Epilepsie update nr15 Data integratie onderzoekstechnieken

E
p i l e p s i e
U
E Pilepsie
UPdate
p d a t e
-
n u m m e r
1 5
-
j a a r g a n g
4
-
f e b r u a r i
2 0 0 9
P
2
3
4
Inleiding
P
Casuïstiek
P
Over de auteur
Data-integratie
onderzoekstechnieken
Belangrijk hulpmiddel bij het afbakenen van de epileptogene zone
Inleiding
Dankzij geavanceerde computerprogramma’s
kunnen de resultaten van diverse beeldvormende onderzoekstechnieken met elkaar worden
gecombineerd. Door middel van deze zogeheten
multimodality neuro-imaging kan bij een patiënt
met een medicijnresistente lokalisatiegebonden
epilepsie worden vastgesteld waar de epileptogene gebieden en de functioneel belangrijke cortex zich precies bevinden. Zo kan een eventuele
hersenoperatie bij ernstige vormen van epilepsie
Figuur 1
Driedimensionale afbeelding van de positie van MEG-sensoren (paarse
cirkels) en oppervlakte EEG-elektrodes (paarse stippen) ten opzichte van
de contouren van het hoofd van een proefpersoon, afgebeeld met behulp
van MRI.
voor de patiënt nog veiliger worden uitgevoerd.
Specifieke toepassingen
Multimodality neuro-imaging is een belangrijk hulpmiddel als
het gaat om het begrijpen van het verband tussen de anatomie en de pathofysiologie van de hersenen. De gegevens van
hoge resolutie onderzoek als CT of MRI-scan kunnen worden
gekoppeld aan biochemisch functie onderzoek, zoals functionele MRI (fMRI) en PET-scanning, of aan electrofysiologisch
onderzoek zoals bijvoorbeeld het magneto encefalogram
(MEG) of het intracraniële EEG(1). Naarmate de bestaande
digitale afbeeldingtechnieken geschikter worden voor reguliere klinische toepassing kan hier natuurlijk vaker gebruik van
worden gemaakt.
Oriëntatiepunten
In eerste instantie worden de hersenen zo nauwkeurig mogelijk in kaart gebracht door het bewerken van hoogwaardige
MRI-beelden. Die nauwkeurigheid kan worden bereikt door
verschillende corticale oriëntatiepunten – bijvoorbeeld de centrale sulcus, de interhemisferische scheiding of de afgrenzing
van de tentorium cerebelli – op elkaar af te stemmen. Deze
oriëntatiepunten worden vervolgens uitgelijnd en met verschillende technieken geprojecteerd op beelden die op een soortgelijke manier bewerkt zijn. Hierbij valt te denken aan beelden
die zijn verkregen door middel van functionele neuro-imaging
en aan beelden van de in de ruimte geprojecteerde posities
van oppervlakte-EEG elektrodes (zie figuur 1) of intracraniële
elektrodes (zie figuur 2). Er bestaan meerdere, vrij toegankelijke databases voor het ijken van de verkregen driedimensionale reconstructies van afbeeldingen van de hersenen. Enkele
bekende zijn: ICBM (www.loni.ucla.edu) een database waarin
PET, MRI, fMRI, EEG en MEG als afzonderlijke modaliteiten zijn
opgenomen, de BrainMapDBJ en de ECHBD databases voor
de integratie van PET en fMRI beeldgegevens.
EP
UP
Epilepsie Update -
uitgave
van
De multimodality neuro-imaging wordt het meest
toegepast bij de pre-operatieve evaluatie van
medicijnresistente epilepsiepatiënten. De belangrijkste doelstelling is in dit geval om de grenzen
van de epileptogene zone te definiëren. Dit zijn
de gebieden in de hersenen die verwijderd dienen
te worden om ervoor te zorgen dat de patiënt
aanvalsvrij wordt. (Zie Epilepsie Update nummer
7, ‘Epilepsiechirurgie’, auteur R.M.Ch. Debets,
neuroloog). In veel gevallen kan de epileptogene
zone worden afgebakend door intracraniële EEGregistratie van epileptische aanvallen. Hiervoor
worden diepte-elektrodes in de hersenen aangebracht. Om dit gebied of deze gebieden succesvol te kunnen lokaliseren is het echter wel van
essentieel belang dat de elektroden op exact de
juiste plek in of op de hersenen zijn geplaatst.
Het inbrengen van de invasieve elektroden (diepte-elektroden) gebeurt aan de hand van een
implantatieschema. Op dit schema is precies
te zien waar de openingen in de hersenen
gemaakt moeten worden en wat de targets zijn.
Bij het ontwikkelen van een implantatieschema is
de multimodality neuro-imaging een belangrijk
hulpmiddel. Het team van specialisten dat bij
de epilepsiechirurgie is betrokken (bestaande
uit (kinder)neurologen, klinisch neurofysiologen,
neuroradiologen, neuropsychologen en neurochirurgen) werkt dus steeds vaker met de combinatie van anatomische niet-invasieve en functionele
beeldvorming.
