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摘要
簡介瘧疾影響中樞神經係統(CM)是資源匱乏環境中兒童癲癇的一個主要因素，10%-16%的幸存者在感染後2年內發生癲癇。盡管瘧疾後癲癇(PME)的風險很高，但缺乏指示CM幸存者會發展為癲癇的生物標誌物。這些生物標記物對於識別可能從密切監測和/或預防性治療中獲益最多的高危人群至關重要。腦電圖(EEG)包含信號(特別是伽馬頻率活動)，這些信號與PME的高風險相關，並為癲癇的發展提供了一個生物標誌物。我們建議研究定量和定性腦電圖指標在預測PME方麵的敏感性，以及附加臨床指標可能增加該指標的敏感性。我們的目標是開發一個由腦電圖和臨床曆史指標組成的預測PME指數，這在資源匱乏的地區是高度可行的。
方法和分析這項在讚比亞東部進行的前瞻性觀察性研究將招募250名6個月至11歲患有急性CM的兒童，並對他們進行為期兩年的隨訪。患有癲癇的兒童將被排除在外。結果測量將包括常規腦電圖記錄的定性和定量分析，以及急性和亞急性期的臨床指標，包括富組氨酸蛋白2水平的寄生蟲負擔、昏迷的深度和時間、急性發作的存在和嚴重程度、有無低血糖、最高體溫和cm後1個月神經發育評估評分。我們將通過多變量邏輯回歸分析測試這些腦電圖和臨床指標在預測癲癇發展中的性能。
道德和傳播該研究已獲得波士頓兒童醫院機構審查委員會、讚比亞大學生物醫學研究倫理委員會和讚比亞國家衛生研究管理局的批準。研究結果將在讚比亞當地傳播，然後在可行的情況下發表在國際、開放獲取和同行評議的期刊上。
- 癲癇
- 兒科神經學
- 熱帶醫學
- 神經生理學
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來自Altmetric.com的統計
本研究的優勢與局限性
前瞻性研究設計和數據收集將有助於更好地了解瘧疾後癲癇的發展。
在資源匱乏的地區可以標準地獲得收集到的初級數據。
將對臨床和定量腦電圖指標進行綜合和單獨測試，以進行瘧疾後風險預測。
由於資源的限製，與神經影像學相關是不可行的。
簡介
全球有超過4500萬人患有癲癇，1 - 3其中80%生活在資源較低的國家。4個5超過25%的癲癇病例是由於中樞神經係統感染或創傷所致。6 7瘧疾，一種寄生蟲感染，由惡性瘧原蟲當獲得性癲癇影響中樞神經係統(CM)時，特別是在資源有限的撒哈拉以南非洲(SSA)，這大大增加了獲得性癲癇的負擔。85歲以下兒童的風險最高。9據估計，超過30%的兒科CM幸存者在急性疾病發生後2年內會出現可檢測到的神經發育後遺症;對於10%-16%的幸存者，這些後遺症將包括瘧疾後癲癇(PME)。- 17腦性瘧疾(定義為昏迷和瘧疾寄生蟲病，無其他昏迷病因)9已經比一般影響中樞神經係統的瘧疾(表現為意識改變或複雜的癲癇發作)得到了更好的研究，但這兩種情況的神經發育後遺症的發生率相似。10 16日18因此，任何影響中樞神經係統(CM)的瘧疾感染在幸存者中都有很高的PME發展率。每年有超過50萬CM感染，腦型瘧疾的死亡率為20%，19在癲癇發病率最高和可用資源有限的地區，每年有超過40 000例由瘧疾引起的新獲得的、可能可以預防的兒童癲癇病例。
總的來說，對於有癲癇綜合征風險的人(即創傷性腦損傷或腦感染後)，仍然需要可靠的癲癇發生的生物標誌物。20.與大多數獲得性癲癇一樣，在急性CM感染後的數月無癲癇發作期後，部分兒童出現PME。10 12 14 21 22確定那些發展為PME的最高風險的預測因素有很大的潛力影響這種情況的臨床護理，並有可能全麵提高對獲得性腦損傷中癲癇發生的認識。
