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Quantifying the severity of generalized tonic-clonic seizures (GTCS) with ambulatory connected devices

English title Quantifying the severity of generalized tonic-clonic seizures (GTCS) with ambulatory connected devices
Applicant Ryvlin Philippe
Number 179240
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Département des neurosciences cliniques CHUV
Institution of higher education University of Lausanne - LA
Main discipline Neurology, Psychiatry
Start/End 01.10.2018 - 30.09.2022
Approved amount 700'000.00
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Keywords (6)

Seizure severity; Connected devices ; Postictal EEG suppression ; Seizure detection; Epilepsy; Generalized tonic-clonic seizures

Lay Summary (French)

Lead
Pr. Dr. med Philippe Ryvlin
Lay summary

Contexte: Les crises d’épilepsie généralisées tonico-cloniques (CGTC) peuvent entrainer des blessures sérieuses et, rarement, conduire à un décès. Ce risque de décès semble dépendre de la sévérité des crises.

Justification: La mesure fiable de la sévérité des CGTC est possible lors d’hospitalisations aigues dans une unité d’enregistrement des crises d’épilepsie, mais les informations recueillies dans ce type d’unité ne reflètent pas nécessairement la sévérité des crises dans la vie courante, ni leur évolution. Nous devons donc développer des technologies permettant de mesurer la sévérité des GTCS en situation ambulatoire et sur de longues périodes de suivi, ce qui apparaît possible grâce aux objets connectés développés pour la détection des crises GTCS. Les informations obtenues pourraient ensuite permettre d’informer le patient de ses risques individuels et d’aider son médecin à mieux adapter le traitement. La mesure fiable de la sévérité des GTCS est par ailleurs indispensable à la réalisation d’études cliniques permettant le développement de nouveaux traitements préventifs des complications liées aux crises d’épilepsie.

Objectifs: Notre objectif principal est d'identifier et de valider des marqueurs de la sévérité des CGTC à partir de capteurs existants ayant démontré leur capacité à détecter les crises GTCS en milieu ambulatoire. Un objectif secondaire sera d'évaluer l'acceptabilité et la fiabilité des capteurs sélectionnés lors de leur utilisation à long terme en milieu ambulatoire.

Méthodes: Nous enregistrerons cinq biosignaux d’intérêt lors d’un examen vidéo-EEG dans six centres d’épilepsie chez 270 patients présentant un risque significatif de CGTC, sur une période de 3 ans. Les biosignaux d’intérêt seront détectés par des capteurs placés au niveau du poignet (fournissant des mesures de l'activité électrodermale, de la fréquence cardiaque et d’actimétrie), du bras (électromyographie de surface) et du lit (mouvements du corps). Les caractéristiques de sévérité des CGTC seront fournies par l’enregistrement vidéo-EEG des crises qui servira donc de référence (gold standard). Des analyses statistiques seront réalisées pour définir quelle combinaison des biosignaux permet de quantifier de manière optimale la sévérité des CGTC. Cette combinaison sera ensuite utilisée chez des personnes souffrant de GTCS en ambulatoire pour vérifier la fiabilité ainsi que la facilité d'utilisation et l’acceptabilité des capteurs par ces personnes.

Résultats attendus: Nous prévoyons de créer la première méthode validée pour quantifier au long cours et en ambulatoire la sévérité des CGTC chez les personnes souffrant d’épilepsie et de GTCS.

Impact prévu: Le suivi de la sévérité des CGTC en ambulatoires sur une longue période représentera un changement de paradigme pour la prise en charge des personnes souffrant de GTCS, avec une réduction attendue des risques et complications résultant de la survenue de ces crises, dont le risque de décès.

Direct link to Lay Summary Last update: 10.05.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
193813 PEDESITE: Personalized Detection of Epileptic Seizure in the Internet of Things (IoT) Era 01.10.2020 Sinergia

Abstract

BackgroundGeneralized tonic-clonic seizures (GTCSs) are responsible for a number of hazards, including major injuries and death. Evidence suggests that some of these risks, including sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP), vary with the severity features of GTCS, such as the presence and duration of postictal EEG suppression. All GTCS are not the same. RationaleIt would be extremely useful to reliably quantify the severity features of GTCS in ambulatory patients over prolonged period of time, to inform patients of their individual risks, to help physicians better monitoring the impact of their therapy, and to enable interventional studies that aim to mitigate GTCS-triggered hazards (e.g. postictal O2). This is now made possible, thanks to the development of wearable and connected devices that reliably detect GTCS at home, and can be used to record GTCS severity features.ObjectivesOur primary objective is to identify and validate non-EEG biomarkers of GTCS severity that can be routinely captured in ambulatory patients using existing sensors shown effective for detecting GTCS. A secondary objective will be to assess the usability, acceptability and reliability of the sensors selected during their long-term use in an ambulatory setting.MethodsWe will record five non-EEG biosignals during routine video-EEG monitoring in 270 patients at significant risk of GTCS, with the view to capture at least one GTCS in 75 patients. This will be performed over 6 centers during 3 years. Non-EEG biosignals will be captured through three sensors placed at the wrist (providing measurements of electrodermal activity, heart rate, and actimetry) at the arm (skin electromyography) and in the bed (body movements). Gold-standard GTCS severity features will be provided by video-EEG recording of seizures (e.g. PGES, duration of tonic phase and post-ictal immobility, type of GTCS …). Multiple regression will be performed on these data to delineate an optimal combination of non-EEG biosignal(s) or sensor(s) to quantify GTCS severity. Their usability, acceptability and reliability will be tested in a subset of patients upon returning home.Expected resultsWe expect to provide the first validated method to quantify GTCS severity in ambulatory patients, using existing commercial sensors that will allow implementation in clinical practice. Impact in the field and beyondMonitoring GTCS severity in ambulatory patients over long period of time will represent a breakthrough for research in the fields of GTCS management and SUDEP. It will enable to investigate the relation between GTCS severity features and related-hazard, including SUDEP, to test the impact of various interventions on GTCS severity (e.g. antiepileptic therapy, postictal 02, potential SUDEP prevention treatment), and to select patients at very high-risk for SUDEP in preventative studies. It will also promote the development of mobile health for epilepsy and beyond, and its use for more personalized medicine.
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