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In diesem Artikel

  • Zusammenfassung
  • Zusammenfassung
  • Einleitung
  • Protokoll
  • Ergebnisse
  • Diskussion
  • Offenlegungen
  • Danksagungen
  • Materialien
  • Referenzen
  • Nachdrucke und Genehmigungen

Zusammenfassung

Wir stellen ein Protokoll für die Durchführung von elektromyometrialer Bildgebung (EMMI) vor, das die folgenden Verfahren umfasst: mehrfache Elektromyographie-Elektrodensensoraufnahmen von der Körperoberfläche, Magnetresonanztomographie und Rekonstruktion des elektrischen Gebärmuttersignals.

Zusammenfassung

Während einer normalen Schwangerschaft beginnt die glatte Muskulatur der Gebärmutter, das Myometrium, in der späten Schwangerschaft schwache, unkoordinierte Kontraktionen zu haben, um den Umbau des Gebärmutterhalses zu unterstützen. Während der Wehen hat das Myometrium starke, koordinierte Kontraktionen, um den Fötus zur Welt zu bringen. Es wurden verschiedene Methoden entwickelt, um die Kontraktionsmuster der Gebärmutter zu überwachen und den Beginn der Wehen vorherzusagen. Die derzeitigen Techniken haben jedoch eine begrenzte räumliche Abdeckung und Spezifität. Wir haben die elektromyometriale Bildgebung (EMMI) entwickelt, um die elektrische Aktivität der Gebärmutter während der Kontraktionen nichtinvasiv auf der dreidimensionalen Gebärmutteroberfläche abzubilden. Der erste Schritt bei EMMI besteht darin, die T1-gewichtete Magnetresonanztomographie zu verwenden, um die objektspezifische Körper-Gebärmutter-Geometrie zu erfassen. Als nächstes werden bis zu 192 Stiftelektroden, die auf der Körperoberfläche platziert werden, verwendet, um elektrische Aufzeichnungen aus dem Myometrium zu sammeln. Schließlich wird die EMMI-Datenverarbeitungspipeline durchgeführt, um die Körper-Gebärmutter-Geometrie mit elektrischen Daten der Körperoberfläche zu kombinieren, um die elektrischen Aktivitäten der Gebärmutter auf der Gebärmutteroberfläche zu rekonstruieren und abzubilden. EMMI kann Frühaktivierungsregionen und Ausbreitungsmuster über die gesamte Gebärmutter hinweg sicher und nicht-invasiv in drei Dimensionen abbilden, identifizieren und messen.

Einleitung

Klinisch werden die Kontraktionen der Gebärmutter entweder mit einem intrauterinen Druckkatheter oder mit einer Tokodynamometrie gemessen1. In der Forschung können Gebärmutterkontraktionen durch Elektromyographie (EMG) gemessen werden, bei der Elektroden auf der Bauchoberfläche platziert werden, um die bioelektrischen Signale zu messen, die vom Myometrium erzeugt werden 2,3,4,5,6,7. Man kann die Stärke, Frequenz und Ausbreitungsmerkmale der elektrischen Ausbrüche 8,9,10,11,12 verwenden, die aus dem EMG abgeleitet werden, um den Beginn der Wehen bei der Frühgeburt vorherzusagen. Beim konventionellen EMG wird die elektrische Aktivität der Gebärmutterkontraktionen jedoch nur von einem winzigen Bereich der Bauchoberfläche mit einer begrenzten Anzahl von Elektroden gemessen (zwei13 und vier 7,14,15,16 in der Mitte der Bauchfläche und 64 17 an der unteren Bauchoberfläche). Darüber hinaus ist das konventionelle EMG nur begrenzt in der Lage, die Mechanismen der Wehen zu untersuchen, da es nur die gemittelten elektrischen Aktivitäten der gesamten Gebärmutter widerspiegelt und die spezifischen elektrischen Initiierungs- und Aktivierungsmuster auf der Gebärmutteroberfläche während der Kontraktionen nicht erkennen kann.

