Sciencemag.cz
Doporučujeme
Epilepsie je jednou z nejčastějších neurologických poruch. U některých pacientů není standardní léčba antiepileptiky dostatečně účinná a nezbavuje je záchvatů. Takovému pacientovi může v některých případech pomoci neurochirurgická operace. Pro rozhodnutí, zda operovat, je velmi důležité znát co nejpřesněji lokalizaci a rozsah epileptogenní zóny. K tomu slouží několik nezávislých vyšetření, z nichž jedním je analýza video-EEG záznamů pacienta v průběhu záchvatu.
Záchvaty ovšem nepřicházejí na povel, ale objevují se často zcela nepředvídaně. Video-EEG záznamy se proto pořizují v rámci k tomu určené několikadenní hospitalizace, při které je pacient pečlivě monitorován tak, aby lékaři získali podrobný synchronizovaný záznam jak chování pacienta (video), tak jeho mozkové aktivity (EEG) v průběhu každého záchvatu. Před, během a po epileptickém záchvatu dochází opakovaně k charakteristickým projevům, jakými jsou například záškuby, vokalizace nebo automatické pohyby končetin. Jednotlivý elementární projev se nazývá symptom, celý záchvat je tvořen posloupností několika elementárních nebo komplexních symptomů (někdy probíhá současně několik elementárních symptomů, což se označuje jako komplexní symptom). Je dobře známo, že lokalizace epileptogenní zóny úzce souvisí s několika konkrétními projevy chování, které odpovídají krátkým posloupnostem symptomů. Předpokládá se, že existuje mnoho dalších složitějších projevů chování, které ještě popsány nebyly nebo byly zatím zmapovány pouze na malé skupině pacientů. Ty je nutné hledat prostřednictvím analýzy velkého množství údajů od jednotlivých pacientů.
Tradiční způsob vyhodnocování video-EEG záznamů se soustředí na interpretaci dat jednoho pacienta a jeho výsledkem je doporučení pro další léčebný postup, které se zapisuje do pacientovy osobní karty. Jedná se o práci velmi náročnou na čas neurologa, neboť spočívá v povinnosti důkladně prohlédnout mnohahodinový záznam. Je velká škoda, že v rámci takového klasického postupu nevzniká digitální soubor dat, který by mohl být příležitostně podroben moderní datové analýze. Ve spolupráci s Nemocnicí Na Homolce, která je jedním ze tří celorepublikových center pro léčbu epilepsie, jsme proto navrhli a vyvinuli softwarový nástroj ASTEP (Annotation and Statistical Tool for Epilepsy) pro anotování a analýzu video-EEG záznamů, který nejen usnadňuje proces interpretace údajů o jedné osobě, ale především data o záchvatech různých pacientů postupně ukládá do speciální databáze a její aktuální obsah průběžně analyzuje s cílem vyhledávat v datech často se vyskytující sekvenční vzory. K analýze se používá algoritmus cSPADE, který se zaměřuje na hledání speciálních typů vzorů splňujících omezující podmínky podle zadání aktuálního uživatele. Omezující podmínky mohou např. vyjadřovat požadavky na délku hledaných sekvencí nebo se soustředit jen na výskyt několika málo elementárních symptomů. I přes využití omezujících podmínek obvykle nabídne analýza dat stovky zajímavých posloupností symptomů, jejichž význam musí opět vyhodnotit neurolog, kterému pro rychlou orientaci v získaných výsledcích a vlastnostech nalezených posloupností symptomů mohou sloužit vhodné vizualizační techniky. ASTEP k tomu účelu používá open source balíček arulesViz systému R.
Dosud se nám podařilo anotovat 57 záchvatů 25 pacientů. Soubor anotací těchto video-EEG záznamů byl použit k ověření nové metodologie sběru a zpracování dat a byla na něm otestována platnost některých obecně přijímaných pravidel, která se uvádějí v učebnicích. Již dříve popsané symptomy a jejich sekvence se známou lokalizační či lateralizační hodnotou byly porovnávány s charakteristikami pacientů zadanými do databáze (v případě ověřování metody zejména s lokalizací epileptogenní léze na zobrazovacím vyšetření mozku – MRI nebo PET). Protože tento test proběhl úspěšně, je nyní ASTEP dále používán v nemocnici Na Homolce pro anotaci záznamů daleko větší skupiny pacientů a následné pátrání po nových symptomech (a jejich vazbách) s dosud neznámým lokalizačním významem. Díky této databázi je možné také hledat spojitost s jinými charakteristikami pacienta, než je pouze lokalizace epileptogenní léze na MRI/PET, například s pravorukostí/levorukostí a tím pádem s dominantní/nedominantní mozkovou hemisférou.
Užitečnost řešení, které vzniká ve spolupráci s výzkumníky Českého institutu informatiky, robotiky a ky-bernetiky ČVUT, hodnotí MUDr. Michaela Stará a MUDr. Zdeněk Vojtěch, Ph.D., z Nemocnice Na Homolce: „Význam právě vytvářené databáze pro klinickou praxi je nesporný. Čím více příznaků s lokalizační hodnotou, popsaných na základě vzniklé databáze velké skupiny pacientů, uvidíme u jednotlivého konkrétního pacienta s na léčbu nereagující epilepsií, tím lépe budeme moci naplánovat adekvátní operační řešení a zvýšit pravděpodobnost úspěchu chirurgické léčby. Zajímá nás i funkce systému ASTEP určená k podpoře pátrání po nových charakteristických symptomech. To bude zvlášť důležité u pacientů s psychogenními neepileptickými záchvaty, kteří tvoří nezanedbatelnou část pacientů vyšetřovaných na Epileptologické monitorovací jednotce Nemocnice Na Homolce. Správné odlišení neepileptických záchvatů je zásadní pro stanovení vhodného léčebného postupu a nalezení nových charakteristických symptomů by bylo velmi přínosné.“
Autorky:
prof. RNDr. Olga Štěpánková, CSc.
Ing. Lenka Vysloužilová, Ph.D.
Publikováno v magazínu ČVUT Tecnicall 2/2016
