in grado di identificare il l'origine di epilessia del paziente.
MEG è stato trovato utile per localizzare meglio anormali aree corticali, in particolare quando le anomalie multifocali o diffuse sono stati registrati su EEG.4-8 In più del 50 percento dei pazienti con nonlocalizing valutazioni di video EEG, MEG identifica resecabili corticale regions.4 Risultati di il processo di localizzazione sorgente MEG sono co-registrato MRI del paziente con una precisione di 3-4 mm (vedi esempio in figura 1). 18-NEU-4772-Pediatric-MEG Fig1 Figura 1. I risultati in 22 mesi con tuberosa sclerosi tipo 2 e spasmi infantili. Precedente monitoraggio video EEG aveva mostrato taglienti onde nel vertice e regioni parasagittali e convulsioni localizzabile. Nelle registrazioni MEG, scarichi epilettiformi interictali stati trovati nei quadranti posteriori bilateralmente (destra: sinistra = 4: 1) e sono stati concentrati soprattutto nella regione temporo-occipitale destra. (Ogni cerchio giallo mostra la posizione di una scarica epilettica individuale.)
Registrazioni soddisfacenti sono ottenibili regolarmente - anche nei neonati
a Cleveland Clinic per bambini, test MEG viene fatto senza sedazione. L'apparecchiatura non è claustrofobia, e un genitore può rimanere con il bambino durante il monitoraggio exam.9 posizione della testa continua e filtraggio spaziotemporale specializzato compensare il movimento del paziente e manufatti, come illustrato dai risultati presentati nella Figura 2. 18-NEU-4772-Pediatric-MEG Fig2
Figura 2. Sebbene artefatti può contaminare registrazioni MEG, proprio come con EEG, posizione del paziente viene monitorato e corretta per 100 volte al secondo, e speciali filtraggio spazio-temporale (Tsss filtraggio) elimina segnali provenienti dall'esterno della testa. Questi dati provengono da un bambino che non ha dormito durante la registrazione e spesso mosso le sue arti e del tronco, producendo manufatti, come mostrato nel pannello A. Il segnale dopo il filtraggio di routine Tsss ha un alto rapporto segnale-rumore, consentendo accurata localizzazione della sorgente . Mentre molti dei nostri pazienti con epilessia generalizzata più giovani hanno convulsioni e sembrano quindi di non essere buoni candidati per la chirurgia, la risoluzione temporale e spaziale superiore di MEG può rivelare regioni focali di epilettogenicità, alterando così il trattamento. Le sfide più comunemente apprezzate per bambino MEG sono (1) l'attenuazione del segnale associato a maggiore distanza cuoio-to-sensore e (2) il manufatto e la posizione incertezza creata dal movimento del paziente. Poiché questi pazienti sono così giovani, non sono in grado di seguire le istruzioni di restare immobile, e la dimensione della testa piccolo permette di notevole gamma di movimento all'interno del casco relativamente grande sensore dei sistemi MEG intera testa ora disponibili.
Oggi, i progressi tecnologici nel MEG sono migliorate le problematiche che accompagnano registrazioni infantile, e il nostro laboratorio utilizza le seguenti procedure per ottimizzare l'ambiente di registrazione e la qualità del segnale: • Post-processing per separare sorgenti di rumore e di eliminare gli artefatti • continuo monitoraggio della posizione della testa e la compensazione di movimento • procedure di conforto il bambino e facilitando registrazioni
Questi ed altri miglioramenti hanno permesso di registrare studi MEG soddisfacenti con anomalie epilettiche in 100 per cento della popolazione infantile senza sedazione o complicazione, usando l'apparato convenzionale adulto.
Laboratorio MEG di Cleveland Clinic ha ottenuto le registrazioni MEG in 18 neonati (cioè, <2 anni); il più giovane aveva solo 6 mesi di età. In uno studio delle nostre infantili pazienti MEG pubblicato nel 2017,10 anomalie epilettiche sono stati catturati con i risultati che informano le decisioni terapeutiche più spesso che negli adulti.
Punti di forza e vantaggi di MEG
Cleveland Clinic ha eseguito più di 1.800 scansioni MEG per identificare la zona epilettogena per la valutazione pre-chirurgica, con quasi 600 di coloro che nei bambini. V'è alcuna esposizione a radiazioni o campi magnetici, e similmente forti rumori o disturbi durante la registrazione. Inoltre, essendo MEG è influenzato da precedenti procedure neurochirurgiche o altre alterazioni anatomiche che distorcono segnali EEG cuoio capelluto, la precisione fornita da MEG è particolarmente utile nei pazienti con difetti cranio. Figura 3 mostra i risultati di studi MEG in un paziente sottoposto due neurosurgeries precedenti, dimostrando la compensazione per il cambiamento nella posizione del paziente. 18-NEU-4772-Pediatric-MEG Fig3
Figura 3. Studi in un bambino di 6 anni con una storia di sindrome di Sturge-Weber, lieve emiparesi sinistra e convulsioni fin dall'età di 6 mesi che avevano subito due interventi chirurgici precedenti nella regione parietale destra. Nonostante il fatto che le teste più piccole dei bambini non riempiono il casco di registrazione, non v'è alcuna perdita di sensibilità MEG. Studi MEG sono di solito eseguite con la testa spinta ad ogni lato del casco per la metà del tempo di registrazione (A e B), mentre il sistema corregge posizione della testa 100 volte al secondo. I risultati di localizzazione dipolo mostrano un cluster stretto nella giusta giro frontale superiore e medio, accuratamente localizzata indipendentemente difetti cranio multipli che può essere visto sul MRI (C). (Giallo cerchi mostrano la posizione delle scariche epilettiche, e le code allegate indicano la direzione del flusso di corrente.)