Eine neue Entwicklung namens elektromyometriale Bildgebung (EMMI) wurde eingeführt, um die Unzulänglichkeiten des herkömmlichen EMG zu überwinden. EMMI ermöglicht die nicht-invasive Bildgebung der gesamten elektrischen Aktivierungssequenz des Myometriums während der Uteruskontraktionen 18,19,20,21. Um die Körper-Gebärmutter-Geometrie zu erfassen, verwendet EMMI die T1-gewichtete Magnetresonanztomographie (MRT)22,23,24, die bei schwangeren Frauen im zweiten und dritten Trimester weit verbreitet ist. Als nächstes werden bis zu 192 Stiftelektroden, die auf der Körperoberfläche platziert werden, verwendet, um elektrische Aufzeichnungen aus dem Myometrium zu sammeln. Schließlich wird die EMMI-Datenverarbeitungspipeline durchgeführt, um die Körper-Gebärmutter-Geometrie mit den elektrischen Daten zu kombinieren, um elektrische Aktivitäten auf der Uterusoberfläche21 zu rekonstruieren und abzubilden. EMMI kann die Initiierung von Gebärmutterkontraktionen und Bildausbreitungsmuster während der Uteruskontraktionen in drei Dimensionen genau lokalisieren. Dieser Artikel zielt darauf ab, die EMMI-Verfahren vorzustellen und die repräsentativen Ergebnisse von schwangeren Frauen aufzuzeigen.

Protokoll

Alle hier beschriebenen Methoden wurden vom Washington University Institutional Review Board genehmigt.

1. MRT-sichere Markerpflaster, Elektrodenpflaster und Lineale (Abbildung 1)

  1. Drucken Sie die MRT- und Elektroden-Patch-Vorlagen (Abbildung 1A) auf Papier aus.
  2. Schneiden Sie durchsichtige Vinyl- und Silikonkautschukplatten (Materialtabelle) in 22 (Vinyl) und 44 (Gummi) rechteckige (120 mm x 60 mm) und 4 (Vinyl) und 8 (Silikonkautschuk) quadratische (60 mm x 60 mm) Patches.
  3. Erstellen Sie MRT-sichere Marker-Patches: Überlagern Sie eine Schablone mit einem durchsichtigen Vinyl-Pflaster und kleben Sie MRT-sichere Marker (flüssige Vitamin-D-Kapseln) auf das Vinyl-Pflaster in der Mitte der Kreise, die die Hohlräume des Elektrodenhalters auf der Schablone darstellen (Abbildung 1B).
  4. Elektrodenflicken anfertigen: Beschriften Sie die kreisförmigen Stellen auf den Silikongummiflicken und stanzen Sie mit einem Stanzsatz mit einem Durchmesser von 8 mm Löcher an diesen Stellen.
  5. Befestigen Sie Elektrodenhalter über jedem Loch mit doppelseitigen Klebemanschetten (Materialtabelle). Richten Sie den Umfang des Hohlraums des Elektrodenhalters am Umfang des auf der Silikonfolie gestanzten Lochs aus.
  6. Setzen Sie den X-Ring in den Hohlraum auf der Oberseite des Elektrodenhalters ein, bedecken Sie den Halter mit der farbcodierten Silikonfolie und führen Sie die aktive Elektrode vom Stifttyp durch den X-Ring in den Halter ein. Die Elektrode wird im Hohlraum des Elektrodenhalters zentriert. Die Elektrodenkabel sollten zwischen den beiden Lagen Silikonfolien und in der Mitte der beiden Reihen von Haltern entlang der langen Kante verlaufen. Passen Sie die Länge des Elektrodenkabels an, indem Sie es bei Bedarf um den Elektrodenhalter wickeln. Die Montage eines Elektrodenpflasters ist abgeschlossen (Abbildung 1C).
  7. Kleben Sie drei Streifen doppelseitiges Klebeband in medizinischer Qualität auf das Elektrodenpflaster zwischen den Elektrodenreihen entlang der langen Kante des Pflasters.
  8. Schneiden Sie sechs Maßbänder an den 30 cm langen Markierungen ab. Behalten Sie den oberen Teil von 0 cm bis 30 cm bei. Um ein horizontales Lineal herzustellen, kleben Sie die Ränder bei 0 cm von zwei Maßbändern auf ein langes Stück Vinylstreifen mit einer Lücke in der Breite des Klebebandes. Kleben Sie doppelseitiges Klebeband auf jedes Lineal.
  9. Bewahren Sie die Aufnäher und Lineale in einer Aufbewahrungsbox mit geschlossenem Deckel auf.

