Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales
-
Upload
james-sexton -
Category
Documents
-
view
15 -
download
1
description
Transcript of Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales
![Page 1: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/1.jpg)
Sous la direction d’Olivier David
Frédéric GROUILLER
Soutenance de thèse, 15 septembre 2008
GIN - Équipe 5 : Neuroimagerie Fonctionnelle et Métabolique
![Page 2: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/2.jpg)
Introduction : contexte et objectifs Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats
Discussion et conclusion
2
![Page 3: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/3.jpg)
Contexte : l’épilepsie
Affection neurologique répandue (prévalence ≈1%)
Différentes formes d’épilepsieLocalisation : épilepsie généralisée ou focaleOrigine : épilepsie symptomatique, idiopathique ou
cryptogénique
Dysfonctionnement de l’excitabilité neuronale => activité électrique anormale
3
![Page 4: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/4.jpg)
Traitements de l’épilepsie Traitement pharmaceutique
Nombreux effets secondairesOnéreux25% des patients sont pharmacorésistants
ChirurgieRésection ou déconnexion≈12000 candidats potentiels en France≈70% des patients guéris après l’interventionLe succès de l’intervention requiert une localisation
précise du foyer épileptogène
4
![Page 5: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/5.jpg)
Évaluations préchirurgicales Mesure de l’activité électrique : EEG
Tests cliniques
Évaluations neuropsychologiques
Imagerie structurelle : IRM et Scanner
Spectroscopie
Imagerie fonctionnelle : médecine nucléaire ou IRMf
Couplage de l’IRMf et de l’EEG : IRMf/EEG
5
![Page 6: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/6.jpg)
Objectifs Développer un outil clinique non invasif Identifier les réseaux épileptiques Cartographier les aires fonctionnelles
essentielles
Augmenter les chances de guérison Diminuer les effets secondaires Comprendre les réseaux épileptiques
6
![Page 7: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/7.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats
Discussion et conclusion
7
![Page 8: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/8.jpg)
L’Imagerie par Résonance Magnétique (I.R.M.)
Technique d’imagerie non invasive
Très bonne résolution spatiale (≈1mm) => cartographie en 3D de l’anatomie cérébrale
Cartographie des fonctions cérébrales (IRM fonctionnelle)
8
![Page 9: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/9.jpg)
Principe de l’IRMf
Raichle, Sc. American, April 1994
t
9
Activité neuronale
Consommation en O2 (5%)
Flux sanguin local (50%)
Concentration en désoxyhémoglobine
Signal IRM
t
![Page 10: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/10.jpg)
Principe de l’IRMf
MESURE INDIRECTE10
Stimulusbref Undershoot
Undershootinitial
Maximum
FRH(Fonction de Réponse
Hémodynamique)
t
Activité neuronale
Consommation en O2 (5%)
Flux sanguin local (50%)
Concentration en désoxyhémoglobine
Signal IRM
t
![Page 11: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/11.jpg)
Cartographie des fonctions essentielles
Pré-chirurgical : localiser les zones fonctionnelles à préserver pendant la chirurgie
Post-chirurgical : vérifier la récupération et la plasticité
Vision, Langage, Motricité, Mémoire, …
11
![Page 12: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/12.jpg)
Tâche d’encodage mnésique
8TR
Connues Nouvelles Connues Nouvelles Connues Nouvelles Connues
TR=3s192TR
Tâche d’encodage visuel chez un groupe de volontaires sains (N= 10, p=0,005 non corrigée)
12
![Page 13: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/13.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats
Discussion et conclusion
13
![Page 14: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/14.jpg)
EEG et épilepsie Outil incontournable pour le
diagnostic de l’épilepsie
Différence de potentiel électrique entre 2 électrodes placées à la surface
Permet d’observer l’activité épileptique pendant et entre les crises
14
![Page 15: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/15.jpg)
Evénements intercritiques sur l’EEG
Pointes Ondes
15
![Page 16: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/16.jpg)
Dispositif expérimental
IRM :Philips 1.5TBruker 3T
EEGEEG compatible IRM
(Micromed)17 électrodes EEG et
2 électrodes ECG Salek-Haddadi et al., Brain Res Rev, 2003
Gotman et al., J Clin Neurophysiol, 2004
16
![Page 17: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/17.jpg)
Principe de l’IRMf/EEG
17
![Page 18: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/18.jpg)
Ce n’est pas aussi simple !L’IRMf/EEG est une technique simple sur le principe théorique mais difficile à mettre en place :
Artefacts sur l’EEG liés à l’environnement magnétique de l’IRM• Grouiller et al., A comparative study of different artefact removal algorithms for EEG signals acquired during functional MRI. Neuroimage, 2007, 38:124-137.
