4D-EEG: from brain signal propagation to functional understanding
Een beroerte is de belangrijkste oorzaak van het ontstaan van beperkingen voor volwassenen. Alleen al in Nederland worden de kosten van beroerte geschat op 2,3 miljard euro per jaar. Om optimale revalidatiezorg na een beroerte te kunnen blijven leveren, moeten 2 sleutelvragen worden beantwoord. Ten eerste: 'wat zijn de mogelijkheden van een individuele patiënt voor zijn/haar herstel?' en ten tweede: 'wat is de beste revalidatiezorg die deze patiënt zou moeten krijgen gegeven deze mogelijkheden?'.
Het huidige project beoogde hierin een doorbraak te forceren door voor het eerst real time signaaltransport in het brein zichtbaar te maken vanuit hersengolven (EEG). Data uit een eerder verrichte longitudinale meting met 6 patiënten laten zien dat de meting goed herhaalbaar is, van de acute (1 - 3 weken) naar de chronische fase (26 weken) na de beroerte. Hoewel sensorische en motorische functie van alle patiënten vanaf de acute fase goed was, laten de data verschillende patronen zien in het specialisatieproces van de linker- en rechterhersenhelft voor sensorische functie, zowel over tijd als tussen proefpersonen. Dit wijst op verschillende herstelmechanismen voor het hersenletsel: compensatie (een ander deel van de hersenen neemt de functie over) of restitutie (het beschadigde deel verbetert).
Verslagen
Eindverslag
Een beroerte is de belangrijkste oorzaak van het ontstaan van beperkingen op volwassen leeftijd en de incidentie stijgt nog steeds. Alleen al in Nederland worden de kosten van beroerte geschat op 2,3 miljard euro per jaar. Om optimale revalidatiezorg na een beroerte te kunnen blijven leveren, moeten 2 sleutelvragen worden beantwoord. Ten eerste: 'wat is de potentie van een individuele patiënt voor zijn/haar herstel?' en ten tweede: 'wat is de beste revalidatiezorg die deze patiënt zou moeten krijgen gegeven dit potentieel?' Zonder antwoord op deze vragen blijft revalidatiezorg gebaseerd op ervaringen en kostenineffectief en is het niet mogelijk goede klinische trials te ontwerpen. Het goed kunnen onderscheiden van patiënten vroeg na een beroerte op grond van hun potentieel voor herstel vraagt kennis van onderliggende herstelprocessen. Hoe neurale netwerken adapteren aan de ontstane schade en zich herstellen is onlangs geformuleerd door een internationaal forum van wetenschappers en clinici (De Stroke Recovery and Rehabilitation Round TableTask Force). Dit was een topprioriteit in onderzoek naar het verbeteren van revalidatiezorg na een beroerte. Het huidig project beoogde hierin een doorbraak te forceren door voor het eerst real time signaaltransport in het brein zichtbaar te maken vanuit hersengolven (EEG). Fundamenteel begrip van het verloop van dit signaaltransport na een beroerte is het fundament om een van de belangrijkste uitdagingen in de gezondheidszorg aan te gaan, namelijk het begrijpen en kunnen gebruiken van het aanpassingsvermogen van het brein (neuroplasticiteit) om herstel na hersenschade beter te kunnen beoordelen en behandelen.
- Er is heel veel tijd besteed aan het werkend krijgen van de MRI-compatibele robot. Door de lange tijd die daarvoor nodig was, zijn er helaas geen functionele MRI-metingen gedaan. De validatie van het 4D-EEG methode is daardoor niet geslaagd. De MRI-compatibele robot is nu functioneel, door het gebruik van ramp-and-hold inputs in plaats van multisinus. EEG-data laten zien dat met het aangepaste meetprotocol onderscheid kan worden gemaakt tussen motorische, sensorische en visuele systemen. De hoop voor de nabije toekomst is om de validatie alsnog uit te voeren. Deze laatste stap is nodig om te kunnen bepalen welke aannames in de EEG-bronlokalisaties gemaakt moeten worden om de nauwkeurigheid te verhogen. Er is een goedgekeurd METC-protocol voor de validatie met behulp van functionele MRI.
- De multisinus input kan wel opgelegd worden door een niet-MRI compatible robot manipulator zoals de Wristalyzer. Een bestaande dataset is verwerkt met een aangepast computeralgoritme en liet goed interpreteerbare resultaten zien. Voordeel van de multisinus is dat er een betere Signaal-Ruis verhouding is, en dat ook de overdrachtsfunctie (dynamisch gedrag van de hersenen) geschat kan worden.
- De patiëntvriendelijke EEG-cap is getest en vergeleken met 10 proefpersonen die allemaal 4 keer gemeten zijn – 2 keer met de patiëntvriendelijke EEG-cap, en 2 keer met de gebruikelijke EEG-cap. De toepassingstijd van de EEG-caps wordt met de patiëntvriendelijke caps gereduceerd van ~ 45-60 min naar ~ 10-15 min. Bovendien waardeerden de deelnemers het niet gebruiken van geleidende gel, met bijbehorende voorbereidingshandelingen, en de open structuur van de cap. De eerste resultaten laten zien dat de Signaal-Ruis verhouding voor beide caps vergelijkbaar is (tussen -15 en -10 dB) voor electrodes die de sensorische verwerking van het brein meten. De herhaalbaarheid tussen sessies is ook gekwantificeerd en voor beide type caps goed bevonden (ICC = 0.7-0.8). De resultaten geven vertrouwen dat de 4D-EEG methode in de toekomst gemakkelijk toegepast kan worden binnen een brede groep aan patiënten.
- Klinische interpretatie: data uit een eerder verrichte longitudinale meting met 6 patiënten laten zien dat de meting goed herhaalbaar is, van de acute (1-3 weken) naar de chronische fase (26 weken) na de beroerte. Hoewel sensorische en motorische functie van alle patiënten vanaf de acute fase goed was, laten de data verschillende patronen zien in lateralisatie van sensorische functie, zowel over tijd als tussen proefpersonen. Dit wijst op verschillende herstelmechanismen voor het hersenletsel: compensatie (een ander deel van de hersenen neemt de functie over) of restitutie (het beschadigde deel verbetert). Dit heeft vergaande consequenties voor het type fysiotherapie dat aan de patiënten wordt gegeven.