Surface and Deep EEG Correlates of Surgical Outcome in Temporal Lobe Epilepsy
Authors: Lieb Jeffrey P. , Engel Jerome , Gevins Alan , Crandall Paul H. 
Published: November 2007

Summary: Interictal and ictal EEG characteristics derived from limited surface montages and medial temporal lobe sites were compared with long‐term seizure relief following anterior temporal lobectomy in 52 epileptics. Patients were classified into one of four surgical outcome groups, ranging from seizure free to no clinical improvement. For each patient, interictal records were analyzed according to deep and surface spike characteristics and background activity. Ictal records were analyzed according to the proportion of episodes initiated in a unilateral or bilaterally synchronous fashion, the proportion of surface or deep onsets, the variability of onset location, and the morphology of seizure onsets. Interictal EEG variables that correlated with surgical outcome included: (a) various types of bilaterally synchronous surface/deep spikes; (b) diffuse background slowing; (c) sharp waves; and (d) the presence of multiple independent deep spike patterns in the lobe chosen for resection. Relevant ictal EEG variables included: (a) episodes initiated in a bilaterally synchronous fashion; (b) variability in seizure onset location; (c) the proportion of precisely focal onsets from deep sites; (d) the proportion of surface onsets: and (e) the proportion of onsets from the side chosen for resection. Multivariate analysis of these data with linear, stepwise, discriminate analysis and adaptive, nonlinear. distribution‐free pattern recognition demonstrated that: (a) both interictal and ictal EEG characteristics can independently predict surgical outcome at levels significantly better than chance; (b) ictal and interictal EEG data contain non‐redundant information for making such predictions; and (c) nonlinear pattern recognition techniques are capable of deriving the most accurate rules for predicting the effects of surgery.RÉSUMÉLes données EEG intercritiques et critiques re‐cueillies à partir (a) de montages de surface limites et (b) de régions situées sur la partie médiane du lobe temporal ont été compareées avec les rémissions prolongées de crises qui ont été obtenues à la suite de lobectomie temporale antérieure chez 52 épileptiques. Les patients ont été classes en 4 groupes évolutifs post‐opératoires allant de la suppression des crises jusqu ‘à leur persistance inchingée. Pourchaque patient: 1o les tracés intercritiques ont été analysés en fonction (a) des caractéristiques des pointes superficielles et profondes et (b) de l'activite fon‐damentale; 2o les tracés critiques ont été analysés en fonction (a) de la proportion des épisodes à début superficiel ou profond, (b) de la variabilityé du siège du début, et (c) de la morphologie de ce début. Les variables EEG intercritiques en corrélation avec les résultats post‐opératoires ont comporté: (a) dfférents types de pointes “surface/profondeur” bilatérales synchrones, (b) le ralentissement diffus du rythme de fond, (c) des pointes lentes, et (d) des pointes multiples et indépendantes dans le lobe choisi pour la résection. Les variables EEG critiques ont comporte: (a) des épisodes débutant de faĉon bilatérale et synchrone, (b) la variabilityé du siége du début des crises, (c) la proportion des débuts focaux précis dans la profondeur, (d) la proportion des débuts en surface, et (e) la proportion des débuts du côte choisi pour la résection.Une analyse particulierèment sophistiquee de ces donndée a démontré que: (a) les caractéristiques EEG intercritiques aussi bien que critiques peuvent indépendamment prédire l''évolution post‐opératoire avec un niveau de signification meilleur que celui de la chance; (b) les données critiques et intercritiques contiennent des informations non redondantes pour effectuer pareille prediction; et (c) les techniques non linéaires de reconnaissance de forme sont capables de dériver les régies les plus exactes pour prédire les effets de la chirurgie.RESUMENSe compararon las characterísticas electroencefalo‐gráficas