Om te bepalen waar de subdurale of intracerebrale elektroden precies aangebracht moeten
worden, wordt gekeken naar het verband tussen
de positie en omvang van het – zowel anato-
Casus
Bij een 36-jarige linkshandige vrouw met een
langdurige voorgeschiedenis van farmacoresistente epilepsie bleek de informatie die door
MRI was verkregen, in tegenspraak met de
bevindingen uit oppervlakte video/EEG registratie. De MRI liet vooral afwijkingen in de linker
temporaalkwab zien. Het interictale MEG en het
interictale EEG(2) leverden nauwelijks pieken op
en bleken lateraliserend noch lokaliserend. Het
EEG ondervond hinder van de heftige motorische
onrust van de patiënte direct bij het begin van
de aanvallen. De aanvalssemiologie op de bijbehorende videobeelden pleitte eerder voor een
frontaal dan een temporaalkwabepilepsie. De
interictale FDG-PET-scan leverde afwijkingen op
die zowel links frontaal als temporaal aanwezig
waren. Daarbij bleken de taalfuncties in de rechter hemisfeer te liggen. Dit werd aangetoond met
een Wada-test(3).
Toen er nog geen invasieve EEG-metingen waren
verricht, leek de patiënte een ongeschikte kandidate voor epilepsiechirurgie. Besloten werd tot
een bilaterale implantatie van intracerebrale
elektroden. Deze werden ingebracht op basis
van multimodality neuro-imaging in van tevoren
goed gedefinieerde anatomische doelen frontaal,
operculair, insulair en temporaal. De hypothese
was dat de aanvallen mesiaal temporaal zouden
ontstaan en zich relatief snel naar voren en naar
rechts zouden uitbreiden. Er traden geen complicaties op na deze implantatie.
De invasieve aanvalsregistratie toonde een
aanvalsbegin dat vrijwel gelijktijdig links mesiaal temporaal en frontobasaal ontstond. Later
breidde de aanval zich naar rechts frontaal
en temporaal uit, waarmee de eerdere hypothese bevestigd werd. Patiënte bleek operabel
en onderging een temporaal-kwabresectie met
inbegrip van de mesiale structuren aan de
linkerzijde. Ook werden twee gebieden links
operculair en frontobasaal weggehaald. Na
deze ingreep, die inmiddels al weer zes maanden geleden werd uitgevoerd, is zij nog steeds
aanvalsvrij.
Discussie
Door de verbetering van imaging-technologieën en de grotere computercapaciteit neemt zowel de kwantiteit als de kwaliteit van de informatie door middel van beeldvormende onderzoekstechnieken toe.
Iedere afbeeldingstechniek heeft zijn sterke en zwakke kanten. MRIscans leveren scherpe anatomische beelden op, maar de functionele informatie hiervan is beperkt. Beeldvorming door middel van PETscanning zorgt meestal voor nauwkeurige functionele informatie, maar
hier zijn – in vergelijking met MRI – aanzienlijk minder anatomische
details op te zien. Desondanks leveren beide technieken waardevolle
klinische informatie op, zeker in combinatie met het EEG en het MEG.
Deze onderzoeken zijn op hun beurt zeer gevoelig voor veranderingen op een tijdschaal van luttele milliseconden. Daarentegen zijn
ze weer zeer ongevoelig voor anatomisch relevante informatie zoals
bijvoorbeeld diep gelegen intracerebrale laesies. Door de integratie
van gegevens van vooral PET, MRI en EEG wordt vaak een significante
verbetering van het chirurgische resultaat bereikt. De kans om na een
operatie aanvalsvrij te blijven is aanzienlijk verbeterd (zie figuur 3 en
verwijzingen 1 t/m 3). Dat blijkt zowel bij volwassenen als bij kinderen
het geval te zijn.
Het MEG wordt vaak gebruikt voor het bepalen van de uiteindelijke
positie bij het plaatsen van subdurale gridelektrodes bij invasieve EEGmetingen (zie verwijzing 4).
CASUISTIEK
misch als functioneel – afwijkende hersengebied
en de aanvalssemiologie. (Dat wil zeggen de
gedragingen van de patiënt tijdens een epileptische aanval.)
Zijn de diepte-elektroden eenmaal geïmplanteerd, dan wordt de imaging-techniek gebruikt
voor het verwerken van de informatie van het
intracraniële EEG. Aan de hand van deze onderzoeksresultaten besluit het team van specialisten
vervolgens wat de meest effectieve manier van
handelen zal zijn tijdens de eigenlijke chirurgische ingreep.
Figuur 2
Driedimensionale afbeelding van de trajecten die intracerebrale elektrodes (groene
lijnen) afleggen ten opzichte van de positie van de belangrijkste bloedvaten (paarse
contouren) in de cortex, afgebeeld met behulp van MRI.
