SEIN Epilepsie Update - 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 Casu誰stiek

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 lmacdonald@sein.nl

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