2. MRT-Untersuchung

HINWEIS: Die MRT-Untersuchung wird in einem Gestationsalter von 36-40 Wochen geplant, vor dem voraussichtlichen Entbindungstermin der Mutter, der auf der Grundlage des Zeitplans der Probandin und der Empfehlung ihrer Krankenschwester bestimmt wird. Die geschätzte Zeitdauer für diesen Schritt beträgt 2 Stunden.

  1. Nachdem der Proband die Einverständniserklärung unterschrieben hat, bitten Sie die Person, ihre Straßenkleidung in die MRT-sichere Hose und den Kittel zu wechseln, die vom MRT-Techniker zur Verfügung gestellt wurden. Platzieren Sie MR-sichere Markierungspflaster (Abbildung 1B) auf der Körperoberfläche im Untersuchungsraum.
    1. Pflaster auf der Rückseite anbringen.
      1. Weisen Sie die Versuchsperson an, sich auf ein medizinisches Untersuchungsbett zu setzen. Ziehen Sie die Folie vom doppelseitigen Klebeband ab und legen Sie ein vertikales Lineal entlang der Wirbelsäule des Probanden an, wobei sich das Ende des Lineals am Gesäßdekolleté befindet.
      2. Lege ein horizontales Lineal auf Höhe des Beckenkamms, wobei sich die Mitte über dem vertikalen Lineal kreuzt. Ziehe die Folie vom doppelseitigen Klebeband auf den Flicken ab.
      3. Bringen Sie zwei rechteckige Patches auf der Rückseite an, so dass die langen Kanten der Patches neben dem vertikalen Lineal liegen und die Ecken der Patches am Schnittpunkt der Lineale liegen.
      4. Platzieren Sie weitere Patches links und rechts von den ersten beiden Patches, so dass die Patches beidseitig symmetrisch sind. Tragen Sie bei mittelgroßen Motiven vier rechteckige Felder auf jeder Seite auf (Abbildung 1E).
    2. Pflaster auf die Bauchfläche legen.
      1. Heben Sie das Kopfende der Untersuchungsliege auf etwa 40° an und führen Sie den Probanden dazu, sich in Fowlers Position hinzulegen. Platzieren Sie ein vertikales Lineal entlang der Mittellinie des Bauches, wobei die 3-cm-Markierung in der Nähe der Fundusregion durch manuelles Abtasten bestimmt wird.
      2. Legen Sie ein horizontales Lineal so an, dass sich seine Mitte auf der 6-cm-Markierung des vertikalen Lineals befindet und sich nach links und rechts seitlich entlang der natürlichen Krümmung des Bauches erstreckt.
      3. Platzieren Sie das erste rechteckige Feld über dem horizontalen Lineal und links neben dem vertikalen Lineal, so dass seine lange Kante parallel zum horizontalen Lineal verläuft und sich eine Ecke des Patches am Schnittpunkt der beiden Lineale befindet.
      4. Platzieren Sie das zweite rechteckige Feld links neben dem ersten Feld, mit seiner langen Kante entlang des horizontalen Lineals. Platzieren Sie das dritte und vierte Patch direkt unter dem horizontalen Lineal und vertikal am ersten und zweiten Patch ausgerichtet.
