Medische data-analyse voor minimaal invasieve behandeling van epilepsie
Proefschriftbesprekingen
Door: Pauly Ossenblok (p.p.w.ossenblok@tue.nl), Andrea Fuster en Remco Duits, Centre for Analysis, Scientific
Computing and Applications, Faculteit Wiskunde en Informatica, Technische Universiteit Eindhoven.
Medische data-analyse voor
minimaal invasieve behandeling
van epilepsie
Stephan Meesters promoveerde op 29 maart 2018 aan de Technische Universiteit Eindhoven op het proefschrift
Functional and structural methods for minimally invasive treatment of epilepsy1. Zijn proefschrift beschrijft de ontwikkeling van analysemethoden voor functionele en structurele beeldvorming ter ondersteuning van een minimaal
invasieve behandeling van patiënten met epilepsie die niet goed reageren op anti-epileptica.
Voor een minimaal invasieve behandeling van epilepsie is
het van belang het hersengebied dat verantwoordelijk is
voor de epilepsie preoperatief nauwkeurig in beeld te
brengen. Dat kan door het lokaliseren van de bron van de
epileptische ontladingen die zichtbaar zijn in het EEG.
Deze benadering is echter niet altijd succesvol, bijvoorbeeld
omdat epileptische activiteit zich razendsnel verspreidt
door de hersenen, waardoor er een multifocaal EEG-beeld
ontstaat. Dit beeld is een uiting van de activiteit van complexe netwerkinteracties waarbij meerdere hersengebieden
betrokken zijn. Stephan Meesters beschrijft in zijn proefschrift methoden voor het analyseren van dergelijke complexe netwerken.
De functionele netwerkanalyse werd uitgevoerd op het EEG
dat werd gemeten met diepte-elektroden, het zogenaamde
stereo-encefalografie of stereo-EEG (SEEG). De structurele verbindingen, de witte-stofbanen, van een functioneel
netwerk kunnen in beeld gebracht worden met behulp
van diffusie-gewogen beeldvorming. In dit proefschrift
worden twee verschillende benaderingen beschreven: 1)
diffusie-gewogen tractografie toegepast voor de reconstructie van de visuele witte-stofbanen, die beschadigd
kunnen worden bij een temporaalkwabresectie en 2) de
berekening van structurele connectiviteit van een complex
netwerk dat betrokken is bij temporaalkwabepilepsie.
 Functionele connectiviteit
In de huidige praktijk is het stereo-EEG-onderzoek voornamelijk gericht op het meten en visueel beoordelen van
aanvalsactiviteit. Het stereo-EEG bevat echter naast aanvalsactiviteit een groot aantal interictale epileptiforme
ontladingen (IEDs). Door hun overvloed en complexiteit

zijn deze nauwelijks visueel te beoordelen. De methoden
en technieken die in het promotieonderzoek van Stephan
Meesters werden ontwikkeld maken beoordeling wel
mogelijk, zoals:
1 een algoritme om de diepte-elektroden automatisch te
detecteren op basis van een CT-scan van de patiënt
(Meesters et al., 2015);
2 een analyse-raamwerk om de potentiaalverdeling van de
IEDs over de contactpunten van de diepte elektroden te
berekenen (Meesters et al., 2018);
3 software om dit alles te visualiseren in tweedimensionale en driedimensionale anatomische beelden van de
hersenen.
Als voorbeeld zijn in figuur 1 de hersengebieden gevisualiseerd die betrokken zijn bij de IEDs en hun interacties.
 Om een onderscheid te maken tussen een eventuele betrokkenheid van temporaal- en pariëtaalkwab werden voor
deze patiënt zeven diepte-elektroden en vijf subdurale
stripelektroden geplaatst (figuur 1, linksonder). Op basis
van de analyse werden er twee verschillende typen IEDs gevonden, cluster 1 en cluster 2 (figuur 1, midden), die een
maximale amplitude hebben op electrode LH, en cluster 1
ook op de stripelektrode LSO. Het rechterpanel van figuur
1 toont de potentiaalverdeling van cluster 1 in een axiale,
coronale en sagittale scan (warme kleuren geven het maximum van de potentiaalverdeling weer). Verder wordt een
model van de onderliggende verbindingen van de betrokken hersengebieden gevisualiseerd (figuur 1, linksboven),
met daarbij aangegeven een geschatte associatiesterkte
(in %) en de vertraging in milliseconden van de epileptische activiteit van de betrokken hersengebieden. Hieruit
blijkt dat de bron van de epilepsie van de patiënt is gelo-