interictales e ictales en 52 pacientes que habian sufrido una lobectomía temporal anterior a causa de su epilepsia y que habian mostrado mejoria notable y crónica. Para ello se usaron montajes superficiales y otros montajes que utilizaban electrodos situados en la región media del lóbulo temporal. Los pacientes fueron clasificados en grupos del 1 al 4 según el resultado quirúrgico oscilando entre “grupo libre de ataques” y “sin mejoria clínica”. Los registros interictales de cada paciente fueron analizados en lo que respecta a las puntas observadas en profundidad y en superficie y a la actividad de fondo. Los registros ictales fueron analizados de acuerdo con la proporción de crisis iniciadas de una manera unilateral o bilateral sincrónica, la proporción de comienzos superficiales o profundos, la variabilidad del lugar de comienzo de los ataques y la morfologia de los mismos. Las variables electrograficás interictales que se correlacionaron con el resultado quirurgico fueron: (a) varios tipos de puntas superficie/profundidad sincronas bilateralmente; (b) enlentecimiento difuso de la actividad de fondo; (c) ondas agudas; y(d) presencia de múltiples puntas profundas independientes en el lóbulo elegido para resec‐ciön. Las variables ictales relevantes incluyeron: (a) episodios iniciados de un modo bilateralmente sincrono; (b) variabilidad en el origen focal de las crisis; (c) proporción de crisis exactamente focales originadas en lugares profundos; (d) proporción de comienzos superficiales; y (e) proporción de comienzos en el lado elegido para resección. El análisis con múltiples variables de estos datos, tanto de forma lineal escalonada como adaptativa y no lineal, y reconocimiento de la distribución de un partón libre demostraron que: (a) tanto las caracteristicas interictales como ictales de los EEG pueden predecir de modo independiente el resultado quirúrgico mejor que el azar; (b) los datos EEG ictales e interictales no contienen datos redundantes al hacer esa predicción; y (c) las técnicas de reconocimiento de un partón no lineal son capaces de originar las reglas más precisas para predecir los resultados de la cirugia.ZUSAMMENFASSUNGInteriktale und iktale EEG‐Charakteristika, die von begrenzten Oberflächenmontagen und mittleren Temporallappengegenden erhalten wurden, wurden mit dem Langzeitverlauf nach vorderer temporaler Lobektomie bei 52 Epileptikern verglichen. Die Patienten wurden in 4 Gruppen eingeteilt, die von anfallsfrei bis “ohne klinische Besserung‘” reichten. Bei je dem Patinten wurden Spike‐Charakteristika der interiktalen Tiefen‐ und Oberflachen‐EEG‐Ableitung sowie die EEG‐Hintergrundsaktivität analysiert. Die iktalen Ableitungen wurden hinsichtlich ihrer Anteile an uni‐lateraien Oder bilateral synchronen Muster analysiert, sowie hinsichtlich eines oberflachlichen oder Tiefenbeginns, der Variabilität des Ortes sowie der Morphologie des Anfallsbeginns. Folgende interiktale EEG‐Variablen korrelierten mit der chirurgischen Klassifikation: (a) verschiedene Typen bilateral synchroner Oberflachen/Tiefenspikes, (b) diffuse Hintergrundsverlangsamung, (c) sharp waves, und (d) die Gegen‐wart multipler unabhängiger Tiefenspikes in dem zur Resektion ausgewählten Lappenanteil. Die wesentlichen iktalen EEG‐Variablen waren (a) Episoden mit bilateral synchronem Beginn, (b) Variabilität im Ort des Anfallsbeginns (c) der Anteil von exakt fokalem Anfallsbeginn in tiefen Gegenden, (d) der Anteil von oberflächlichen Anfallsbeginn sowie, (e) der Anteil von Anfallsanfängen auf der Seite, die für die Resektion ausgewähl wurde. Eine multivariate Analyse dieser Daten mit schrittweiser linearer Diskriminan‐zanalyse und adaptivem nichtlinearem verteilungs‐freiem Pattern recognition zeigte daß (a) sowohl interiktale als auch iktale EEG‐Charakteristica das Ergeb‐nis der chirurgischen Intervention voraussagen kon‐nen, (b) daß iktale und interiktale EEG‐Daten eine nicht‐redundante Information enthalten, um solche Voraussagen zu treffen, und (c) daß nicht lineare Mustererkennungstechniken es ermöglichen, genaue Regeln zur Vorhersage des chirurgischen Ergebnisses aufzustellen.