(Met dank aan J.C. Baaijen en dr. P. de Witt Hamer, neurochirurgen)
CASUÏSTIEK
Over de
auteur
Figuur 3
Tweedimensionale afbeelding van interictaal FDG-PET en MRI-informatie bij
een kind met aanwijzingen voor een occipitaal gelegen focale corticale laesie.
De kleurschaal laat de radiotracer binding zien op de PET-beelden (bovenste
rij). De projectie van de PET-beelden op de MRI-informatie wordt weergegeven
in de middelste rij. De MRI-beelden worden weergegeven in de onderste rij. De
geschatte positie van de laesie wordt op alle drie de rijen aangegeven door de
grijze kruislijnen.
(Met dank aan R.M.Ch. Debets, neuroloog)
Conclusie
De moderne techniek stelt ons in staat een multimodality
database samen te stellen die gebruik maakt van een geavanceerde 3D visualisatie-interface. Dit is een veelbelovend
hulpmiddel bij het afbakenen van de epileptogene zone en
van functioneel belangrijke hersengebieden. Daarnaast kan
de database bijdragen aan het verkrijgen van betere inzichten
over het functioneren van de verscheidene neuronale circuits
die betrokken lijken te zijn bij de aanvallen van patiënten met
hardnekkige epilepsie.
De verwachting is dat ook gedragswetenschappers in toenemende mate gebruik zullen maken van de multimodality
neuro-imaging technieken bij epilepsie.
Intracranieel EEG: EEG waarbij diepte-elektrodes in de hersenen zijn aangebracht
Interictaal EEG: het EEG dat verkregen wordt in een periode tussen de aanvallen. (Ictaal EEG is het EEG dat verkregen wordt tijdens een aanval)
Wada-test: een test waarbij door middel van een kortdurende anesthesie
één van de hersenhelften tijdelijk is uitgeschakeld, terwijl de patiënt enkele
geheugen- en taaltestjes moet doen. (Voor meer informatie: Epilepsie Update
nummer 7, ‘Epilepsiechirurgie’, auteur R.M.Ch. Debets, neuroloog.)
(1)
(2)
(3)
Verwijzingen
1. Salamon N, Kung J, Shaw SJ, et al. FDG-PET/MRI coregistration improves detection of cortical dysplasia in patients with epilepsy. Neurology.
2008;71:1594-601.
2. K
urian M, Spinelli L, Delavelle J, et al. Multimodality imaging for focus localization in pediatric pharmacoresistant epilepsy. Epileptic Disord. 2007;9:2031.
3. M
urphy MA, O’Brien TJ, Morris K, Cook MJ. Multimodality imageguided surgery for the treatment of medically refractory epilepsy. J
Neurosurg.,2004;100:452-62.
Demetrios Velis studeerde in de VS af
in Biologie (’75) en Geneeskunde (’79).
Zijn opleiding tot neuroloog onderbrak hij voor een onderzoekspositie
bij het Instituut voor Hersenonderzoek
(KNAW). In 1987 werd Velis geregistreerd als neuroloog/KNF. In dat
jaar aanvaardde hij een positie als
neuroloog op de afdeling Klinische
Neurofysiologie (KNF) bij SEIN in
Heemstede. Als fellow epileptologie
bekwaamde hij zich in intracraniële
video/EEG registraties en de magneto-encefalografie (MEG). Zijn wetenschappelijke belangstelling ligt in het
tijdig opsporen en zo mogelijk voorkomen van het optreden van epileptische
aanvallen met behulp van intracraniële
EEG. De afgelopen jaren werkte hij als
hoofd van de afdeling KNF en de
Epilepsie Monitoring Unit (EMU) bij
SEIN in Heemstede. Daarnaast is hij
actief binnen de Landelijke Werkgroep
Epilepsie Chirurgie, de werkgroep
SEIN-VUmc aangaande epilepsie- en
tumorchirurgie, en internationaal als
voorzitter van de ‘Subcommission
on Neurophysiology, Commission on
New Diagnostic Techniques’ van de
International League Against Epilepsy
(ILAE). Verder is hij codirecteur van de
VirEpA-cursus EEG van de European
Epilepsy Academy (EUREPA).
Colofon
Epilepsie Update wordt mede mogelijk gemaakt door:
Epilepsie Update is een uitgave van Stichting Epilepsie
Instellingen Nederland en verschijnt circa vijf keer per jaar.
Heeft u vragen of suggesties? Laat het weten via de afdeling
Communicatie, tel. 023 - 5588 444/445 of mail naar
[email protected]
4. V
an ‘t Ent D, Manshanden I, Ossenblok P, Velis DN, et al. Spike cluster analysis in neocortical localization related epilepsy yields clinically significant
equivalent source localization results in magnetoencephalogram (MEG). Clin
Neurophysiol. 2003;114:1948-62.
EP
UP
Epilepsie Update -
uitgave
van