MEG è un test non invasivo che registra direttamente la funzione neuronale utilizzando una matrice di sensori whole-testa che localizza sia un'attività normale e anormale - attività particolarmente epilettica . Esso combina le informazioni anatomica e funzionale. I risultati delle registrazioni MEG possono essere presentate come immagini funzionali, dotate di MRI immagini anatomiche del paziente, facilitando così in modo significativo con la localizzazione per la pianificazione chirurgica. Impiegando MEG, i medici possono ottenere un'elevata spaziale e alta risoluzione temporale, una combinazione che nessuna altra modalità per studiare il cervello offre attualmente.
Dr. Burgess parlerà sull'uso del MEG per localizzare modelli epilettiformi sul cuoio capelluto EEG in una delle sessioni presso il Corso di Cleveland Clinic Epilessia Aggiornamento & Review CME / MOC-certificata, che si terrà a Cleveland 22-24 settembre 2018. per informazioni e iscrizioni, visitare ccfcme.org/epilepsyupdate18.
Riferimenti 1.Chugani HT, Shields WD, Shewmon DA. Spasmi infantili: I. PET identifica focale dysgenesis corticale in casi criptogenetica per il trattamento chirurgico. Ann Neurol. 1990; 27: 406-413. 2.Wyllie E, Lachchwani D, Gupta A, et al. Intervento chirurgico di successo per l'epilessia a causa di lesioni cerebrali precoci nonostante EEG generalizzate. Neurologia. 2007; 69: 389-397. 3.Gupta A, chirla A, Wyllie E, et al. Chirurgia dell'epilessia pediatrica nelle lesioni focali e anomalie elettroencefalogramma generalizzate. Pediatr Neurol. 2007; 37: 8-15. 4.Shibasaki H, Ikeda A, Nagamine T. L'uso della magnetoencephalography nella valutazione pre-chirurgica dei pazienti con epilessia. Clin Neurophysiol. 2007; 118: 1438-1448. 5.Knowlton RC. Il ruolo della FDG-PET, SPECT ictale, e MEG nella valutazione chirurgia dell'epilessia. Epilessia Behav. 2006; 8: 91-101. 6.Oishi M, S Kameyama, Masuda H, et al. Cluster singole e multiple di dipoli magnetoencefalografiche nell'epilessia neocorticale: importanza nella caratterizzazione della zona epilettogena. Epilepsia. 2006; 47: 355-364. 7.Shiraishi H, Ahlfors SP, Stufflebeam SM, et al. L'applicazione di magnetoencephalography nei pazienti con epilessia con picco diffusa o attività a onde lente. Epilepsia. 2005; 46: 1264-1272. 8.Agarwal N, Krishnan B, Burgess RC, Prayson RA, Alexopoulos AV, caratteristiche Gupta A. magnetoencefalografiche di displasia corticale nei bambini. Pediatr Neurol. 2018; 78: 13-19. 9.Shukla G, Kazutaka J, Gupta A, Mosher J, S Jones, Alexopoulos A, Burgess RC. Individuazione magnetoencefalografiche del focus epilettico nei bambini con elettroencefalografiche generalizzata (EEG) caratteristiche, ma le anomalie di imaging focali. J Child Neurol. 2017; 32: 981-995. 10.Shibata S, Mosher JC, Kotagal P, Gupta A, Alexopoulos AV, Burgess RC. Registrazioni magnetoencefalografiche nei bambini utilizzando una matrice di dimensioni standard: adeguatezza tecnica e resa diagnostica. J Clin Neurophysiol. 2017; 34: 461-468.
Dr. Burgess ([email protected]) è direttore del Laboratorio Magnetoencefalografia nel Centro Epilessia di Cleveland Clinic. È inoltre presidente della American Society Clinical MEG.
Il dottor Gupta ([email protected]) è Capo Sezione di Pediatric Epilepsy in Centro Epilessia di Cleveland Clinic e Cleveland Clinic per bambini. https://consultqd.clevelandclinic.org/the-...ilepsy%20course https://translate.google.it/?hl=it Google Traduttore
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