• Grouiller et al., Comparison of different algorithms for correcting MR artefacts in EEG using simulated data. Application to spike detection at 3T. Micromed EEG/fMRI User Meeting, Mogliano Veneto, Italie, 26-27 Octobre 2006.
Modélisation du couplage neurovasculaire• Grouiller et al., Hemodynamic properties of the epileptic human brain in the interictal state. (En révision).
• Grouiller et al., Étude de la variabilité de la réponse hémodynamique chez les patients épileptiques par EEG et IRMf simultanés. 12ème Congrès du GRAMM, Lyon, France, 26-28 Mars 2008.
• Grouiller et al., Evaluation of the hemodynamic response function for interictal epileptiform discharges. 13th Annual Meeting of the Organization of Human Brain Mapping, Chicago, USA, 10-14 Juin 2007.
18
![Page 19: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/19.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats
Discussion et conclusion
19
![Page 20: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/20.jpg)
Artefacts cardiaques (BCG)
20
![Page 21: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/21.jpg)
Artefacts pendant l’acquisition des images IRMf
21
![Page 22: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/22.jpg)
Évaluation des algorithmes de suppression d’artefacts
Grouiller et al., Neuroimage , 2007
Conclusions :• Trop filtrer dégrade le signal EEG• Une fréquence d’acquisition de 2kHz pour l’EEG est suffisante• La correction des artefacts cardiaques n’est pas toujours utile
EEG avec artefacts Algorithme de
suppression
EEG corrigé
Modélisation de l’EEG
Modélisation des artefacts cardiaques
Modélisation des artefacts de gradients
Performance de l’algorithme
22
![Page 23: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/23.jpg)
Modulation du rythme alpha (ouverture/fermeture des yeux)
Extraction de la puissance dans la bande alpha sur l’EEG
Comparaison avec le paradigme expérimental
Application à l’imagerie du rythme alpha
Grouiller et al., Neuroimage , 2007
23
![Page 24: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/24.jpg)
Application à la détection de pointes intercritiques
Grouiller et al., Neuroimage , 2007
24
![Page 25: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/25.jpg)
Correction des artefacts Étude de l’influence des paramètres
expérimentaux
Développement d’un ensemble de méthodes pour corriger les artefacts
Correction satisfaisante des artefacts adaptée au dispositif expérimental
25
![Page 26: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/26.jpg)
Résultats avec les hypothèses classiques
≈ ⅓ des examens concordants≈ ⅓ des examens concordants pour les patients avec pointes focales
Londres : 63 patients Montréal : 64 patients Pas de pointes pour 24
patients Patients avec décharges
bilatérales : 100% d’activations concordantes
Patients avec pointes focales : 45% avec activations concordantes
Aghakhani et al., Brain, 2006
Salek-Haddadi et al., Brain Research, 2006
26
![Page 27: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/27.jpg)
Nos résultats …
Seulement 30% des examens concluants …
Pas de pointes (4 patients)
Pas d’activations (8 patients)
Activations concordantes (6 patients)
Activations discordantes (5 patients)
27
![Page 28: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/28.jpg)
Exemple de résultats ….
