Epilepside Klinik İnceleme için Eşzamanlı Elektroensefalogram ve Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme için Ekipman Kurulumu ve Artefakt Giderimi

Özet

Bu makalede, hem klinik hem de araştırma ortamlarında kullanılabilecek eşzamanlı elektroensefalogram ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (EEG-fMRI) kayıt prosedürleri detaylandırılmıştır. Klinik inceleme için görüntüleme artefaktlarını gidermek için EEG işleme prosedürleri de dahil edilmiştir. Bu çalışmada interiktal dönemde epilepsi örneği üzerinde durulmuştur.

Özet

Eşzamanlı elektroensefalogram ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (EEG-fMRG), epilepside nöbet başlangıcının anlaşılmasında ve lokalizasyonunda sinerji sağlayan eşsiz bir kombine tekniktir. Bununla birlikte, EEG-fMRI kayıtları için bildirilen deneysel protokoller, epilepsi hastalarında bu tür prosedürlerin uygulanmasıyla ilgili ayrıntıları ele almamaktadır. Ek olarak, bu protokoller yalnızca araştırma ortamlarıyla sınırlıdır. Bir epilepsi izleme ünitesinde (DAÜ) hasta izlemesi ile bir epilepsi hastası ile araştırma yapmak arasındaki boşluğu doldurmak için, interiktal dönemde epilepsinin benzersiz bir EEG-fMRI kayıt protokolünü sunuyoruz. EMU'da eş zamanlı kafa derisi EEG ve video kaydı için de kullanılabilen MR koşullu elektrot setinin kullanılması, EEG kayıtlarının eşzamanlı EEG-fMRI kayıtları için EMU'dan tarama odasına kolayca geçişini sağlar. Bu özel MR koşullu elektrot setini kullanarak kayıt prosedürleri hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. Ek olarak, çalışma, daha sonra klinik inceleme için kullanılabilecek görüntüleme artefaktlarını çıkarmak için adım adım EEG işleme prosedürlerini açıklamaktadır. Bu deneysel protokol, hem klinik (yani EMU) hem de araştırma ortamlarında daha fazla uygulanabilirlik için geleneksel EEG-fMRI kaydında bir değişiklik yapılmasını teşvik etmektedir. Ayrıca, bu protokol bu modaliteyi klinik ortamda postiktal EEG-fMRI kayıtlarına genişletme potansiyeli sağlamaktadır.

Giriş

Epilepsi dünya çapında yaklaşık 70 milyon insanı etkilemektedir¹. Kötü kontrol edilen epilepsisi olan her 150 kişiden biri, her yıl epilepside (SUDEP) ani beklenmedik bir ölüme yenik düşmektedir. Ayrıca, epilepsi olgularının kabaca %30-40'ı tıbbi tedaviye dirençlidir². Rezeksiyon, bağlantı kesilmesi veya nöromodülasyon şeklinde nöroşirürji tedavisi, refrakter epilepsili hastalar için hayat değiştiren ve hayat kurtarıcı bir önlem olabilir.

Eşzamanlı elektroensefalogram ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (EEG-fMRI), beyin aktivitelerini noninvaziv olarak ölçen benzersiz bir kombine tekniktir ve epilepside nöbet başlangıcını anlamak ve lokalize etmek için faydalar sağlamıştır 3,4,5,6. Kafa derisi EEG'leri nöbet başlangıç bölgelerini lateralize etmek ve lokalize etmek için kullanılabilir, ancak derin epileptojenik kaynakların değerlendirilmesinde sınırlı yetenekler nedeniyle nispeten zayıf uzamsal çözünürlüğe sahiptirler. fMRI, derin bölgeler de dahil olmak üzere beyin boyunca iyi uzamsal çözünürlüğe sahipken, fMRI tek başına nöbetlere özgü değildir. Bununla birlikte, kafa derisi EEG'leri, fMRI'daki kan oksijen seviyesine bağımlı (BOLD) aktivasyon veya deaktivasyon alanlarının yorumlanmasını bilgilendirebilir, böylece epilepsiye özgü bir fMRI tekniği üretebilir. Bu nedenle, eşzamanlı EEG-fMRI'nın uygulanması, epileptik olayların hem 'nerede' hem de 'ne zaman' lokalizasyonu ile ilgili mekansal zamansal süreçleri haritalamak için kullanılabilir.