1Promotores: Prof. dr. Luc Florack (TU Eindhoven), Prof. dr. Paul Boon (Academisch Centrum voor Epileptologie Kempenhaeghe/

Maastricht UMC+, Heeze/Maastricht en Universitair Ziekenhuis Gent), copromotor: dr. Pauly Ossenblok (TU Eindhoven).
Proefschriftbesprekingen

DEF_ligablad03_2018.indd 25

Periodiek voor professionals 16 | nr 3 | 2018 25

04-09-18 11:23

Proefschriftbesprekingen

Figuur 1 Resultaat van de analyse met in de linkerkolom geïmplanteerde elektroden en subdurale gridelektroden (onder) en de netwerkinteracties ten opzichte van een 3D-beeld van de hersenen (boven). De middelste kolom toont het gemiddelde van het spatiotemporele
(distributie in de tijd en locatie) patroon van de interictale epileptische ontladingen van cluster 1 en cluster 2. In de rechterkolom wordt
de potentiaalverdeling getoond in de axiale, coronale en sagittale MRI-scan.
 kaliseerd in de temporaalkwab links, met als bron de
hippocampus. Voor deze patiënt en ook voor vier andere
patiënten die werden opgenomen in dit onderzoek, kwam
de locatie van de geanalyseerde bron overeen met de bron
van de aanvalsactiviteit. Om de meerwaarde van het analyse-raamwerk aan te tonen werd ook het resultaat getoond
voor twee patiënten die niet aanvalsvrij werden nadat zij op
instigatie van een diepte-elektroden-onderzoek een operatie ondergingen. Dit laatste is in meer detail beschreven in
een bijdrage aan de rubriek Wetenschappelijk Onderzoek
van ‘Epilepsie, periodiek voor professionals’ (Meesters et
al., 2017).
Structurele connectiviteit
Bij het plannen van een operatie wordt een afweging gemaakt tussen het te verwijderen hersengebied, zodat de patiënt aanvalsvrij wordt, en het voorkomen van beschadiging
van functie. In geval van een temporaalkwabresectie kan
het gezichtsveld worden aangetast. In de temporaalkwab
lopen de zenuwbanen (witte-stofbanen) die betrokken zijn
bij de geleiding van de prikkels van oog naar hersenen, de
zogenoemde Meyer’s loop, die veelal worden beschadigd bij
een temporaalkwabresectie. Stephan Meesters ontwikkelde
een methode om de positie van de Meyer’s loop nauwkeurig
in te schatten ten opzichte van anatomische markers, in

➞
Figuur 2 Een kwantitatieve maat (Epsilon) om de Meyer’s loop nauwkeurig te reconstrueren door het verwijderen van spurious fibers
(links). Dit resulteert in een stabiele afstandsmaat van de Meyer’s loop tot de Temporal Pole (ML-TP distance). Het verschil in deze
afstandsmaat en de resectielengte geeft aan wat de mogelijke schade is aan de optische radiatie (rechts).
26 Periodiek voor professionals 16 | nr 3 | 2018