在資源較低的地區，對所有患者進行常規隨訪是不可實現的，因此確定哪些人將從密切觀察中受益是一個必要的考慮因素。識別預測癲癇風險的生物標記物也可用於測試潛在的抗癲癇神經保護療法或選擇適當的兒童進行臨床試驗，以評估這些幹預措施。從結節性硬化症的EPISTOP試驗中發現，疾病修飾療法不僅有可能影響癲癇的發展，而且有可能降低神經發育障礙的嚴重程度。23日24
我們提出了一種實用的方法，利用指標來創建一個預測模型，這將是可行的設置，包括低資源地區。具體而言，我們建議通過定量和定性分析，結合瘧疾期間急性感染和早期恢複階段的臨床指標，使用標準采集的腦電圖(EEGs)數據來開發個體風險預測模型。成人和兒童心髒驟停後神經功能障礙的定量腦電圖預測因子已被描述，25日- 27日類似的腦電圖技術最近被用於證明與急性CM住院期間的死亡率和神經發病率相關的頻帶指標。28
我們認為定量腦電圖指標作為PME的生物標誌物更有希望。快速峰值，parvalbumin陽性(FS-PV+) GABAergic抑製中間神經元的活性，這種細胞群在癲癇發生過程中逐漸下降，29 30已被證明可以通過低頻腦電圖伽馬(30-60 Hz)活動反映。33節獲得性癲癇的動物模型顯示了gamma頻率活動的初始峰值，提示FS-PV +間神經元群體的急性穀氨酸毒性介導的初始過度激活，隨後是一個進展減少伽馬腦電圖功率，反映了興奮性毒性損傷和細胞死亡。34我們的研究小組觀察了70例來自馬拉維的標準獲得的腦電圖，這些腦電圖是在兒童腦型瘧疾急性住院後的頭24小時內獲得的，以測試這一方法。我們發現，通過譜分析從SSA中獲得的EEGs中提取低頻伽馬功率是可行的，計算需求最小，而且值得注意的是，初始的伽馬頻率急劇增加是PME的預測。35我們發現伽馬腦電圖功率與PME發展的相關性急劇增加，這與動物模型的臨床前數據相符，34這表明該技術有望成為PME的生物標誌物。
我們現在提議在一項更大規模的前瞻性觀察研究中評估這一措施，假設我們將發現與動物研究中所證明的相同的兩階段曲線，即gamma頻率活動的初始峰值和隨後緩慢下降(圖1)．通過連續腦電圖監測，我們預計可以縮短識別癲癇發生的時間窗口，為監測和潛在幹預提供一種機製。
據預測，在瘧疾感染影響中樞神經係統期間會出現腦電圖伽馬頻率活動的初始峰值，隨後在癲癇發生期間出現下降，這些兒童最終會發展為瘧疾後癲癇。CNS，中樞神經係統;腦電圖,腦電圖。
此外，雖然我們預測腦電圖伽馬頻率活動將與PME的風險相關，但我們假設，其他定量和定性的腦電圖指標以及急性CM表現的臨床特征，包括最高溫度、昏迷時間和嚴重程度、急性癲癇發作、低血糖和既往病史危險因素(如HIV、既往神經發育障礙)，都將增加該人群發生PME的風險。因此，我們將通過邏輯回歸分別和組合測試這些不同的指標，以選擇最能預測PME發展的腦電圖和臨床特征的組合，並為個人PME風險開發一個多變量模型。這種衡量個人PME風險的方法將有助於對這一高風險人群進行監測和管理。
方法和分析
研究設計
這項觀察性前瞻性隊列研究的目標樣本量為300名在讚比亞奇帕塔的奇帕塔中心醫院(CCH)因CM住院的兒童，為期3年。該中心是讚比亞東部一家擁有600張床位的三級省級轉診醫院，為約150萬人提供服務，每年都麵臨嚴重瘧疾病例的沉重負擔。這項研究將通過兒科進行，兒科有一個完整的腦電圖實驗室，用於研究和臨床目的，常規實驗室診斷服務和一個CT掃描儀。
招聘
