(TURCONS-4) ENTEGRATİF PREOPERATİF FONKSİYONEL HARİTALAMA BATARYASI ARAŞTIRMA VE GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI. S. Karakaş 1, H.M.

Transkript

1 ENTEGRATİF PREOPERATİF FONKSİYONEL HARİTALAMA BATARYASI (TURCONS-4) ARAŞTIRMA VE GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI S. Karakaş 1, H.M. Karakaş 2 1 Hacettepe Üniversitesi Bilişsel Psikofizyoloji Araştırma Birimi 2 İnönü Üniversitesi Radyoloji Anabilim Dalı HÜAF-BAB Proje No: 2006K ile kısmen desteklenmiştir

2 Giriş Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (FMRG), bilgi işleme sürecinde aktif olan beyin yapılarını gösteren noninvazif bir radyolojik tekniktir (H.M. Karakaş, ). Standardize edilmiş nöropsikolojik testler/görevler (NT), belirli beyin yapılarının aktivasyonu sırasındaki bilişsel süreçleri ölçen psikometrik araçlardır (S. Karakaş, ).

3 Neden yapıyoruz? Cerrahi girişimler sonrasında oluşabilecek nörolojik kayıpları belirlemek İnvazif intraoperatif haritalamaya gerek duyulacak hastaları önceden belirlemek Cerrahi işleme rehberlik etmek (Nöronavigasyon) Temel bilimlerde, beyin yapılarındaki aktivasyonun bilişsel göstergelerini ortaya koymak Bilişsel göstergelerin beyindeki temellerini ortaya koymak

4 Epilepsi cerrahisi epileptik > dirençli epileptik > cerrahi adayı

5 Tümör cerrahisi hasta/yıl > cerrahi adayı

6 İnvazif intraoperatif haritalama

7

8 İnme (iskemi, kanama) hasta/yıl

9 Neden yapamıyoruz? 2008 yılı itibariyle FMRG henüz klinik kabul görme düzeyine ulaşamamıştır. Tüm beyni kapsayan FMRG bataryaları geliştirilmemiştir. Toplumlara özgü bataryalar yoktur. Araştırma cihaz ve yazılımları, klinik kullanıma uygun hale getirilememiştir. Mevcut sistemler çok pahalıdır (MR cihazının yarı fiyatı).

10 ENTEGRATİF PREOPERATİF FONKSİYONEL HARİTALAMA BATARYASI Planlama Görevlerin hazırlanması Aktivasyon alanlarının saptanması Laboratuvar ve alıştırma uygulamaları Modifikasyonlar (Versiyonlar) Versiyonların karşılaştırılması MR altında uygulama

11 Gereç ve Yöntem Katılımcılar 61 genç yetişkin (48 kadın, 13 erkek) gönüllü Yaş ortalaması: yıl (± 3.39) olmuştur (kadın: 21.75± 3.09, erkek: 24.08± 3.93). Eğitim düzeyi: 12 yıl ve üstü Dışlama kriterleri: Geçirilmiş ya da süregelen nörolojik veya psikiyatrik hastalık varlığı, bilişsel süreçleri etkileyen ilaç kullanımı veya bu tür ilaçları kısa süre önce bırakmış bulunma, düzeltilmemiş görme kusuru veya işitsel bozuk

12 MRG ve MRG Uyumlu Uyarım ve Kayıt İşlemleri: Donanım ve Yazılım MR çekimleri: 1.5 T süperiletken tarayıcı (Signa Excite, General Electric) ve standard tek kanallı kafa sargısı Nöropsikolojik görevlerin hazırlanması: Uyarım donanım ve yazılımı (Stim, Compumedics) Görsel uyarım sunumu: Fiberoptik binoküler video sistemi (Silent Vision SV-7021/SV-6011, Avotec) İşitsel uyarım sunumu: Hava iletimli stereo kulaklık (Silent Hearing SS-3031, Avotec) Davranışsal tepki arayüzü: 4-tuşlu tepki konsolu (Lumina LU444- RH, Cedrus)

