Badanie MRI 3-T u pacjentów z wszczepionym urządzeniem stymulacji powierzchniowej mózgu: jakość obrazów i rekonstrukcja elektrod przy pomocy głębokich sieci neuronowych
Post-implantation 3-T MRI in patients with an epicranial stimulation device: image quality and deep learning-based electrode reconstruction
W skrócie
[Preprint - wstępne wyniki] Badacze sprawdzili, czy można bezpiecznie wykonać badania MRI u pacjentów z wszczepionym systemem EASEE, który stymuluje określone obszary mózgu u chorych na ogniskową epilepsję. Okazało się, że obrazy MRI były wyraźne i nie wykazywały zakłóceń, a sztuczna inteligencja potrafiła dokładnie określić położenie elektrod na podstawie samych zdjęć MRI bez konieczności dodatkowego badania CT. Te wstępne wyniki wskazują, że połączenie MRI z metodą AI może w przyszłości pomóc lekarzy w ocenie prawidłowego umiejscowienia implantów i skuteczności terapii.
Oryginalny abstract (angielski)
Summary We evaluated structural and functional MRI at 3 T in five patients with an implanted EASEE focal cortex stimulation system and assessed MRI-only electrode reconstruction. Image quality was evaluated visually and by comparing implant-centered and control regions using structural GM/WM signal ratios, GE-EPI signal intensity, T2*, and relative off-resonance. A deep learning pipeline trained exclusively on synthetic data estimated electrode position from T1-weighted MPRAGE images. Structural and functional acquisitions were completed in all patients without scan-related adverse events. Structural images showed clear intracranial anatomy beneath the implant without visually apparent local signal loss or distortion. GE-EPI reference images and derived maps showed no consistent local disturbance corresponding to the electrode. GE-EPI signal was numerically lower in implant-centered regions, but no imaging metric differed significantly between regions (all p > 0.05). Electrode reconstructions were anatomically plausible in all patients, with patient-specific median central electrode-to-cortical gray-matter distances ranging from 9 to 20 mm. These findings demonstrate the feasibility of post-implantation structural and functional MRI and MRI-only estimation of electrode–cortex geometry, although localization accuracy remains unvalidated. This combination provides a basis for future studies integrating patient-specific electrode geometry, electric-field modeling, and functional connectivity analyses in focal cortex stimulation with the EASEE system. Plain Language Summary The EASEE system is an implant used to stimulate a specific brain region in people with focal epilepsy. In five patients, 3-T MRI provided clear images of brain anatomy and allowed functional brain scans despite the implant, while an artificial intelligence method estimated the electrode position directly from the MRI. This approach may help assess how the electrode is positioned relative to the underlying brain without requiring an additional CT scan.