      5. Platzieren Sie das fünfte rechteckige Patch unter dem dritten Patch mit seiner kurzen Kante entlang des vertikalen Lineals. Lege das sechste rechteckige Pflaster neben das fünfte auf der linken Seite. Platzieren Sie das siebte Feld unter dem fünften Feld, mit der kurzen Kante entlang des vertikalen Lineals. Lassen Sie zwischen den Flecken 3, 5 und 7 Lücken von 2-3 cm für die Krümmung des Bauches.
      6. Platzieren Sie die beiden quadratischen Felder (s1 und s2) unter dem sechsten und siebten Feld, vertikal ausgerichtet mit dem sechsten bzw. siebten Feld. Platzieren Sie die Flecken auf der rechten Bauchfläche, so dass sie beidseitig symmetrisch zu denen auf der linken Seite sind (Abbildung 1F).
  2. Machen Sie Fotos und Notizen des Patch-Layouts, um die Positionen der Lineale relativ zueinander und zum Nabel des Motivs aufzuzeichnen.
  3. Lassen Sie die Person von einem MRT-Techniker gemäß den MRT-Sicherheitsregeln und -vorschriften in Zone II der MRT-Einrichtung untersuchen. Führen Sie das Subjekt dann durch Zone III zu Zone IV, wo sich ein 3-T-MRT-Scanner befindet.
    1. Leiten Sie die Patientin an, sich in Rückenlage auf das MRT-Bett zu legen, und stellen Sie ihr ein MR-sicheres Mikrofon, einen Kopfhörer und einen signalisierenden Quetschball zur Verfügung. Decken Sie den Unterbauch des Probanden mit einer MRT-Spule mit 32 Arrays ab (Abbildung 2A). Starten Sie die MRT-Untersuchung.
      HINWEIS: Eine radiale volumeninterpolierte Untersuchung mit anhaltendem Atem und schneller T1-gewichteter Sequenz wurde verwendet, um eine MRT des gesamten Abdomens mit einem 3-T-Siemens Prisma- oder Vida-Scanner durchzuführen. Die resultierenden MR-Bilder hatten eine Auflösung von 1,56 mm x 1,56 mm und eine Schichtdicke von 4 mm.
  4. Verwenden Sie den Lokalisierer, um das Sichtfeld so anzupassen, dass es die gesamte Gebärmutter und den Gebärmutterhals abdeckt. Anschließend wird eine MRT-Untersuchung mit einer T1-gewichteten Sequenz mit der volumeninterpolierten Atemanhalteuntersuchung (Wiederholungszeit [TR] = 4,07 ms, Echozeit [TE] = 1,78 ms, Flip-Winkel = 10°) und multiplanarer Rekonstruktion des Datensatzes (Sichtfeld [FOV] = 500 mm x 500 mm, Matrix = 320 x 320, Voxelgröße = 1,56 x 1,56 x 4 mm3) durchgeführt.
  5. Speichern Sie die Daten im DICOM-Format (Digital Imaging and Communications in Medicine).
  6. Entfernen Sie die MRT-Pflaster und Lineale vom Probanden und reinigen Sie Bauch und Rücken mit Babytüchern.
  7. Entfernen Sie das doppelseitige Klebeband von den Pflastern, desinfizieren Sie die Pflaster mit keimtötenden Einwegtüchern und bringen Sie neues doppelseitiges Klebeband für das nächste Experiment an.

