在癫痫患者的脑中标识可通过手术操作的目标区的方法技术

本发明专利技术涉及一种在癫痫患者的脑中标识潜在可通过手术操作的目标区的方法。根据本发明专利技术，所述方法包括以下步骤：提供计算机化平台，所述计算机化平台对灵长类动物脑的各个区以及所述区之间的连接性进行建模；提供致癫痫区的模型以及癫痫放电从癫痫区到传播区的传播的模型；获得患者的个性化计算机化平台；基于模块性分析来导出潜在目标区；通过在个性化的患者计算机化平台中对癫痫发作传播进行仿真来评价所述目标区的有效性；通过对所定义的状态条件下的时空脑激活模式进行仿真并且将在去除所述目标区之前获得的仿真时空脑激活模式与在去除所述目标区之后获得的时空脑激活模式进行比较，来评价所述目标区的安全性；将满足有效性和安全性评价标准两者的目标区标识为潜在可通过手术操作的目标区。识为潜在可通过手术操作的目标区。识为潜在可通过手术操作的目标区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在癫痫患者的脑中标识可通过手术操作的目标区的方法
[0001]本专利技术涉及一种在癫痫患者的脑中标识可通过手术操作的目标区（surgically operable target zone）的方法。
[0002]癫痫是一种慢性神经系统障碍，该慢性神经系统障碍是通过出现重复性的非预期癫痫发作（seizure）来定义的。被表征为神经活动异常同步化的癫痫发作起源于特定脑区域，并通过构成个体脑连接组（connectome）的区域间结构相互作用而传播至其他区域，并且取决于被动员（recruit）的脑区域而产生各种发作时症状（ictal symptom）。
[0003]对于癫痫的治疗，优选地应用具有抗癫痫药物的药物治疗，并且常常提供手术干预作为针对耐药性患者（其占患者的30%以上）的选项。手术策略有两种主要类型：切除（resection）和断开（disconnection）。切除——其去除生成癫痫发作的脑区域——产生了30
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70%的术后患者的无癫痫发作结果，这取决于致癫痫区（epileptogenic zone）（EZ）的定位准确性和每个患者的病理学。断开——其切断在癫痫发作传播中起到重要作用的神经通路——要么可以具有治愈目的（即，大脑半球径路切开术），要么可以限制癫痫发作传播（即，胼胝体切开术）。尽管手术干预被普遍接受为控制耐药性癫痫发作的有效方法，但是仅大约10%的患者可能被认为是手术的候选者，这是因为EZ通常同时位于多个脑区域中并且涉及功能区（eloquent area），功能区被定义为其中损伤会导致神经系统并发症（诸如，语言、记忆和运动问题）的脑区域。针对不适合常规手术的患者，已经尝试了若干个替代方法，包括多处软脑膜下横切术（multiple subpial transection），该横切术可以通过切断水平皮质内纤维同时保留功能皮质（eloquent cortex）中的垂直纤维，从而在不改变正常功能的情况下防止EZ中的神经元同步化，但是这些替代方法具有易变的结果。因此，显然需要为这些患者提供更优化的手术选项。替代方法应当：1）在癫痫发作减少方面是有效的；2）能够取决于不可操作的（inoperable）EZ、或在技术上无法进入的手术区域来提供灵活的选项；以及3）对正常脑功能具有最小的影响。
[0004]关于癫痫的研究主要聚焦于对个体患者的脑网络动力学的研究上。通过分析功能数据（诸如，颅内皮层脑电图（intracranial electrocorticographic）（ECoG）信号和立体定向脑电图（stereotactic electroencephalographic）（SEEG）信号），许多研究已经检查了每种脑状态下的网络性质，该脑状态包括发作间（interictal）、发作前（preictal）、发作时和发作后（postictal）。特别地，基于图论的网络分析已经不仅能够标识将在切除手术中作为目标的癫痫发作发生区的特性，而且还能够观察到癫痫发作的发生（onset）和时间进程上的网络拓扑的改变。若干个研究已经示出，与发作间时段中由若干个小的子网络组成的网络相比，癫痫发作发生时会形成一个大的规则网络。这些结果表明，可以借助于通过断开精心选择的子网络来破坏大的规则网络的形成，从而预防癫痫发作。此外，若干个其他研究已经证明，癫痫脑网络比健康脑网络具有更多的分离特征（segregated feature）。同时，通过分析基于磁共振成像（MRI）的结构数据，许多研究已经报告了癫痫脑不同于正常脑的结构异常，该结构异常不仅包括区域性改变，而且还包括白质束（white matter tract）中的异常，即区域间连接性中的异常。从网络角度来看，若干个研究已经示出了癫痫脑中的局部网络连接性的增加和全局网络连接性的降低，尽管该情形取决于脑区域是否在癫痫发作
生成和传播中被涉及而更加复杂。进一步报告的是，健康脑网络呈现了中枢区域（hub region）的广泛分布，而癫痫脑网络具有集中在特定区中（例如，在颞叶癫痫、旁边缘/边缘（paralimbic/limbic）和颞关联皮质中）的中枢区域。这些研究的结果表明，癫痫脑包括有区别的模块化结构，并且癫痫发作传播可以通过阻断模块之间的相互作用（即，通过切断连接）来控制。
