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Canadian Practice and Recommendations on Functional MRI to Lateralize Language in Epilepsy

Published online by Cambridge University Press:  04 April 2024

Madeleine R. Falby
Affiliation:
Centre for Neuroscience Studies, Queen’s University, Kingston, ON, Canada
Donald C. Brien
Affiliation:
Centre for Neuroscience Studies, Queen’s University, Kingston, ON, Canada
Lysa Boissé Lomax
Affiliation:
Centre for Neuroscience Studies, Queen’s University, Kingston, ON, Canada Department of Medicine, Division of Neurology, Queen’s University, Kingston, ON, Canada Department of Medicine, Division of Respirology, Queen’s University, Kingston, ON, Canada
Garima Shukla
Affiliation:
Centre for Neuroscience Studies, Queen’s University, Kingston, ON, Canada Department of Medicine, Division of Neurology, Queen’s University, Kingston, ON, Canada
Gavin P. Winston*
Affiliation:
Centre for Neuroscience Studies, Queen’s University, Kingston, ON, Canada Department of Medicine, Division of Neurology, Queen’s University, Kingston, ON, Canada
*
Corresponding author: Gavin Paul Winston; Email: gavin.winston@queensu.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background/Objective:

Identifying a patient’s dominant language hemisphere is an important evaluation performed prior to epilepsy surgery and is commonly assessed using functional magnetic resonance imaging (fMRI). However, the lack of standardization and resultant heterogeneity of fMRI paradigms used in clinical practice limits the ability of cross-center comparisons to be made regarding language laterality results.

Methods:

Through surveying Canadian Epilepsy Centres in combination with reviewing supporting literature, current fMRI language lateralization practices for the clinical evaluation of patients with epilepsy were assessed. To encourage standardization of this practice, we outlined a two-part paradigm series that demonstrates widespread acceptance, reliability and accessibility in lateralizing various aspects of language functioning in individuals with average or near-average IQ and normal literacy skills.

Results:

The collected data confirm a lack of standardization in fMRI laterality assessments leading to clinical heterogeneity in stimulation and control tasks, paradigm design and timing, laterality index calculations, thresholding values and analysis software and technique. We suggest a Sentence Completion (SC) and Word Generation (WG) paradigm series as it was most commonly employed across Canada, demonstrated reliability in lateralizing both receptive and expressive language areas in supporting literature, and could be readily intelligible to an inclusive population.

Conclusion:

Through providing recommendations for a two-part paradigm series, we hope to contribute to the standardization of this practice across Canada to reduce clinical heterogeneity, encourage communicability between institutions, and enhance methodologies for the surgical treatment of epilepsy for the benefit of all individuals living with epilepsy in Canada.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Pratiques et recommandations canadiennes en matière d’IRM fonctionnelle pour la latéralisation du langage dans le cas de l’épilepsie.

Contexte et objectif:

L’identification de l’hémisphère linguistique dominant d’un patient est une évaluation importante effectuée avant la chirurgie de l’épilepsie. Elle est couramment évaluée au moyen d’un examen d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cependant, le manque de standardisation et l’hétérogénéité des paradigmes d’IRMf utilisés dans la pratique clinique limitent la possibilité de faire des comparaisons entre les établissements de santé en ce qui concerne les résultats de latéralisation du langage.

Méthodes:

En interrogeant les centres canadiens d’épilepsie et en examinant la documentation existante, on a ainsi cherché à évaluer les pratiques actuelles de latéralisation du langage par IRMf en vue d’une évaluation clinique des patients atteints d’épilepsie. Pour encourager la normalisation de cette pratique, nous avons décrit une série de paradigmes en deux parties qui démontrent une acceptation, une fiabilité et une accessibilité généralisées dans la latéralisation de divers aspects du fonctionnement du langage chez des individus ayant un QI moyen ou proche de la moyenne et donnant à voir des capacités normales de lecture et d’écriture.

Résultats:

Les données recueillies confirment en effet un manque de normalisation dans les évaluations de latéralisation par IRMf, ce qui entraîne une hétérogénéité clinique dans les tâches de stimulation et de contrôle, dans la conception et la synchronisation des paradigmes, dans les calculs de l’indice de latéralisation, dans les valeurs seuils, ainsi que dans les logiciels et les techniques d’analyse. À cet égard, nous suggérons une série de paradigmes de complétion de phrases (CP) et de génération de mots (GM) dans la mesure où ils sont les plus couramment utilisés au Canada mais aussi parce qu’ils ont démontré dans la littérature leur fiabilité en matière de latéralisation des zones du langage réceptif et expressif et pourraient, d’un point de vue inclusif, être facilement compréhensibles.

Conclusion:

En fournissant des recommandations pour une série de paradigmes en deux parties, nous espérons contribuer à la standardisation de cette pratique à travers le Canada afin de réduire l’hétérogénéité clinique, d’encourager la communication entre les établissements et d’améliorer les méthodologies pour le traitement chirurgical de l’épilepsie, et ce, pour le bénéfice de tous les individus vivant avec cette maladie au Canada.

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Copyright
© The Author(s), 2024. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Figure 1. American Society of Functional Neuroradiology (ASFNR) three-tier functional magnetic resonance imaging (fMRI) language lateralization guidelines. According to the ASFNR, language laterality assessments using fMRI should follow a default algorithm consisting of a sentence completion task, a silent word generation task and a third task chosen by physicians to best meet the specific needs of their patients. Created with BioRender.com.

Figure 1

Table 1. Standard fMRI parameters among Canadian Epilepsy Centres compared to the American Society for Functional Neuroradiology Guidelines

Figure 2

Table 2. Information regarding fMRI contrast analysis, calculations of laterality indices and chosen threshold values among the Canadian Epilepsy Centres

Figure 3

Figure 2. Frequency of various stimulation tasks (A) and controls tasks (B) among the language paradigms implemented at the surveyed Canadian Epilepsy Centres. Created with BioRender.com.

Figure 4

Figure 3. Illustration of the functional magnetic resonance imaging sentence completion and word generation paradigm. (A). Examples of potential sentence and nonsense condition stimuli are demonstrated. The entire paradigm lasts 6 minutes and 10 s with a total of 180 s being spent in condition. (B). Examples of potential letter and symbol condition stimuli are demonstrated. The entire paradigm lasts 6 minutes and 10 s with a total of 180 s being spent in each condition. Created with BioRender.com.

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