13 TURCONS-4 Beyin Haritalama Bataryası YAPISAL VE FONKSİYONEL MANYETIK REZONANS GÖRÜNTÜLEMEDE KULLANILAN SEKANS ŞEMALARI

14 Sayılarla TURCONS-4 AR-GE ekibi (12 kişi) 2 öğretim üyesi 3 araştırma görevlisi 1 mühendis 3 teknisyen 3 destek elemanı 684 çalışma saati (85.5 iş günü) Denekler 61 denek 122 MR oturumu 957 MR sekansı 4030 dakika MR çekimi

15 BEYİN HARİTALAMA BATARYASI GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI * TEMEL DUYUSAL ve MOTOR İŞLEVLER 1. Versiyon 2. Versiyon 3. Versiyon 4. Versiyon Nöropsikolojik Görevler GÖRSEL: Dönüşen dama tahtası İŞİTSEL: Saf sesler DUYUSAL- MOTOR: Parmak dokundurma DUYGU: Duygu içerikli resimler n= 5 n= 24 n= 9 n= 24 Dokundurulacak parmaklar gösteriliyor (n= 5) Resimlerin duygusal içeriği hissetmeye çalış Kontrast: Nötr fotolar (n=5) Şekle bak (n=29) Sesleri say Kontrast: Beyaz artı işareti (n=24) Sesleri ve A harflerini say Kontrast: A harfleri (n= 9) Şeklin ortasına bak (n=33) İki el resmi statik olarak gösteriliyor (n= 57) Resimlere dikkatle bak Kontrast: Nötr fotolar (n= 33) Sesleri ve A harflerini say Kontrast: A harfleri (n= 24) Resimlerin duygusal içeriğini hisstemeye çalış Kontrast: Artı işareti (n=24) * Sarı boyanmış alanlar TURCONS-4 de kullanılmış olan versiyonu göstermektedir.

16 Görsel Görev YÖNERGE GÖREV (269 RESİM) ms 2650 ms 7.5 Hz ms DİNLENME BİTTİ ms ms ms (2 dk 30 s) Görsel Görev sürecindeki öğelerin ve sürelerinin şematik gösterimi.

17 Kullanılan versiyon BA 17, 18, 36, 37 Kullanılmayan versiyon BA 18, 19, 23, lingual girus, parahippokampal girus GÖRSEL: Dönüşen dama tahtası 1. Versiyon 2. Versiyon 3. Versiyon 4. Versiyon Şekle bak (n= 29) Şeklin ortasına bak (n= 33)

18 BEYİN HARİTALAMA BATARYASI GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI * İLERİ BİLİŞSEL İŞLEVLER 1. Versiyon 2. Versiyon 3. Versiyon 4. Versiyon Nöropsikolojik Görevler DİL: Kelime üretme ÇALIŞMA BELLEĞİ: N-geri YÖNETİCİ İŞLEVLER: Çelişki çözümleme ÖĞRENME: Sayı dizilerini öğrenme n= 5 n= 24 n= 9 n= 24 Kelimeyi görünce ne yaptığını veya ne işe yaradığını düşün (n= 29) Görüntü süresi 500 ms (n= 29) Renk ve ismin uyuşma durumunun tepki konsolunda belirtilmesi (n= 24) Sayı dizisini öğrenme ve tepki konsolunda tekrarlama Kontrast: Artı işareti (n=24) Kelimeyi görünce ne yaptığını veya ne işe yaradığını içinden söyle (n=33) Görüntü süresi 1000 ms (n=33) Renk isminin tepki konsolunda belirtilmesi (n= 33) Kontrast: Uyarıcıya senkron parmak basma (n=9) Öğrenirken, seçtiğin bir stratejiyi kullanabilirsin Kontrast: Artı işareti (n=24) * Sarı boyanmış alanlar TURCONS-4 de kullanılmış olan versiyonu göstermektedir.