[0005]任何计算建模方法的转化（translation）都需要针对患者的连接性和病变而定制的脑网络模型的个性化。基于来自每个患者的脑连接组和临床信息的个性化脑网络模型已经能够对个体癫痫发作传播模式进行仿真。
[0006]目前，该领域中的努力聚焦于改善对EZ的定位，并且开发出用于有效去除所标识的区的策略。
[0007]因此，需要允许标识微创手术干预的方法，特别是适用于其中EZ不可操作的情况的方法。
[0008]根据第一方面，本专利技术涉及一种在癫痫患者的脑中标识潜在可通过手术操作的目标区的方法，包括以下步骤：提供计算机化平台，所述计算机化平台对灵长类动物脑的各个区以及所述区之间的连接性进行建模；提供致癫痫区的模型以及癫痫放电从癫痫区到传播区的传播的模型，致癫痫区的模型是描述了癫痫放电的发生、时间进程和偏移（offset）的数学模型，以及将所述模型加载到所述计算机化平台中，以获得对癫痫灵长类动物脑进行建模的计算机化平台；标识患者脑中的所估计的致癫痫区；根据患者的脑结构连接性来个性化对癫痫灵长类动物脑进行建模的计算机化平台，并且在所述计算机化平台中将所估计的致癫痫区参数化为致癫痫区，以获得患者的个性化计算机化平台；利用患者的脑结构连接性来执行模块性分析（modularity analysis），以导出在模块之间的相互作用中充当中枢的潜在目标区，所述潜在目标区在潜在致癫痫区之外，并且诸如如果它们通过手术被操作或去除，则会使癫痫发作传播最小化，以及通过在个性化的患者计算机化平台中对癫痫发作的传播特性进行仿真并且标识一个或多个有效目标区的网络仿真来评价所述潜在目标区使所述癫痫发作的传播最小化的有效性，所述有效目标区在致癫痫区之外，并且诸如如果它们通过手术被操作，则会使癫痫发作传播最小化；通过网络仿真来评价所述潜在目标区维持正常脑功能的安全性，其中在去除所述区之前和之后从个性化计算机化平台来获得所定义的状态条件下的仿真时空脑激活模式，并且将在去除所述区之前获得的这些仿真时空脑激活模式与在去除所述区之后获得的仿真时空脑激活模式进行比较，如果在去除所述区之前获得的时空脑激活模式与在去除所述区之后获得的时空脑激活模式基本相同，则将所述潜在目标区标识为安全目标区；以及将满足有效性和安全性评价两者的潜在目标区标识或建议为潜在可通过手术操作的目标区。
[0009]优选地，
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在临床上估计患者脑中的致癫痫区；
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所述目标区是癫痫发作传播中涉及的节点或边，所述节点和边分别对应于脑区域和脑区域之间的纤维束；
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从使用磁共振成像、扩散加权磁共振成像、核磁共振成像和/或磁共振断层摄影获取的患者脑的图像数
据来重构结构脑连接性；
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根据患者特定的脑连接性和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在癫痫患者的脑中标识潜在可通过手术操作的目标区的方法，包括以下步骤：提供计算机化平台，所述计算机化平台对灵长类动物脑的各个区以及所述区之间的连接性进行建模；提供致癫痫区的模型以及癫痫放电从癫痫区到传播区的传播的模型，致癫痫区的模型是描述了癫痫放电的发生、时间进程和偏移的数学模型，以及将所述模型加载到所述计算机化平台中，以获得对癫痫灵长类动物脑进行建模的计算机化平台；标识患者脑中的所估计的致癫痫区；根据患者的脑结构连接性来个性化对癫痫灵长类动物脑进行建模的计算机化平台，并且在所述计算机化平台中将所估计的致癫痫区参数化为致癫痫区，以获得患者的个性化计算机化平台；利用患者的脑结构连接性来执行模块性分析，以导出在模块之间的相互作用中充当中枢的潜在目标区，所述潜在目标区在潜在致癫痫区之外，并且诸如如果它们通过手术被操作或去除，则会使癫痫发作传播最小化，以及通过在个性化的患者计算机化平台中对癫痫发作的传播特性进行仿真并且标识一个或多个有效目标区的网络仿真来评价所述潜在目标区使所述癫痫发作的传播最小化的有效性，所述有效目标区在致癫痫区之外，并且诸如如果它们通过手术被操作，则会使癫痫发作传播最小化；通过网络仿真来评价所述潜在目标区维持正常脑功能的安全性，其中在去除所述区之前和之后从个性化计算机化平台来获得所定义的状态条件下的仿真时空脑激活模式，并且将在去除所述区之前获得的这些仿真时空脑激活模式与在去除所述区之后获得的仿真时空脑激活模式进行比较，如果在去除所述区之前获得的时空脑激活模式与在去除所述区之后获得的时空脑激活模式基本相同，则将所述潜在目标区标识为安全目标区；以及将...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：法国国家健康和医学研究所，
类型：发明
国别省市：