An English translation will be available soon!
Detectie van nachtelijke epilepsieaanvallen bij kinderen
Probleem
De diagnose en classificatie van epilepsie gebeurt typisch door video/elektro-encefalogram (EEG)-monitoring. Het opgenomen EEG-signaal op meerder plaatsen op de scalp en videobeelden van de patiënt worden simultaan opgenomen gedurende enkele dagen. Dit onderzoek is niet zo patiëntvriendelijk omdat de EEG-elektrodes, die aan de scalp gelijmd worden, oncomfortabel zijn om te dragen. Kinderen of verstandelijk gehandicapte personen kunnen deze elektrodes opzettelijk verwijderen, wat uiteraard het onderzoek verstoort. Bovendien is het arbeidsintensief omwille van de omslachtige plaatsing van de elektrodes en moet er een hoge geleidbaarheid tussen de scalp en de elektrodes bewaard worden tijdens het meten. Door deze nadelen wordt video/EEG-monitoring voornamelijk uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving zoals een ziekenhuis. Hoewel deze methode beschouwd wordt als de gouden standaard voor de diagnose van epilepsie, geeft het enkel een momentopname van de ziekte, bijvoorbeeld eenmaal per jaar. Het is in de praktijk daarom niet mogelijk om epilepsie thuis op te volgen op dagelijkse of wekelijkse basis.
Methode
Ons onderzoek spitst zich toe op kinderen. Deze groep heeft duidelijke convulsies (epileptische aanvallen met motorische activiteit zoals tonische en tonische-clonische aanvallen, schokken en andere aanvallen met een motorische component) in vergelijking met volwassenen en de frequentie van de aanvallen kan nog variëren in de tijd. De registraties gebeuren ‘s nachts omdat er dan een verminderde (of geen) bewaking is door verplegend personeel. Bovendien gebeuren de convulsies ’s nachts min of meer op een gecontroleerde manier zonder te veel invloed van ruis zoals gecontroleerde bewegingen.
De oplossing op het bovenvermelde probleem wordt aangepakt op twee verschillende manieren:
De diagnose en classificatie van epilepsie gebeurt typisch door video/elektro-encefalogram (EEG)-monitoring. Het opgenomen EEG-signaal op meerder plaatsen op de scalp en videobeelden van de patiënt worden simultaan opgenomen gedurende enkele dagen. Dit onderzoek is niet zo patiëntvriendelijk omdat de EEG-elektrodes, die aan de scalp gelijmd worden, oncomfortabel zijn om te dragen. Kinderen of verstandelijk gehandicapte personen kunnen deze elektrodes opzettelijk verwijderen, wat uiteraard het onderzoek verstoort. Bovendien is het arbeidsintensief omwille van de omslachtige plaatsing van de elektrodes en moet er een hoge geleidbaarheid tussen de scalp en de elektrodes bewaard worden tijdens het meten. Door deze nadelen wordt video/EEG-monitoring voornamelijk uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving zoals een ziekenhuis. Hoewel deze methode beschouwd wordt als de gouden standaard voor de diagnose van epilepsie, geeft het enkel een momentopname van de ziekte, bijvoorbeeld eenmaal per jaar. Het is in de praktijk daarom niet mogelijk om epilepsie thuis op te volgen op dagelijkse of wekelijkse basis.
Methode
Ons onderzoek spitst zich toe op kinderen. Deze groep heeft duidelijke convulsies (epileptische aanvallen met motorische activiteit zoals tonische en tonische-clonische aanvallen, schokken en andere aanvallen met een motorische component) in vergelijking met volwassenen en de frequentie van de aanvallen kan nog variëren in de tijd. De registraties gebeuren ‘s nachts omdat er dan een verminderde (of geen) bewaking is door verplegend personeel. Bovendien gebeuren de convulsies ’s nachts min of meer op een gecontroleerde manier zonder te veel invloed van ruis zoals gecontroleerde bewegingen.
De oplossing op het bovenvermelde probleem wordt aangepakt op twee verschillende manieren:
- De detectie van aanvallen door middel van accelerometers
- De detectie van aanvallen door middel van video-opnamen
|
De detectie van aanvallen door middel van accelerometers
Dit project wordt ondersteund door het IWT in een TBM-project. Er is een acquisitiesysteem gebouwd met 4 3D accelerometers die bevestigd kunnen worden aan de polsen en enkels, zoals te zien is in figuur 1. Een eerste detectiealgoritme voor frontale kwab epilepsie is ontwikkeld. De eerste resultaten in onze groep (proof-of-concept) zijn behaald op 3 patiënten. Tijdens de convulsies is een duidelijk onderscheidbaar patroon zichtbaar in het accelerometersignaal (ACM-signaal). Bovendien is te merken dat de klinische manifestatie van een aanval verschilt tussen de patiënten onderling. Daarom hebben we een algoritme ontwikkeld dat patiëntspecifieke voorkennis gebruikt. De doelstellingen van het project zijn (a) het valideren en verder verfijnen van het detectiealgoritme om zo een sensitiviteit van 90% te behalen met een maximum van 3 vals positieven per nacht bij kinderen met convulsies, (b) het ontwerpen van een draadloos systeem om accelerometersignalen op te nemen in een thuissituatie en (c) het onderzoeken van de therapeutische impact van het hebben van een objectieve maat van het aantal nachtelijke aanvallen gedurende een langere periode. |
|
|
De detectie van aanvallen door middel van video-opnamen
Het doel van deze aanpak is gelijkaardig aan de detectie met accelerometers. Epileptische aanvallen met een motorische component worden op een praktischere manier gedetecteerd (contactloos) dan via de gouden standaard. Er is een bewegingsdetectiealgoritme ontworpen dat bewegingen van epileptische patiënten detecteert gedurende de nacht. Dit is een voorbewerkingsstap voor de detectie van aanvallen, omdat enkel relevante fragmenten met een bewegingscomponent worden behouden. Het vectorveld dat de beweging op de video-opnamen weergeeft wordt berekend zoals getoond in figuur 2(b) door middel van de Horn-Schunk optical flow-methode. Figuur 2(d) toont het resultaat na het verwijderen van de ruis. Uit dit resultaat wordt een signaal bekomen dat beweging kan onderscheiden van ruis. |
Mogelijke toepassingen van het onderzoek
- Inventariseren van convulsies: het is duidelijk dat met een dagelijkse opvolging van de patiënten veel diagnostische informatie beschikbaar komt voor de neuroloog. De neuroloog zal immers een objectieve maat hebben van de frequentie van de aanvallen. Met deze informatie kan de medicatie veel vlugger aangepast worden wat leidt tot een optimalere behandeling van de ziekte.
- Convulsiealarm: weten wanneer een aanval zich voordoet gedurende de nacht en kunnen ingrijpen wanneer dit nodig zou zijn kan het aantal onverwachte plotse overlijdens door epilepsie (SUDEP) verminderen en de levenskwaliteit van zowel de ouders als het kind verbeteren.