19 Çalışma Belleği Görevi 2 GERİ 0 GERİ GÖREV (18 harf) KONTROL (18 harf) YÖNERGE 2 GERİ N S B S J B Z B Z B YÖNERGE 0 GERİ B. B H L. K 3350 ms 2650 ms 950 ms 950 ms 950 ms 900 ms 950 ms 950 ms 950 ms ms ms BİTTİ ms ms (2 dk 30 s) Çalışma Belleği Görevi sürecindeki öğelerin ve sürelerinin şematik gösterimi.

20 Kullanılan versiyon BA 9, 40, 45, 46, 47, 18, 19 Kullanılmayan versiyon BA 6, 7, 19, 24, 37, 3, 1, 2, 4, 6, limbik alanlar 1. Versiyon 2. Versiyon 3. Versiyon 4. Versiyon ÇALIŞMA BELLEĞİ: n-geri Görüntü süresi 500 ms (n= 29) Görüntü süresi 1000 ms (n=33)

21 Bilimsel bildiriler (Geçerlik) Baran Z., Karakaş H.M., Karakaş, S. (September 2008). Mapping visual, auditory, sensory-motor modalities and emotional arousal. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 183. Baran, Z., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Ekim 2008). TURCONS-4 Fonksiyonel Manyetik Görüntüleme Bataryası için öğrenme görevinin geliştirilmesi. 29. Ulusal Radyoloji Kongresi. Türk Radyoloji Bülteni, 14(1), E411 (P-581). Baran, Z., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Şubat 2008). TURCONS-4 Bataryası için ek görev geliştirme çalışması: Sayı Dizisi Öğrenme Testinin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme formu. Genç Bilim İnsanları ile Beyin Biyofiziği II. Çalıştayı: Beyin Asimetrisi ve Kognitif Ölçümlerde Multidisipliner Yaklaşım (s. 78), İzmir. Doğutepe Dinçer, E., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Ekim 2008). TURCONS-4 Fonksiyonel Manyetik Görüntüleme Bataryası için Stroop Testi görevinin geliştirilmesi. 29. Ulusal Radyoloji Kongresi. Türk Radyoloji Bülteni, 14(1), E412 (P-584). Doğutepe Dinçer, E., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (September 2008). Mapping linguistic and executive functions. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 183 Doğutepe Dinçer, E., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Şubat 2008). TURCONS-4 Bataryası için ek görev geliştirme çalışması: Stroop Testinin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme formu. Genç Bilim İnsanları ile Beyin Biyofiziği II. Çalıştayı: Beyin Asimetrisi ve Kognitif Ölçümlerde Multidisipliner Yaklaşım (s. 106), İzmir. Erzengin, Ö.U., Karakaş, S. (Şubat 2008). Stroop Testi performasında "enterferans" etkisi okuma ve renk söylemenin etkisinden ayıklanabilir mi? Genç Bilim İnsanları ile Beyin Biyofiziği II. Çalıştayı: Beyin Asimetrisi ve Kognitif Ölçümlerde Multidisipliner Yaklaşım (s. 66), İzmir. Karakaş S. (September 2008). Introductory remarks: from standard neuropsychological tests to tasks for functional magnetic resonance imaging. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 182.

