Elektroensefalografik fokal epileptik deşarjlar ve jeneralizasyon belirteçleri

Abstract

Epilepsi dünyada inmeden sonra ikinci en yaygın nörolojik hastalıktır. Sağlık ve takip sistemleri gelişmiş ülkelerde dahi epileptik hastaların % 20-25'inde uygun ve güncel tedavi yaklaşımlarına rağmen nöbetler kontrol edilemez. Bu hastalarda genelde ise tüm epileptik hastalarda nöbetin önceden klinik ve/veya elektrofizyolojik ipuçları ile tahmin edilmesi düşüncesi heyecan vericidir ve bununla ilgili araştırmalar birkaç on yıldır artarak devam etmektedir. Temel amaç bir erken uyarı yöntemi ile gelecek nöbetin engellenmesidir. Nöbetin hafif geçirilmesi veya istenilen ortamda geçirilmesi de tedavi planlamasında önemlidir.Bizde beyin dalgaları üzerinden nöbet tahmininde önemli olduğunu düşündüğümüz EEG'deki diken dalgaların elektriksel niceliğini ve nasıl jeneralize olduğunu, elektriksel olarak jeneralizasyon öncesi özel bir örüntü ortaya koyup koymadıklarını inceledik. Bu amaçla değişik elektriksel algoritmalar uyguladık.Çalışmamızın sonucunda;Öncelikle içerisinde dikenlerin olduğu EEG işaretinin zaman-frekans karakteristiğini ortaya koyduk ve nöbet anına yaklaştıkça işaretin içerdiği enerji miktarının yavaş yavaş düşüş gösterdiğini, bu düşüşün özellikle belirli kayıt bölgelerinde daha fazla olduğunu saptadık.Kayıt bölgeleri arasında zamansal ve uzaysal faz ve enerji sekronizasyon endeksinin de düştüğünü gözledik. Kayıt bölgeleri arasındaki EEG işaretinin faz ve enerji senkronizasyondaki düşme eğilimlerinin, nöbete yol açmayan dikenlerin kısmi veya tam jeneralize olmaları halinden önce ortaya çıktığını tespit ettik.Ancak diken jeneralizasyonundan önce, 0.2 ve altına düşen senkronizasyon endeksi değerinin nöbete yol açmayan diken jeneralizisyonundan hemen sonra eski değerine, 0.4-0.5 civarına tekrar çıktığını saptadık.Epileptik EEG'de görülen üstte anlatılan karakteristik yapıya epileptik olmayan bir EEG'de rastlamadık. Yani epileptik olmayan EEG'de böyle bir düşüş yoktu ve enerji senkronizasyon endeksi hiç bir zaman 0.2 değerinin altına düşmüyordu.Beyni bir elektromanyetik sistem olarak kabul ederek, sistemsel olarak çalışmamızda elde ettiğimiz bu bulgulardan EEG'de görülen dikenleri, sistemdeki küçük ve/veya büyük ölçekli anormal yapıların sistemin işlevsel yapısına etkisini engellemeye dönük kontrol mekanizmasının (eksitasyon veya inhibisyon şeklinde) bir yansıması olarak yorumladık. bir diğer deyişle beyin bir elektromanyetik sistem olarak düşünüldüğünde dikeni, beyinde her enerji azalmasında enerji sağlayan mekanizmaların devreye sokularak işlevlerin sürdürülme çabasının bir karşılığı, bir göstergesi olarak yorumladık? Acaba beyin, işlevlerinin sağlıklı bir şekilde sürdürebilmesi için gerekli enerji kaynaklarının sağlanamadığı ya da enerji ihtiyacının birdenbire arttığı durumlarda, kontrol mekanizmalarının devreye girmesi ile, enerjinin sisteme girişini çok hızlıca (turbo) sağlamak için bir düzeltme hareketi mi yapmaktadır? Biz dikeni bunun bir yansıması, bir göstergesi olarak düşündük.Dikenin böyle bir işlevin karşılığı olduğu düşünülürse, nöbet deşarjı için de şöyle bir önermede bulunulabilir: Birincil kontrol mekanizmasının yetersiz kaldığı durumda, daha şiddetli ve yıkıcı bir düzeltme çabası.Sonuçta dikenin, EEG ile nöbet tahmin algoritmalarında yeniden ve daha ayrıntılı bir şekilde dikkate alınması gerektiğini düşünüyoruz.

Following the stroke, epilepsy is the second wide-ranging neurological disease in the world. In spide of the valuable and updated treatment approachs, even in the countries in those the health care and patient management systems are well developed, the seizures are not controlled in 20-35% of patients. The concept of estimation of seizure before occurrence through clinical and/or electrophysiological signs manifasted in such patients is challenging and in the last few decades the research in this direction is increasingly continuing. Herein, the main purpose is to prevent seizures by an early alarming system. However a safe seizure or a seizure at a desired place is important in the planning of the treatment.Using the electromagnetic brain waves that we have considered as important in seizure prediction, a variety of signal processing algorithms were conducted on the EEG for investigation of the electrical properties of spikes emerged in the EEG in terms of how they do generalize, either there is an marker or particular pattern before their generalization.In this study, firstly the time-frequency characteristic of EEG and the spikes were represented. It was found that as the seizure time approaches the energy content of the electrical signal is gradually reduces until the occurrence of seizure. This reduction was much evident in the particular sites that were considered as epileptic focus.The temporal and spatial synchronization between the recording sites were quantified in terms of signal?s phase and energy content. A nonuniform reduction in the phase and energy synchronisation index was observed before the partial or absolute spike generalization those were not leading to seizure. It was found that the energy synchronisation index is decay to below 0.2 just before the emergence of spike generalization and after the generalization this index was raises back to its normal value; around 0.3-0.4. Interestingly these characteristics found in the epileptic EEG was not encountered in the nonepileptic EEG.From an alternative point of wiev, if the whole brain medium considered as an electromagnetic system, one may consider that minor and/or major ubnormal structures within the brain might have affected the funcion of the system and this had reflected into the EEG records. The spikes found in the EEG, in this case, may be considered as the reflections of the controlling mechanizm (in the form of exitation or inhibition) for preventig the brain from unexpected circumstances. In other words, in case of considering the brain is an electromagnetic system each time of the reduction observed in the energy index we thought that the structures that provides energy for brain functioning are controlled somehow with the involvement of the controlling mechanisms. If this is the case, we wonder if the the required energy sources for sustaining brain functioning in a reliable way dos not function well or the need for energy is extremely increased? is the energy provided to the system is a rapid correcting action? Therefore we have considered the spikes are the sign of the struggle of brain for maintaining its function reflected into EEG.If the occurance of spikes could be considered as a result of such a process, a supeculation for the occurrence of seizure may be made: The seizure is the reflection of a secondary controlling mechanism in case of the failure or insufficiency of the primary controlling mechanism.The results found in this study implied that, the markers attached to spikes need to be considered in the seizure prediction algorithms based on EEG.