DEF_ligablad03_2018.indd 26

Proefschriftbesprekingen

04-09-18 11:23

Proefschriftbesprekingen
dit geval ten opzichte van de temporal pole (ML-TP afstand).
De neurochirurg kan hiervan gebruik maken om schade
aan het gezichtsveld te voorkomen (figuur 2).
 Stephan Meesters ontwikkelde samen met anderen in het
Centre for Analysis, Scientific Computing and Applications van
de faculteit Wiskunde & Informatica ook een structurele
connectiviteitsmaat. Hij beschreef in zijn proefschrift het
belang hiervan voor behandeling met diepe-hersenstimulatie bij patiënten voor wie operatie geen optie is. Deze
behandeling, waarbij de anterieure nucleus van de thalamus (ANT) wordt gestimuleerd, is recent geïntroduceerd
en het is nog niet duidelijk welke typen epilepsie wel goed
op die behandeling reageren en welke niet. De berekening
van de structurele connectiviteit of geleidbaarheid van de
witte-stofbanen die de ANT verbinden met andere gebieden in een bepaald netwerk, bijvoorbeeld van het circuit
van Papez, zal inzicht geven in over wie wel en wie niet
behoort tot de groep van mogelijke responders.
Belang voor de kliniek
De analyse van IEDs is een waardevolle toevoeging aan de
routinebeoordeling van stereo-EEG en leidt potentieel tot
een meer succesvolle operatiestrategie. Bovendien kan door
de hier geïntroduceerde analyse vanaf het begin, als er nog
geen aanvalsactiviteit is geregistreerd, het epileptisch netwerk in beeld gebracht worden. Potentieel kan dit de registratieduur verkorten, hetgeen in het voordeel is van de
patiënt en de kosten van het onderzoek doet dalen.
Nu het mogelijk is de positie van de optische radiatie
nauwkeurig in te schatten kan potentieel met een tailored
resectie aanvalsvrijheid worden bereikt zonder dat het
gezichtsveld van de patiënt wordt beschadigd. Het belang
van de structurele connectiviteitsmaat voor de behandeling met diepe hersenstimulatie moet nog blijken uit vervolgonderzoek.
Referenties
Meesters S, Ossenblok P (2017) Netwerkinteracties van
interictale epileptiforme ontladingen gemeten met
diepte-elektroden. Epilepsie, periodiek voor professionals,
jaargang 15, nr.2, p. 11-12.
 Meesters S, Ossenblok P, Colon A, Schijns O, Florack L,
Boon P, Wagner L, Fuster A (2015) Automated identication of intracranial depth electrodes in computed tomography data. IEEE 12th International Symposium on
Biomedical Imaging (ISBI); pages 976–979.
Meesters S, Ossenblok P, Colon A, Wagner L, Schijns O,
Boon P, Florack L, Fuster A (2018) Modeling of intracerebral interictal epileptic discharges: evidence for network interactions. Clinical Neurophysiology. Clinical
Neurophysiology Jun;129(6):1276-1290.
Meesters S, Ossenblok P, Wagner L, Schijns O, Boon P,
Florack L, Vilanova A, Duits R (2017) Stability metrics
for optic radiation tractography: towards damage
prediction after resective surgery. Journal of Neuroscience
Methods; Vol. 288, pages 34-44.
Epilepsie Magazine
Hebt u al kennisgemaakt met het voorlichtingsmagazine
van het Epilepsiefonds: Epilepsie Magazine?
Epilepsie Magazine bevat artikelen over wetenschappelijk
onderzoek, ervaringsverhalen over mensen met epilepsie
en hun omgeving, medische achtergrondinformatie en
epilepsienieuws.
Neem nu een abonnement!
Abonnees ontvangen het kwartaalblad voor € 20,– per jaar.
Als u vragen of opmerkingen hebt, kunt u uiteraard bellen of mailen met
Annelies Bakker, hoofdredacteur van Epilepsie Magazine: 030 634 40 63 of
bakker@epilepsiefonds.nl.
Proefschriftbesprekingen

DEF_ligablad03_2018.indd 27

Periodiek voor professionals 16 | nr 3 | 2018 27

04-09-18 11:23.
