Evaluation of High frequency oscillations as markers of epileptogenicity in intracranial EEG and their correlates on surface EEG
Zusammenfassung der Projektergebnisse
1% der Weltbevölkerung leidet unter einer Epilepsie und einem Drittel dieser Patienten kann durch Medikamente nicht ausreichend geholfen werden. Trotz vieler moderner Untersuchungsmethoden ist es für Epileptologen es weiterhin eine Herausforderung, eine Prognoseeinschätzung für einzelne Patienten zu Therapiebeginn zu geben und diejenigen Hirnareale zu finden, die für die Entstehung von Anfällen verantwortlich sind. Hochfrequenzoszillationen (HFO) sind sehr schnelle Wellen im EEG zwischen 80-500Hz, die als neue Biomarker für Epilepsie angesehen werden. Dieses DFG-Projekt hatte als Ziel, drei Fragestellungen zum Thema HFO bei Epilepsie näher zu untersuchen und so die Methode näher an die klinische Verwendbarkeit zu führen. Zunächst sollte die Annahme gefestigt werden, dass HFO Marker für Epilepsie und epileptische Krankheitsaktivität sind. Eine große Anzahl von Patienten wurde retrospektiv und prospektiv in einem multizentrischen Ansatz mit Kollaborationspartnern in Kanada und den USA darauf untersucht, ob die Entfernung von HFO generierenden Hirnarealen zu einer postoperativen Anfallsfreiheit führt. Hierbei zeigte sich, dass die Analyse deutlich dadurch erschwert wurde, dass die EEG-Ableitungen sehr unterschiedlich durchgeführt wurden. Die Ergebnisse zeigten eine große Variabilität zwischen den Patienten und leider war es im Einzelpatienten nicht möglich mit Hilfe der HFO vorherzusagen, ob ein Patient nach der Operation anfallsfrei sein würde. Gleichzeitig wurde untersucht, ob die Häufigkeit der HFO mit der aktuellen Anfallsaktivität und Krankheitsschwere des Patienten korreliert. Dies konnte für verschiedene Patientengruppen nachgewiesen werden und bringt Hoffnung, dass HFOs vielversprechend für die Prognosebestimmung bei Epilepsiepatienten eingesetzt werden können. Ein zweites Projekt beschäftigte sich mit der Unterscheidung von physiologischen funktionsgebundenen und epileptischen HFO. Da beide über den gleichen Hirnarealen auftreten, ist es wichtig, Unterscheidungsmerkmale zu etablieren, die verhindern, dass physiologische HFO fälschlich als epileptische Aktivität gewertet werden. Hier konnte eine Methode entwickelt werden, bei der physiologische HFO dadurch identifiziert werden, dass sie gleichzeitig mit Schlaf-Spindeln auftreten. Hierdurch konnte gezeigt werden, dass Amplituden und Frequenzeigenschaften zwischen physiologischen und epileptischen HFO signifikant unterschiedlich sind. Zuletzt haben wir uns damit beschäftig, ob HFO nur im intrakraniellen EEG oder auch an der Oberfläche sichtbar sind. Hier konnte klar gezeigt werden, dass an der Oberfläche HFO auftreten und diese ein intrakranielles Korrelat haben. Weiterhin dass durch Oberflächen- HFO eine genauere Eingrenzung der Areale die Anfälle produzieren möglich ist und hierfür am besten ein hochaufgelöstes EEG mit möglichst vielen Kontakten genutzt wird. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Oberflächen-HFO genutzt werden können, um Patienten mit einer schlechten Prognose zu identifizieren, da sie besonders viele Oberflächen-HFO zeigen. Die im Rahmen des Projektes entstandenen Publikationen führten dazu, dass in Freiburg im März 2016 der Zweite Internationale Workshop zum Thema „Hochfrequenzoszillationen in der Epilepsie“ durchgeführt wurde. Hierüber wurde in der lokalen Presse „Der Sonntag“ berichtet. Für die Arbeit erhält Frau Jacobs außerdem den Young Investigator Award der Europäischen Gesellschaft für Epileptologie 2016.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A comparison between detectors of high frequency oscillations. Clin Neurophysiol. 2012 Jan;123(1):106-16
Zelmann R, Mari F, Jacobs J, Zijlmans M, Dubeau F, Gotman J
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Automatic 80-250Hz "ripple" high frequency oscillation detection in invasive subdural grid and strip recordings in epilepsy by a radial basis function neural network. Clin Neurophysiol. 2012;123(9):1721-31
Dümpelmann M, Jacobs J, Kerber K, Schulze-Bonhage A
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High frequency oscillations mirror disease activity in patients with focal cortical dysplasia. Epilepsia. 2013 Aug;54(8):1428-36
Kerber K, LeVan P, Dümpelmann M, Fauser S, Korinthenberg R, Schulze-Bonhage A, Jacobs J
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High-frequency oscillations, extent of surgical resection, and surgical outcome in drug-resistant focal epilepsy. Epilepsia. 2013 May;54(5):848-57
Haegelen C, Perucca P, Châtillon CE, Andrade-Valença L, Zelmann R, Jacobs J, Collins DL, Dubeau F, Olivier A, Gotman J
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Differentiation of specific ripple patterns helps to identify epileptogenic areas for surgical procedures. Clin Neurophysiol. 2014 Jul;125(7):1339-45
Kerber K, Dümpelmann M, Schelter B, Le Van P, Korinthenberg R, Schulze-Bonhage A, Jacobs J
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Scalp EEG is not a blur: it can see high frequency oscillations although their generators are small. Brain Topogr. 2014 Sep;27(5):683-704
Zelmann R, Lina JM, Schulze-Bonhage A, Gotman J, Jacobs J
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Temporal and spatial characteristics of high frequency oscillations as a new biomarker in epilepsy. Epilepsia. 2015 Feb;56(2):197-206
Dümpelmann M, Jacobs J, Schulze-Bonhage A
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The identification of distinct high-frequency oscillations during spikes delineates the seizure onset zone better than high-frequency spectral power changes. Clin Neurophysiol. 2016 Jan;127(1):129-42
Jacobs J, Vogt C, LeVan P, Zelmann R, Gotman J, Kobayashi K