22 Karakaş, H.M., Tali, E.T. (September 2008). From research laboratory to the clinical field: simpler equipment, complex patients. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 184. Karakaş, H.M., Tali, E.T. (September 2008). Principles of designing physiologically and psychometrically optimized tasks for functional magnetic resonance imaging. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 182. Karakaş, H.M. (September 2008). Epilogue: Integration structural and functional MRI data with EEG. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 161. Karakaş, S. Karakaş, H.M., Baran, Z., Özkan-Ceylan, A., Doğutepe -Dinçer, E., Talı, E.T. (Ekim 2008). Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme için geliştirilen TURCONS 4 Bataryası ile temel kognitif süreçlerin haritalanması. 29. Ulusal Radyoloji Kongresi. Türk Radyoloji Bülteni, 14(1), E87 (SB-45). Karakaş, S., Karakaş, H.M. (Chair) (September 2008). How to Build a Complete Presurgical Mapping Battery for Functional Magnetic Resonance Imaging: Research and Development of TURCONS-4. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 182. Özkan Ceylan, A., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Ekim 2008). TURCONS-4 Fonksiyonel Manyetik Görüntüleme Bataryası için tek uyarıcı görevinin geliştirilmesi. 29. Ulusal Radyoloji Kongresi. Türk Radyoloji Bülteni, 14(1), E411 (P-582). Özkan Ceylan, A., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (September 2008). Mapping learning and working memory. 14th World Congress of Psychophysiology. The Olympics of the Brain. International Journal of Psychophysiology, 69(3), 183. Özkan Ceylan, A., Karakaş, H.M., Karakaş, S. (Şubat 2008). TURCONS-4 Bataryası için ek görev geliştirme çalışması: Tek uyarıcı paradigmasının fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme formu. Genç Bilim İnsanları ile Beyin Biyofiziği II. Çalıştayı: Beyin Asimetrisi ve Kognitif Ölçümlerde Multidisipliner Yaklaşım (s. 86), İzmir.

23 Yalınlık, Ucuzluk

24 Kısa çekim süresi, Hasta uyuncu Bataryanın klinik rutinde uygulanma (çekim) süresi, MR ın yüksek kullanım maliyeti gözönüne alınarak kısaltılmalıdır. Bataryanın uygulanması sırasında hastanın uyuncu (MR tarayıcı içinde hareketsiz durma ve incelemeyi tamamlayabilme) sağlanabilmelidir.

25 İŞİTSEL UYARIM GÖRSEL UYARIM Videoprojektör Ters Projeksiyon Perdesi Standart ters ayna Standart tek kanallı kafa sargısı Standart MR interkomu/kulaklığı TURCONS-4 Beyin Haritalama Bataryası için KLİNİK FONKSİYONEL UYARIM SİSTEMİ (TURCONS-4, KFUS 1.0)

26 AR-GE Yazılım ve Donanımı Adet Tanım Fiyat (TL) 1 Uyarım cihazı (Neuroscan, Stim2) Silent Scan (Avotec, SS3100) Silent Vision (Avotec, SV 6011) Silent Vision (Avotec, SV 7021) Tepki konsolu (Cedrus, Lumina) Analiz programı (Brain Innov, BV) Toplam Geliştirilen Klinik Yazılım ve Donanım Adet Tanım Fiyat (TL) 1 Video projektör (BENQ) Netbook (Asus Eee PC) Ters projeksiyon perdesi Sahte tepki konsolu 50 1 VGA kablo 25 1 Yazılım (TURCONS-4, KFUS 1.0) Toplam 2.775

27

28 KFUS 1.0

29 Sonuç Dünyada mevcut yeni bir teknoloji Türkiye koşullarına uyarlanmıştır. Fonksiyonel beyin haritalaması Yeni bir ürün geliştirilmiştir. Nöropsikolojik batarya, yazılım ve donanım Ürün kalitesi ve standardının yükseltilmesi çalışmaları yapılmıştır. TURCONS-4 versiyonları Ürünle ilgili araştırmalar yurtiçi/yurtdışındaki bilimsel toplantılarda sunulmuştur. Geçerliliğin değerlendirilmesi Maliyet düşürücü çalışmalar yapılmıştır. Yalınlaştırılmış donanım, kilitlenmiş yazılım Yeni bir teknoloji üretime hazır hale getirilmiştir. KFUS 1.0

30 Arzu Özkan Ceylan - Derya Ataş - Elvin Doğutepe Dinçer - Emre Tileylioğlu - Hakkı Muammer Karakaş - Hatice Demir - Murat Taşdemir - Nermin Akkaya - Orhan Arıkan - Salih Atalan - Sirel Karakaş - Turgut Talı - Yaşar Kemal Alp - Zeynel Baran