3. Bioelektrizitätskartierung und optischer 3D-Scan

HINWEIS: Führen Sie eine Bioelektrizitätskartierung durch, nachdem die Patientin in die Entbindungsstation aufgenommen wurde und ihr Gebärmutterhals auf etwa 4 cm geweitet ist. Die geschätzte Zeitdauer für diesen Schritt beträgt 2 Stunden.

  1. Bereiten Sie die Elektrodenpflaster vor: Füllen Sie leitfähiges Gel in eine Spülspritze mit gebogener Spitze. Geben Sie das Gel mit der Spritze in die Hohlräume des Elektrodenhalters auf jedem Elektrodenpflaster. Entfernen Sie die Auskleidungen der doppelseitigen Klebebänder.
  2. Bringen Sie die Elektrodenpflaster nach den gleichen Verfahren wie in Schritt 2.1 beschrieben an, wobei Sie dem Platzierungslayout folgen, das in den Fotos und Notizen in Schritt 2.2 beschrieben ist.
  3. Schließen Sie die Netz- und Datenkabel des optischen 3D-Scanners an. Öffnen Sie die 3D-Scan-Software (Materialtabelle). Halten Sie den optischen Handscanner (Materialtabelle) aufrecht, so dass die Blitzkameras auf das Motiv gerichtet sind.
    1. Drücken Sie die Start-Taste am Scanner, um den Scanvorgang zu starten, und drücken Sie die Start-Taste erneut, um den Scanvorgang aufzuzeichnen. Bewegen Sie den Scanner um das Motiv herum, um optische 3D-Scans zu erstellen und die Elektrodenpositionen zu erfassen.
      HINWEIS: Optische Scans der unteren Rückenfläche werden nach dem Anbringen von Elektrodenpflastern auf der Rückseite durchgeführt. Optische Scans der Bauchoberfläche werden nach dem Anbringen von Elektrodenpflastern auf der Bauchoberfläche angefertigt.
    2. Drücken Sie die Stopp-Taste am Scanner, um den 3D-Scanvorgang abzuschließen.
  4. Machen Sie Fotos und Notizen vom Patch-Layout. Achte auf die Positionen der Lineale zueinander und zum Bauchnabel des Subjekts.
  5. Platzieren Sie vier Erdungselektroden, wobei die "LL"-Elektrode auf dem linken Unterbauch, die "LA"-Elektrode auf der linken oberen Brust, die "RA"-Elektrode auf der rechten oberen Brust und die "DRL"-Elektrode auf der Bauchoberfläche in der Nähe des Nabels oder des rechten Unterbauchs platziert wird.
  6. Schließen Sie die Komponenten der Bioelektrizitäts-Mapping-Hardware an, einschließlich des Laptops, der Analog-Digital-Box (AD), des Batteriekastens, des Elektrodenpatches, der Erdungselektrodenkabel, der Glasfaser und des USB2-Empfängers (Abbildung 1D).
  7. Öffnen Sie die Software Active View auf dem Laptop und schalten Sie die AD-Box ein.
    HINWEIS: Wenn die Statusanzeige an der AD-Box gelb leuchtet, haben die Erdungselektroden einen schlechten Kontakt mit der Haut. Entfernen Sie in diesem Fall die Erdungselektroden, fügen Sie mehr Gel hinzu und platzieren Sie sie wieder an ihrem Platz. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die Statusanzeige blau leuchtet.
  8. Überprüfen Sie das Elektroden-Offset-Modul in Active View. Wenn Elektroden einen großen Versatz haben (mehr als ein Viertel des größten Versatzes), verbessern Sie ihren Kontakt mit der Haut, indem Sie sie mit medizinischem Papierklebeband befestigen oder wieder anbringen (sie entfernen, mehr Gel hinzufügen und wieder an ihren Platz bringen).
  9. Klicken Sie auf Startdatei > angehalten , um die Datenströme des Biostromsignals in Echtzeit zu speichern. Klicken Sie nach einer 900-Sekunden-Aufzeichnung auf Pause, Speichern > Stopp , um die Aufzeichnung zu beenden und die Multi-Elektroden-Messung in einer Binärdatendatei (BDF) zu speichern.
  10. Wiederholen Sie Schritt 3.9 viermal, nachdem der wissenschaftliche Mitarbeiter dies überprüft hat, um sicherzustellen, dass sich der Proband wohl fühlt und bereit ist, fortzufahren.
  11. Schalten Sie nach der letzten Aufnahme (in der Regel insgesamt vier Aufnahmen) die AD-Box aus und trennen Sie die Elektrodenpatches, die Erdungselektroden, die Glasfaser und das USB-Kabel.
  12. Entfernen Sie die Elektrodenpflaster und Erdungselektroden vom Probanden.
  13. Reinigen Sie den Bauch und den unteren Rücken des Motivs mit einem Handtuch oder Babytüchern.
  14. Packen Sie die gesamte Ausrüstung ein und bewahren Sie die Elektrodenpflaster und Erdungselektroden zur Reinigung auf.
  15. Reinigen Sie die Elektrodenpflaster und Erdungselektroden in lauwarmem Wasser mit Spülmittel im Reinigungsraum. Desinfizieren Sie sie mit keimtötenden Tüchern.
  16. Trocknen Sie die Patches an der Luft und kleben Sie doppelseitiges Klebeband auf die Patches und Lineale für das nächste Experiment.

