Около трети больных эпилепсией нуждаются в хирургическом лечении. Чтобы проверить наличие тяжелой эпилепсии, врачи используют хирургическую процедуру, называемую электрокортикографией (ЭКоГ). ЭКоГ отображает срез ткани головного мозга, чтобы помочь врачам определить области, поврежденные судорогами.
"Но ЭКоГ требует извлечения части черепа и наложения электродов непосредственно на ткань мозга," сказал профессор Пулкит Гровер, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Карнеги-Меллона. Таким образом, ЭКоГ делает пациента предрасположенным к инфекции. Чтобы найти альтернативу ЭКоГ, команда Гровера исследовала повышение эффективности неинвазивной электроэнцефалограммы (ЭЭГ) за счет увеличения плотности электродов и улучшения алгоритмов вывода. Он и его команда недавно представили свою работу на ежегодном собрании Американского общества клинической нейрофизиологии.
Лечение эпилепсии включает сканирование головного мозга для определения очага эпилептических припадков. Врач проводит сканирование ЭЭГ, надев на голову пациента колпачок с электродами. ЭЭГ регистрирует электрические функции всего мозга, которые затем анализирует врач. Сканирование ЭЭГ обычно обеспечивает визуализацию активности мозга с более низким разрешением, чем сканирование ЭКоГ. Это проблема для ЭЭГ, поскольку клиницистам необходимо определить местоположение очага припадка, чтобы провести правильную операцию. Исследование Гровера показывает, что измерения ЭКоГ не несут информацию о глубине резкости и, следовательно, о его местоположении, достаточно точно, чтобы обеспечить хорошее хирургическое планирование. Этот агностицизм может привести к неточному лечению болезни пациента или, в худшем случае, может снизить функцию мозга в прооперированной области.
Чтобы улучшить ЭЭГ как диагностический инструмент, Гровер, Ритеш Кумар и Правин Венкатеш работали над тем, чтобы сканирование ЭЭГ позволяло с большой точностью и ясностью определять глубинную активность мозга. "Большой сюрприз в этом исследовании," Гровер заметил, "заключается в том, что неинвазивная ЭЭГ сверхвысокого разрешения превосходит ЭКоГ в определении глубины резкости, хотя ЭКоГ находится намного ближе к мозгу." Методика ЭЭГ сверхвысокого разрешения была разработана в лабораториях Шона Келли, Марлен Берманн и Майкла Тарра и проверена в отдельных экспериментах.
"Одно большое ограничение заключается в том, что наши текущие результаты основаны исключительно на строгих симуляциях с реальными моделями мозга и головы," Гровер подчеркнул, добавив, что его лаборатория продолжит дальнейшие эксперименты с доктором. Марк Ричардсон из нейрохирургии UPMC и доктор. Арун Энтони из неврологии UPMC, который также является соавтором исследования. Тем не менее, выводы исследования многообещающие. Гровер и его лаборатория потенциально открыли для врачей способ оказания точной и тщательной помощи пациентам с эпилепсией без необходимости инвазивной диагностики или, по крайней мере, предоставили более точные рекомендации для хирургических выводов.
Вместе с Берманом, Тарром и Келли из CMU Гровер также изучает, как ЭЭГ сверхвысокого разрешения может охватывать другие темы и области, такие как интерфейсы мозг-машина и диагностика заболеваний мозга от физических травм до мигрени.