p<0,005 correction FDR
Patient avec une dysplasie frontale
=> Activation partiellement concordante28
![Page 29: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/29.jpg)
Nos résultats …
Seulement 30% des examens concluants …
Pas de pointes (4 patients)
Pas d’activations (8 patients)
Activations concordantes (6 patients)
Activations discordantes (5 patients)
29
![Page 30: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/30.jpg)
Pourquoi ça ne marche pas
Notre modèle de réponse hémodynamique est-il valable pour les tissus épileptiques
30
![Page 31: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/31.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de
Réponse Hémodynamique Résultats
Discussion et conclusion
31
![Page 32: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/32.jpg)
Modèle déformable bi-paramétré du couplage neurovasculaire
=> Base de fonctions
32
Dilatation/Contraction Décalage temporel
![Page 33: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/33.jpg)
Espace des FRH
Exemple pour une tâche motrice chez un volontaire sain
33
Fonction de Réponse Hémodynamique (FRH)
optimale :
Décalage temporel : t0 = 0s
Facteur de déformation : = 1
![Page 34: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/34.jpg)
Exemple pour l’épilepsie absence : Analyse classique
Epilepsie Absence Juvénile
34
HRF classique
![Page 35: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/35.jpg)
Exemple pour l’épilepsie absence : Optimisation de la FRH
HRF Classique35
![Page 36: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/36.jpg)
Cartes des paramètres hémodynamiques optimaux
Carte du décalage temporel Carte du coefficient de dilatation
36
![Page 37: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/37.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats Discussion et conclusion
37
![Page 38: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/38.jpg)
Résultats après optimisation de la FRH
Seulement 30% des examens concluants …
75% des examens sont concluants !
Pas de pointes (4 patients)
Pas de pointes (4 patients)
Pas d’activations (2 patients)
Pas d’activations (8 patients)
Activations concordantes (17 patients)
Activations concordantes (6 patients)
Activations discordantes (5 patients)
38
![Page 39: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/39.jpg)
Résultats après optimisation de la FRH
39
3 groupes de patients :
Épilepsies Généralisées Idiopathiques
Déconnexions temporales
Épilepsies focales
![Page 40: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/40.jpg)
Patients "Déconnectés"
Activité épileptique toujours enregistrée après la déconnexion
Validation de l’IRMf/EEG: Patient guéri => activation dans le
lobe déconnecté Patient non guéri => activation en
dehors du lobe déconnecté
40
![Page 41: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/41.jpg)
Résultats : Déconnexion temporale (patient guéri)
p<0,005 correction FDR
=> Activation dans le lobe déconnecté … mais aussi ailleurs !
41
![Page 42: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/42.jpg)
Épilepsie focale :
Patiente 23 ans avec photosensibilité aux rayures :
Cartographie des aires visuelles
Cartographie des aires épileptiques
42
![Page 43: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/43.jpg)
Épilepsie focale :
Activité épileptique localisée à proximité du cortex visuel primaire
Activation atypique des aires visuelles
43
8TR
![Page 44: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/44.jpg)
Épilepsie focale :Patient 20 ans avec atrophie de l’aire motrice supplémentaire
44
![Page 45: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/45.jpg)
Épilepsie focale : Cartographie des aires motricesCartographie des aires épileptiques :• Pointes
• Crises infracliniques
45
![Page 46: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/46.jpg)
Épilepsie focale :Cartographie des aires épileptiques :Réseau activé par les pointesRéseau activé par les crises
=> Réseaux activés par les pointes et par les crises partiellement superposés
46
![Page 47: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/47.jpg)
Épilepsie focale :Cartographie des aires motrices :
Mouvement du pied droit
Activité épileptique localisée à proximité des aires motrices
47
![Page 48: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/48.jpg)
Introduction : contexte et objectifs
Cartographie des aires fonctionnelles
Principe et intérêts de l’IRMf/EEG
Suppression des artefacts sur l’EEG
Optimisation de la Fonction de Réponse Hémodynamique
Résultats
Discussion et conclusion
48
![Page 49: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/49.jpg)
Interprétation des résultats Activations non restreintes au foyer
• Extraction de l’activité épileptique• Projection des activations
Modifications hémodynamiques• Précédence des variations hémodynamiques sur l’activité
épileptique enregistrée à l’EEG• Réponse hémodynamique lente : modification du
couplage neurovasculaire
49
![Page 50: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/50.jpg)
Perspectives Problème de validation (pas de
Gold-Standard) : que voit-on ?
Développement de la multimodalité (vasoréactivité, diffusion, …)
Autres modélisations des données : ACI, clustering, …
50
![Page 51: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/51.jpg)
Bilan Mise en place de l’IRMf/EEG au CHU de
Grenoble
Étude comparative des différents algorithmes de correction des artefacts
Modélisation de la réponse hémodynamique
Sujet multidisciplinaire très enrichissant
51
![Page 52: Cartographie fonctionnelle du cerveau épileptique lors des évaluations préchirurgicales](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070401/56813602550346895d9d77e0/html5/thumbnails/52.jpg)
Place aux questions !
52