4. Generierung der Körper-Gebärmutter-Geometrie

  1. Führen Sie die Segmentierung der MRT-Daten mit einer Datenanalyse-Softwareanwendung durch.
    HINWEIS: Hier wurde die Amira-Software verwendet
    1. Starten Sie die Datenanalysesoftware und laden Sie die MRT-DICOM-Daten. Gehen Sie zum Modul Segmentierung und klicken Sie auf Neu , um ein neues Label zu erstellen. Klicken Sie auf Bearbeiten > Passen Sie den Bereich an > Datenhistogramm an , um den Bildkontrast zu ändern.
    2. Wählen Sie in der Sagittalansicht das Pinselwerkzeug aus, beschriften Sie die Gebärmuttergrenzen der MR-Bilder, füllen Sie die Bereiche aus und fügen Sie sie der Beschriftungsdatei hinzu. Wiederholen Sie diesen Schritt alle drei bis fünf Scheiben.
    3. Wählen Sie die segmentierten Bereiche aus und klicken Sie auf Auswahl > Interpolieren > + , um die Segmentierung aller Segmente zu interpolieren. Damit ist die Segmentierung der Gebärmutteroberfläche abgeschlossen.
    4. Klicken Sie auf Neu , um eine neue Etikettendatei zu erstellen. Wählen Sie das Zauberstab-Werkzeug, platzieren Sie den Maskierungsschwellenwert auf dem anfänglichen lokalen Minimum des Datenhistogramms und passen Sie ihn schrittweise an, bis der gesamte Körper blau hervorgehoben wird.
    5. Wählen Sie Alle Segmente aus, klicken Sie auf einen beliebigen blauen Bereich und klicken Sie dann auf +, um die Segmentierung in die Beschriftungsdatei einzufügen. Klicken Sie auf Segmentierung > Löcher füllen > Alle Segmente > + , um die Löcher zu beheben.
    6. Gehen Sie zum Modul Segmentierung und klicken Sie auf Neu , um ein neues Etikett für die Gebärmutter zu erstellen. Segmentieren Sie die Gebärmutter manuell auf den MRT-Bildern. Verwenden Sie bei Bedarf Interpolieren .
    7. Generieren Sie im Modul Projekt die Oberflächendaten aus den Etikettendateien der Gebärmutter und der Körperoberfläche.
    8. Wählen Sie eine DGM-Datei aus, reduzieren Sie die Anzahl der Flächen im Vereinfachungs-Editor > Vereinfachen um 50 %, und klicken Sie auf Jetzt vereinfachen. Wählen Sie die vereinfachte Oberflächendatei aus, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Glatte Oberfläche (Iteration = 20, Lambda = 0,6) > Anwenden. Wählen Sie dann die geglättete Oberflächendatei aus, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Oberfläche neu vernetzen (% 100) > Anwenden, um jede Oberfläche neu zu vernetzen.
    9. Fahren Sie mit Schritt 4.1.7 fort, bis die Körperoberfläche etwa 18.000 Gesichter und die Gebärmutteroberfläche etwa 640 Gesichter umfasst.
    10. Klicken Sie auf Datei > Daten als > STL-ASCII exportieren , um die beiden Oberflächen im Stereolithographie-Format (STL) zu speichern.
  2. Führen Sie eine Nachbearbeitung der optischen 3D-Scandaten durch.
    1. Laden Sie die optische 3D-Scandatei der Bauchfläche in Artec studio 12 professional.
    2. Wählen Sie den optischen Zielscan aus und duplizieren Sie den Scan.
