The effect of experimental and modeling parameters on combined EEG/MEG source analysis and transcranial electric stimulation optimization of somatosensory and epilepsy activity
Authors: Αντωνακάκης Μάριος 
Published: January 2024

Εισάγονται νέες πειραματικές παράμετροι και παράμετροι μοντελοποίησης για τη διερεύνηση των επιδράσεων στη συνδυασμένη ηλεκτροεγκεφαλογραφία (HEΓ) και μαγνητοεγκεφαλογραφία (ΜΕΓ) - ανάλυση πηγής ΗΜΕΓ και βελτιστοποίηση της διακρανιακής ηλεκτρικής διέγερσης (ΗΔ) της σωματοαισθητικά προκλητής και επιληπτικής δραστηριότητας. Μετρώνται ταυτόχρονα δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των σωματοαισθητικά προκλητών δυναμικών (ΣΠΔ) και πεδίων (ΣΠΠ) που προκαλούνται από διαφορετικούς τύπους διέγερσης για ομαδικές έρευνες ευαισθησίας και αυθόρμητες μετρήσεις ΗΕΓ και MEG για την προεγχειρητική διάγνωση της επιληψίας. Κατασκευάζονται εξατομικευμένα μοντέλα αγωγών όγκου κεφαλής πεπερασμένων στοιχείων για την επίλυση του εμπρόσθιου προβλήματος της ανάλυσης πηγής. Για τον σκοπό αυτό, εισάγεται μια οιονεί αυτόματη διαδικασία επεξεργασίας εικόνας, συνδυάζοντας μαγνητικές τομογραφίες T1 και T2. Για τη ρεαλιστική μοντελοποίηση των αγώγιμων ιδιοτήτων του εγκεφάλου χρησιμοποιείται η απεικόνιση τανυστή διάχυσης. Η αγωγιμότητα του κρανίου βαθμονομείται μεμονωμένα λόγω της υψηλής μεταβλητότητας μεταξύ των υποκειμένων και της επιρροής της στις ανακατασκευές πηγής ΗΕΓ και ΗΜΕΓ. Παρουσιάζεται επίσης πώς οι διαφορετικοί τύποι διέγερσης, τα μοντέλα κεφαλής και οι τρόποι μέτρησης (ΗΕΓ, ΜΕΓ ή ΗΜΕΓ) επηρεάζουν την ανακατασκευή πηγής της απόκρισης ΣΠΔ/ΣΠΠ στα 20 ms μετά την διέγερση (P20/N20) και τη στόχευση στη βελτιστοποίηση πολυκαναλικών ΗΔ. Διερευνάται μη επεμβατικά η μεταβλητότητα της αγωγιμότητας και του πάχους του κρανίου μεταξύ των υποκειμένων με την ηλικία. Τέλος, αξιολογείται η ανάλυση πηγής ΗΜΕΓ με ρεαλιστικά μοντέλα κεφαλής που περιλαμβάνουν διατρήσεις κρανίου για την προεγχειρητική διάγνωση ενός ασθενούς με επιληψία ανθεκτική στα φάρμακα. Η βελτιστοποιημένη ΗΔ διερευνάται ως εναλλακτική λύση της χειρουργικής επέμβασης για την καταστολή των επιληπτικών κρίσεων.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το ΜΕΓ σταθεροποιεί τη θέση P20/N20 και το ΗΕΓ συμβάλλει στον προσδιορισμό του προσανατολισμού της πηγής. Η συμπληρωματικότητα των δύο τρόπων στο ΗΜΕΓ μπορεί να αξιοποιηθεί βάσει λεπτομερών και εξατομικευμένων μοντέλων κεφαλής. Στη συνέχεια, αναφέρεται ότι οι βελτιστοποιημένες συναρμογές ηλεκτροδίων ΗΔ επηρεάζονται από τη συνιστώσα προσανατολισμού P20/N20. Για τη μοντελοποίηση της κεφαλής, παρουσιάζεται ότι η μεταβλητότητα της αγωγιμότητας και του πάχους του κρανίου μεταξύ των υποκειμένων είναι μεγάλη και θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στην ανάλυση της πηγής και του TES. Από την άποψη αυτή, η ηλικία των υποκειμένων και το πάχος του κρανίου σχετίζονται σημαντικά με την αγωγιμότητα του κρανίου. Για την προεγχειρητική αξιολόγηση της επιληψίας, η ανάλυση πηγής ΗΜΕΓ με βαθμονομημένα και ανισοτροπικά μοντέλα κεφαλής υποδεικνύει εστιακή φλοιώδη δυσπλασία (ΕΦΔ) στην έναρξη της αιχμής των επιληπτικών αιχμών. Τα απλοποιημένα μοντέλα κεφαλής, η χρήση μίας μόνο μεθόδου ή τα χρονικά σημεία κοντά στην αιχμή αιχμής προκαλούν μη αμελητέες επιδράσεις στον προσδιορισμό της ΕΦΔ. Τέλος, οι αλλαγές στη μοντελοποίηση της κεφαλής αντανακλούν σημαντικές επιδράσεις στη βελτιστοποιημένη ΗΔ και στη ροή των εγχυόμενων άμεσων ρευμάτων προς το ΕΦΔ.