由於瘧疾在讚比亞這一地區終年流行，因此受試者將以滾動方式登記。將向當地研究小組通報任何患有瘧疾的兒童(通過快速診斷測試和確認性血液塗片)和神經係統症狀(意識水平低下或癲癇發作);年齡在6個月到11歲之間的兒童被進一步篩選納入研究。該篩查包括確認瘧疾診斷、符合條件的年齡和滿足以下標準(1)“腦性瘧疾”(定義為2歲以下兒童的意識受損，布蘭太爾昏迷評分(Blantyre Coma Score, BCS)≤2，或≥2歲兒童的格拉斯哥昏迷評分(Glasgow Coma Score, GCS)≤10，無任何其他昏迷原因)，或(2)“中樞神經瘧疾”(定義為複雜癲癇發作(長時間≥15分鍾，局灶或多發性)或意識受損，但無明顯昏迷(即BCS 3-4, GCS 11-14)。為了確定是否存在癲癇的兒童被排除在外，護理人員將明確詢問兒童是否正在/一直在服用抗癲癇藥物，是否有兩次或兩次以上的癲癇發作，沒有發燒或外傷，或是否曾被臨床醫生診斷為癲癇，以努力捕捉所有已存在的癲癇患者。其他排除標準包括在24小時內再次發生急性中樞神經係統感染、臨床可識別的毒素攝入和頭部外傷。如果符合條件，一旦兒童臨床穩定，護理人員將被邀請參與，並同意協議。
患者和公眾參與
在製定研究設計時，該區域的醫療提供者提供了大量投入，並將有關這項研究的信息傳播給當地公眾，以提高公眾的認識，並利用社區和當地提供者的反饋，以確保方法，特別是登記程序在文化上是適當的。雖然結果測量是根據之前的證據選擇的，但相關測量和機製的最終確定是與當地研究團隊一起完成的，他們是社區的一部分，以確保這些將會受益。結果將在當地通過醫院向社區傳播。
功率和樣本量計算
在假設檢驗的基礎上進行功率和樣本量計算，以檢測發生癲癇的CM存活者和未發生癲癇的CM存活者兩個研究組的γ - δ功率比差異。我們的初步研究評估了這兩組之間的頻譜腦電圖分析，發現患有癲癇的CM幸存者的γ - δ功率比(平均值:0.23，標準差:0.10)明顯高於未患癲癇的CM幸存者(平均值:0.16，標準差:0.06)。35基於這些數據和報告的2年內CM幸存者的PME發生率(10%-16%)，10 - 18我們目前的計算顯示樣本量為250 (CM +Epi為25,CM-Epi為225;比值為1:9)在兩組的- δ功率比中達到90%的能力拒絕等均值的原假設，使用雙麵雙樣本不等方差t檢驗，顯著性水平(I型誤差)為0.05。使用PASS V.15功率分析和樣本量軟件(NCSS)進行功率和樣本量計算。
結果測量
本研究的主要興趣點是CM幸存者的PME的發展。次要結果包括神經發育障礙，包括自閉症和運動障礙。數據將在急性CM感染期間和隨後2年收集(表1)．
我們將登記出現急性CM感染的兒童。作為研究程序的一部分，為了宣傳目的，已向當地社區通報了這項研究。當兒童出現急性CM時，當兒童病情穩定且臨床團隊認為該方法合適時，將與護理人員聯係。護理人員將被帶到一個遠離患者的指定安靜地點審查研究，並用當地語言(Nyanja)提供報名。值得注意的是，由於急性CM表現的性質，同意是不可行的。
在登記期間，基線患者特征，包括年齡、性別、艾滋病毒感染情況、既往神經疾病和發育狀況(通過驗證和區域使用的十個問題問卷10 36將被記錄下來。在這種情況下，對患有瘧疾的兒童進行SARS-COV2檢測並不是護理標準，最近的研究表明，由於與covid -19相關的恥辱，特別是當檢測呈陽性時，其他家庭對住院服務的親子組合的排斥，父母強烈反對檢測。因此，將不會完成用於研究目的的SARS-COV2檢測。如果為臨床護理目的收集信息，將被捕獲。
急性CM臨床指標將記錄在整個住院過程中，包括昏迷評分和持續時間、最高體溫、血糖測量和有無急性臨床癲癇發作。此外，在入院24小時內通過手指穿刺采集血樣，以獲得富組氨酸蛋白2 (HRP2)水平(ELISA)作為寄生蟲負擔的標誌。37由於CCH缺乏瘧疾顯微鏡方麵的專業知識，由於樣品被送到馬拉維的一個合作實驗室地點，結果將無法實時獲得;因此，這些水平僅用於研究分析目的。
在24小時內，訓練有素的腦電圖技術人員將使用Natus設備、XLTEK軟件和標準的國際10-20係統，以512 Hz的采樣率記錄標準的30分鍾腦電圖。