    3. Klicken Sie auf Autopilot , um die Verarbeitung des ausgewählten Scans zu starten.
    4. Wählen Sie im Modul Modellerstellung die Scanqualität (Geometrie, Textur), die Objektgröße, die Lochfüllmethode (wasserdicht) usw. aus und klicken Sie auf Weiter.
    5. Wählen Sie im Editor-Modul die Option Lasso-Auswahl und löschen Sie die redundanten Bereiche.
    6. Klicken Sie auf Weiter , um eine automatische Verfeinerung des Scans zu erstellen.
    7. Klicken Sie auf Editor > Lasso-Auswahl , um unnötige Bereiche zu entfernen.
    8. Klicken Sie auf Datei > Netze > STL-Dateiformat exportieren , um die Oberfläche im STL-Format zu speichern.
  3. Richten Sie die optischen 3D-Scandaten an der MRT-Körperoberfläche aus und generieren Sie die Körper-Gebärmutter-Geometrie mit den TCL-Skripten (Tool Command Language) in der Datenanalysesoftware.
    1. Laden Sie die aus den Schritten 4.1 und 4.2 generierten STL-Formatoberflächen mit einem vorprogrammierten Datenanalyse-Softwareprojekt.
    2. Führen Sie die TCL-Befehlszeile der Eingabeaufforderung aus, um Datenanalyse-Softwareobjekte für die starre Ausrichtung der Bauchfläche vorzubereiten.
    3. Klicken Sie auf Zwei Viewer (horizontal), und zeigen Sie die Oberfläche des optischen Scan-Rumpfes im linken Viewer und die Oberfläche des MRT-Körpers im rechten Viewer an.
    4. Platzieren Sie fünf oder sechs Landmarken auf beiden Flächen, und führen Sie die Eingabeaufforderung TCL-Befehlszeile aus, um die starre Ausrichtung anzuwenden.
    5. Wiederholen Sie die Schritte 4.3.2-4.3.4 für die Rückseite.
    6. Klicken Sie auf Einzel-Viewer und zeigen Sie die starr ausgerichtete, optisch gescannte Gehäuseoberfläche im Viewer an.
    7. Führen Sie die Eingabeaufforderung TCL-Befehlszeile aus, um Datenanalyse-Softwareobjekte für eine nicht starre Ausrichtung vorzubereiten.
    8. Klicken Sie auf Projekt > Objekt > Orientierungspunkte erstellen und fügen Sie Orientierungspunkte an den Elektrodenpositionen auf der optisch gescannten Körperoberfläche hinzu.
    9. Klicken Sie auf Datei > Daten als > Wahrzeichen exportierenLegen Sie Ascii fest, um die Landmark-Dateien für eine nicht starre Ausrichtung zu exportieren.
    10. Führen Sie das Geometriemodul in der EMMI-Datenverarbeitungspipeline aus, um eine nicht starre Ausrichtung durchzuführen.
    11. Führen Sie die TCL-Eingabeaufforderung aus, um die automatisch ausgerichteten Elektroden-Landmarken zu importieren und die Genauigkeit der Elektroden-Landmarken in Bezug auf die in den Schritten 2.3 und 3.3 beschriebenen Notizen und Fotos zu verbessern.
    12. Klicken Sie auf Datei > Daten als > Wahrzeichen exportierenLegen Sie Ascii fest, um Landmarkendateien für die Elektrodenpositionen zu exportieren.
    13. Führen Sie das EMMI-Datenverarbeitungs-Pipeline-Geometriemodul aus, um die STL-Dateien und LandmarkSet-Dateien zu laden und die Körper-Gebärmutter-Geometrie im MAT-Format zu generieren.

