難治性てんかん患者における発作開始ゾーンの局在化方法研究

2024-06-11 Tue
近年来、がんこな間作性てんかん (refractory epilepsy) は医学界から注目されています。このてんかんは、適切な抗てんかん薬による治療を2回受けても、重度のてんかん発作が継続する状態と定義されています。薬物治療が無効な患者の場合、てんかん発作の起源領域 (seizure onset zone、SOZ) を正確に特定し、その領域を切除または破壊する治療法は治癒につながる可能性があります。しかし、米国では薬物難治性てんかん患者に対する一般的な手術評価法は、立体定位脳波 (stereoelectroencephalography、SEEG) 電極を用いて異なる脳領域のてんかん活動をモニタリングすることですが、この方法では十分な数のてんかん発作を検出する必要があり、患者は数日から数週間の入院モニタリングが必要となります。さらに、SEEGモニタリングを完了しても、SOZの正確な特定は保証されません。したがって、SOZをより正確に特定する方法を研究することは重要な意義があります。
この論文の主要著者には、Alexander G. Yearley、Elliot H. Smith、Tyler S. Davis、Daria Anderson、Amir M. Arain、John D. Rolstonが含まれ、それぞれハーバード医学校 (Harvard Medical School)、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院 (Brigham and Women’s Hospital)、ユタ大学 (University of Utah)、シドニー大学 (University of Sydney) に所属しています。この論文は「Journal of Neurosurgery」に掲載され、オンライン公開日は2024年5月24日です。この研究の目的は、SEEGの電極記録からてんかん発作間の間代てんかん形放電 (interictal epileptiform discharges、IEDs) を特定および特徴付け、さらにIEDの伝播方向性を利用してSOZを特定する計算手法の開発です。
研究方法研究参加者この研究では、2019年から2021年の間にユタ大学で薬物難治性てんかん患者15名のSEEG記録を行いました。研究への組み入れ基準は、少なくとも16時間のSEEG記録と対応する軌跡画像の取得でした。患者はてんかん焦点を特定するために2日から8日間の神経モニタリングを受けました。電極の植え込みは、術前SEEGの仮説に基づいて多学科チームで検討され、決定されました。術前仮説SOZは特定の領域に集中していると考えられ、これらの領域には事前の脳波、術前画像、発作症状、神経心理学的所見に基づき電極が植え込まれました。さらに、病変のある患者では、その病変がてんかん発作の原因と考えられる場合、その周辺の皮質もてんかんの潜在的発生源として サンプリングされました。
IED検出と伝播波の定量化研究では15名の患者の継続的なSEEG記録からIEDを検出し、改良されたピーク検出アルゴリズムを用いてIEDを特定しました。IEDは少なくとも5チャンネルで6ミリ秒の窓内にピークが検出される必要があり、そうでない場合は偶発的なノイズと見なされました。IEDの検出は、国際臨床神経生理学会(International Federation of Clinical Neurophysiology)の基準に従いました。
IED伝播波の性質を確認するため、研究では3つの測定方法を使用しました。電極間のユークリッド距離、軌跡画像から決定された軸索経路の長さ、電極間の接続確率です。IED伝播速度を計算することで、IEDが伝播波の基準を満たすかどうかも定量化されました。
IEDとSOZの空間的関係SOZは、連続的なSEEG記録におけるてんかん活動に基づき臨床神経学者によって定義されました。SOZの範囲を評価するため、この研究では0mm、10mm、20mm、30mmの4つの異なるSOZ定義を使用して感度分析を行いました。一方、IEDの伝播経路は、SEEG電極接点での時間順序から決定され、各IEDの検出は「3連」(triplets)と呼ばれる機能単位に分割されました。各3連は同一IEDを検出した3つの連続する接点で構成されます。3連の頻度と分布を分析することで、IEDがSOZを通過する割合とその経路が調査されました。
研究結果研究では、患者あたり平均23.2時間のSEEG データが記録され、中央値(範囲)22.6(4.4-183.9)個/時間のIEDが検出されました。平均して61.8%のIEDが伝播波の特性を示し、IED伝播波の中央値伝播速度は、ユークリッド距離に基づいて44.5 cm/s、軸索経路長に基づいて126.1 cm/sでした。SOZの位置の定義によって、IEDがSOZを通過する割合に有意な差が見られました。最も狭い定義(0mm)では、患者中央値で17.4%のIEDがSOZに由来し、全経路上で20.8%がSOZを通過していました。一方、最も広い定義(30mm)では、SOZに由来するIEDの割合は62.1%に増加しました。
高頻度の3連はSOZを伝播する可能性が高く、高頻度の全ての3連がSOZを通過するIEDに含まれていました。さらに回帰分析の結果、1時間あたりのIED検出数が多い、IED伝播波の割合が高い、3連頻度が高い患者ほど、IEDがSOZに局在する可能性が高いことがわかりました。
結論と意義計算手法を用いることで、てんかん患者の臨床SEEGデータからIEDを効果的に検出し、それらをSOZの初期定義と関連付けることができました。IEDとSOZの位置関係はばらつきがあるものの、IED伝播波の割合が高い患者ではIEDがSOZに有意に局在する可能性が高くなりました。3連解析はIEDのSOZ通過経路と非通過経路を区別するのに役立ち、これらの発見はSOZマッピングの生物マーカーとなる可能性があります。
この研究は、IED解析を臨床ワークフローに組み入れる可能性を示しており、てんかん発作領域のモニタリング時間と植え込み電極数を減らすことで、このハイリスク患者集団に積極的な影響を与える可能性があります。今後、より大規模な集団でこれらの手法を検証し、IED特性と臨床アウトカムの関係を調査する必要があります。この研究は、SOZ特定におけるIED検出とその伝播波の有用性を裏付けるものです。