我們將對初次出現CM後的幸存者進行5次隨訪(感染後1個月、6個月、12個月、18個月和24個月的時間點)。每次隨訪評估包括標準的30分鍾清醒和睡眠腦電圖和臨床神經發育篩查。在腦電圖檢查期間，根據需要使用褪黑素以誘導睡眠，並在腦電圖檢查開始之前給藥(≤3歲的兒童1毫克，3歲以下的兒童3毫克，如果25分鍾內沒有入睡跡象，可選擇重複一次)。38 39神經發育篩查包括(1)一般隨訪信息，包括體重、任何抗癲癇藥物的使用、護理人員對康複的總體印象、睡眠質量和上學率(適用時)，(2)該地區以往兒童腦性瘧疾研究中使用的標準化癲癇(WHO)篩查問卷，10(3) 23Q發育篩查，包括十個問題問卷，擴展到自閉症譜係障礙篩查，在烏幹達得到驗證，40 41以及通過馬拉維發展評估工具進行神經發育評估36 41≤6歲或經神經係統細微體征檢查42如果>6歲。任何癲癇或神經發育篩查陽性都將由委員會認證的兒科神經學家(AAP)進行確認診斷。癲癇的主要結果將由經委員會認證的神經學家根據國際抗癲癇聯盟的標準來確定。43
值得注意的是，目前對這些患者沒有標準的隨訪，該地區也沒有任何兒科神經科醫生進行專家複查。任何陽性發現將由CCH的可用資源進行管理，包括對任何運動障礙的物理治療和對任何行為診斷的兒科/精神科轉診。癲癇陽性診斷將由研究神經學家與當地兒科醫生聯合進行適當的治療，兒科醫生隨後將對患兒進行隨訪。這些評價和幹預措施高於目前可用的護理標準。
采集的腦電圖將使用商業和內部軟件進行分析，通過小波變換評估每個頻段的功率，特別是觀察δ、θ、α、β和較低範圍γ頻率(30-60 Hz)的功率頻帶比趨勢。每一項研究都將根據可用於解讀的年齡進行識別，並由臨床神經生理學家通過安全的網絡訪問遠程進行視覺解讀。研究中使用了一種標準化的解釋形式，記錄了感興趣的變量的存在或缺失。為了臨床目的實時讀取腦電圖，並單獨記錄對治療的影響。在整個研究過程中，所有抗癲癇藥物的使用都將被記錄為對結果影響分析和預測建模的獨立變量。
統計分析計劃
將通過t檢驗和單因素方差分析(ANOVA)檢驗感興趣的臨床指標與主要感興趣結果PME的相關性;如果需要他們的非參數替代Mann-Whitney檢驗和Kruskal-Wallis檢驗。對受體工作特性的分析將用於研究γ活性對癲癇發展的預測性能。相對伽馬功率(30 - 60hz)歸一化到整個功率波段，將使用每個感興趣時間點的腦電圖數據點，繪製與PME是否發展相關的圖。將對這些數據進行分析，以確定評估的哪個時間點揭示出兩組(患有PME的CM幸存者和未患PME的CM幸存者)之間伽馬頻率活動的最大差異。還將評估每個功率波段(δ、θ、β、γ)的傳統腦電圖指標和譜分析，並使用卡方檢驗或單因素方差分析分別進行分析，並結合邏輯回歸和變量選擇與PME發展風險的關聯。
定期進行中期數據分析，以確定與風險預測最相關的指標。在每個時間點確定這些腦電圖和臨床指標後，將進行多變量邏輯回歸分析，並使用初始數據集，在變量選擇的基礎上建立預測算法。預測性能將通過中期數據集進行評估，以最終確定臨床和腦電圖指標的組合，在確定PME風險方麵具有最高的預測能力。最後，結合預測能力最高的指標，建立多變量logistic回歸模型。
數據管理和監控
數據將直接存儲到一個安全的、有密碼保護的電子數據庫中。電子數據庫每兩星期對所有輸入的表格進行一次數據質素檢查，以確保準確性和可靠性。任何缺失的數據將由臨床研究團隊進行審核，並盡最大努力與醫院數據文件進行準確填寫。任何不能直接確認的缺失數據將被歸類為缺失並排除在分析之外。中期分析將每6-12個月進行一次，頻率根據招聘率而定，任何外圍數據均由兩名研究成員審查，必要時由源數據確認。
道德和傳播
該研究已獲得波士頓兒童醫院機構審查委員會(IRB-P00038309)、讚比亞大學生物醫學研究倫理委員會和讚比亞國家衛生研究局(2529/2022)的批準。這項工作所產生的所有出版物和報告都將在研究的所有關鍵人員的參與和批準下出版。在整個研究期間，研究結果將與相關人員和國家衛生健康服務機構分享，並在國際上傳播之前在讚比亞當地傳播。為了優化資源較低地區的可用性，數據將在可行的情況下發表在開放獲取、同行評審的期刊上。