5. Vorverarbeitung elektrischer Signale

  1. Führen Sie das EMMI-Datenverarbeitungs-EMG-Vorverarbeitungsmodul aus, um die BDF-Datei zu laden und das elektrische Rohsignal mit einem Butterworth-Filter mit dem Frequenzband 0,34-1 Hz zu verarbeiten.
  2. Führen Sie das EMMI-Modul zur Erkennung von Artefakten aus, um die lokalen und globalen Artefakte im gefilterten Signal automatisch zu erkennen.

6. Rekonstruktion und Charakterisierung des elektrischen Signals der Gebärmutter

  1. Führen Sie das EMMI-Datenverarbeitungs-Pipeline-Rekonstruktionsmodul aus, um die Körper-Gebärmutter-Geometrie und die vorverarbeiteten elektrischen Signaldaten zu laden und die elektrischen Signale auf der Gebärmutteroberfläche zu berechnen.
  2. Führen Sie das EMMI-Datenverarbeitungs-EMG-Signalanalysemodul aus, um automatisch die Onsets und Offsets jedes EMG-Bursts auf der Gebärmutteroberfläche zu erkennen.
  3. Wählen Sie das Beobachtungsfenster auf dem Cluster-Abbildungs-Overlay aus, um die Aktivierungszeit an jeder Uterusposition für jedes Beobachtungsfenster zu berechnen und eine Isochrone für jedes Beobachtungsfenster zu erstellen.

Ergebnisse

Repräsentative MRT-sichere Pflaster und Elektrodenpflaster sind in Abbildung 1B,C dargestellt, die aus der in Abbildung 1A gezeigten Vorlage erstellt wurden. Die Hardware zur Kartierung der Bioelektrizität ist in Abbildung 1C dargestellt, wobei die Anschlüsse der einzelnen Komponenten detailliert markiert sind. Abbildung 2 zeigt das gesamte EMMI-Verfahren, einschließlich eines MRT-Scans des Probanden mit MRT-Pfl...

Diskussion

Die Elektromyographie hat gezeigt, dass sich die Frequenz und Amplitude der elektrischen Signale der Gebärmutter während der Schwangerschaft ändert 2,16,25. Mehrere Studien haben die Ausbreitungsmuster der Gebärmutterkontraktionen bei Patientinnen in aktiven Wehen untersucht 10,17,26,27,28.

Offenlegungen

Y.W., A.G.C., P.C. und A.L.S. reichten den vorläufigen US-Antrag Nr. 62/642.389 mit dem Titel "System and Method for Noninvasive Electromyometrial Imaging (EMMI)" für die in dieser Arbeit beschriebene EMMI-Technologie ein. Y.W. ist als wissenschaftlicher Berater für Medtronic tätig und verfügt über NIH-Forschungsgelder.

Danksagungen

Wir danken Deborah Frank für die Bearbeitung dieses Manuskripts und Jessica Chubiz für die Organisation des Projekts. Finanzierung: Diese Arbeit wurde unterstützt durch den March of Dimes Center Grant (22-FY14-486), durch Zuschüsse von NIH/National Institute of Child Health and Human Development (R01HD094381 an PIs Wang/Cahill; R01HD104822 an die PIs Wang/Schwartz/Cahill), durch Zuschüsse der Burroughs Wellcome Fund Preterm Birth Initiative (NGP10119 an PI Wang) und durch Zuschüsse der Bill and Melinda Gates Foundation (INV-005417, INV-035476 und INV-037302 an PI Wang).

Materialien

NameCompanyCatalog NumberComments
16 G Vinyl 54" ClearJo-Ann Stores1532449
3 T Siemens PrismaSiemensN/AMRI scanner
3M double coated medical tape – transparentMBK tape solutions1522Width - 0.5"
Active electrode holders with X -ringBiosemiN/A17 mm
AmiraThermo Fisher ScientificN/A Data analysis software
Bella storage solution 28 Quart clear underbed storage toteMernards 6455002
Extreme-temperature silicone rubber translucentMcMaster-Carr86465K71Thickness 1.32”
Gorilla super glue gelAmazonN/A
LifeTime carbide punch and die set, 9 Pc.Harbor Freight95547
Optical 3D scanArtec 3DArtec Eva Lite
PDI super sani cloth germicidal wipesMcKesson medical supply companyQ55172Santi-cloth
Pin-type active electrodesBiosemiPin-type
REDUX electrolyte gelAmazon67-05
Soft cloth measuring tapeAmazonN/Aany brand can be used
Sterilite layer handle boxWalmart14228604Closed box
TD-22 Electrode collar 8 mmDiscount disposablesN/A
Vida scannerSiemensN/AMRI scanner
Vitamin E dl-Alpha 400 IU - 100 liquid softgelsNature madeSU59FC52EE73DC3

Referenzen

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