討論
兒科CM幸存者是一個獨特的群體，通過它來研究癲癇發生和識別預測PME的生物標誌物，因為可識別的損傷病因和在相對較短的時間內幸存者中癲癇的患病率和風險較高。這種生物標誌物的鑒定對臨床實踐具有重要意義，因為它可以提供一種機製，表明哪些患者由於發展為癲癇的風險較高，需要進行更密切的觀察，此外還可以提供措施，促進PME中的抗癲癇試驗，並可能適用於其他形式的獲得性癲癇。
由於高發病率和致命性CM的最高負擔是在SSA，因此PME的預測癲癇模型必須考慮到該疾病最流行地區的資源限製，9並且在這個環境下是可行和適用的。因此，我們提出的指標可以在SSA的大多數三級護理中心相對容易地獲得，這些中心主要治療腦性瘧疾兒童，因為他們的護理需求非常複雜。這包括腦電圖(在80%以上的非洲國家都可以使用)，44臨床指標和基本實驗室測量)。神經影像學不包括在我們的研究中，因為我們的目標是使用常規護理的指標，而MRI和CT的能力是可變的，在臨床護理中使用不一致，甚至在整個非洲的三級護理中心。44
如果研究成功，該研究不僅有可能提供CM後癲癇風險分層的改進機製，而且有可能提供該人群癲癇發生的生物標誌物。這種生物標記物將為隨後測試抗癲癇療法提供手段，包括一係列廉價化合物，其抗癲癇潛力得到臨床前和臨床數據的支持。45此外，這項研究將是僅有的前瞻性觀察CM後自閉症風險的研究之一，並將進一步評估定量腦電圖指標在預測除癲癇外神經發育障礙風險方麵是否有價值。
擬議的研究和將在兩年時間內研究的指標將更好地了解CM後神經係統後遺症發展的風險因素，特別是PME，並將為改進監測和潛在幹預提供潛在途徑，這是一種每年繼續影響資源不足地區大量兒童的疾病的關鍵需求。
倫理語句
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參考文獻
腳注
貢獻者AAP、GB、MM和AR參與研究構思和設計。AAP、SM、RN、DB、JK、TM、VN、KLN和NK參與了數據收集和研究設計。BZ和AAP製定了分析計劃。AAP起草了最初的手稿，所有作者提供了修訂和最終批準的出版，並同意對工作的所有方麵負責。
資金本研究主要由NIH/NINDS贈款K23 NS118051 (AAP)支持，並獲得NIH/NINDS贈款K23NS046086、R01NS111057、R01NS102176和R35NS122265 (GB)的額外支持。
相互競爭的利益所有作者已完成ICMJE統一披露表格http://www.icmje.org/disclosure-of-interest/AAP已經從NIH/NINDS獲得了擬議工作的研究撥款，並(無償)服務於ROW基金會的顧問委員會，該基金會通過向讚比亞捐贈贈款提供抗癲癇藥物;GB獲得了NIH/NINDS的研究資助，以支持擬議的工作，並且是皇家熱帶醫學和衛生學會駐讚比亞大使;MM持有輝瑞的股票;AR是PrevEp聯合創始人Neuromotion的創始人和顧問。Abbvie、CRE Medical、ENCODED、Epihunter、Gamify、Neuroelectrics、Neural Dynamics、NeuroRex、Roche、Takeda的過去顧問或獲得資助，並被列入一項與TMS和EEG集成以及聚焦超聲給藥相關的專利的發明人。其餘作者沒有利益衝突需要披露，並聲明本研究是在沒有任何相關商業或財務關係的情況下進行的。
患者和公眾參與患者和/或公眾參與了本研究的設計、實施、報告或傳播計劃。更多細節請參考方法部分。
出處和同行評審不是委托;外部同行評議。