Eşzamanlı EEG-fMRG'nin nasıl yapılacağına dair açıklamalar önceki çalışmalarda verilmiştir 7,8,9,10. Bununla birlikte, EEG-fMRG epilepside, özellikle klinik ortamlarda yeterince kullanılmamıştır. EEG-fMRI kayıtları, arka plan ve olası EEG analizi örnekleri için genel bir prosedür sağlayan bir çalışma bulunmaktadır⁷. Ayrıca, eşzamanlı EEG-fMRI kayıtlarında sıcaklık ölçümleri ile birlikte hipnotik indüksiyonu vurgulayan bir çalışma yapılmıştır⁸. Ayrıca, mekansal zamansal ve fMRI kısıtlı EEG kaynaklı görüntüleme yöntemini tanıtmak için genişletilmiş bir EEG-fMRI çalışması önerilmiştir ^9,10. Ek olarak, EEG-fMRI'dan artefaktları etkili bir şekilde çıkarmak için bir karbon tel döngüsünün kullanılması¹⁰ olarak kabul edilmiştir. Bununla birlikte, tüm bu çalışmalar EEG-fMRI çalışmalarının klinik araştırma ortamında yürütülmesindeki zorlukları ele almamaktadır. Özellikle, EEG kapağının kullanımı, bu protokollerin klinik ortamlarda fizibilitesini kısıtlamaktadır ve hasta yönetimi ile ilgili detaylar da eksiktir. Bu çalışmada, epilepsili hastalar için hem klinik hem de araştırma ortamlarında kullanılabilecek bir EEG-fMRI kayıt protokolü sunuyoruz. Bu benzersiz protokol, hastanın epilepsi izleme ünitesinden (EMU) tarama odasına kolay geçişini sağlar. Ek olarak, protokol epilepsi hastalarıyla postiktal dönem kayıtlarına uygulanmasını genişletme potansiyeli sunmaktadır. EEG-fMRI için, işlem sonrası, MRG gradyanlarının ve kalp atışıyla ilgili olanlar gibi fizyolojik eserlerin neden olduğu artefaktların giderilmesinde çok önemli bir adımdır. Bu nedenle, klinik inceleme için standart bir şablon kaldırma yöntemi¹¹ kullanarak EEG artefaktlarını gidermek için adım adım prosedürler de sağlıyoruz.

Protokol

Bu çalışma, Kentucky Üniversitesi (İngiltere) Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanan Protokol #62050'ye uygun olarak gerçekleştirilmiştir.

1. Denek işe alımı

1. Dahil etme kriterleri
   NOT: Aşağıdaki kriterlerin tümü karşılanmalıdır.
   1. Refrakter fokal epilepsi tanısı alan ve epilepsi cerrahisi değerlendirmesi için uygun olan kişileri dahil edin.
   2. 18-60 yaş arasındaki konuları dahil edin.
   3. Kontraseptif bir yöntem kullanıyorlarsa, çocuk doğurma potansiyeli olan kadın denekleri dahil edin. Çocuk doğurma potansiyeli olmayan kadın denekleri dahil edin (en az 2 yıl menopoz sonrası, bilateral ooferektomi veya tubal ligasyon, tam histerektomi).
      NOT: Bakım standardına göre, DAÜ'ye kabul edildikten sonra doğurganlık potansiyeli olan kadınlar için gebelik testi yapılır.
   4. Refrakter fokal epilepsi tanısı veya nöbet karakterizasyonu ile DAÜ'ye kabul edilmesi planlanan kişileri dahil edin.
2. Hariç tutma kriterleri
   1. Şiddetli klostrofobisi olan denekleri hariç tutun.
   2. İmplante edilmiş tıbbi cihazları veya gömülü metali olan ve normalde herhangi bir taramadan önce MR teknoloji uzmanı tarafından rutin olarak kontrol edilen bir MRG'ye sahip olmalarını engelleyecek denekleri hariç tutun.
   3. Hamile veya emziren denekleri hariç tutun.
   4. Araştırmacının görüşüne göre, deneğin bu çalışmaya katılma yeteneğini tehlikeye atabilecek veya tehlikeye atabilecek veya çalışmaya güvenilir katılımı bozabilecek bilinen herhangi bir tıbbi veya psikiyatrik rahatsızlığı olan denekleri hariç tutun.

NOT: Hasta DAÜ'ye kabul edildikten sonra, hastanın bu çalışmaya katılmak için onam formu üzerinde anlaşmaya varmasından sonra, aşağıdaki adımlar izlenecektir.

2. Elektrot yerleştirme

1. 10-20 sistemine dayanarak hastanın kafa derisindeki elektrot pozisyonlarını işaretleyin.
   NOT: Şekil 1 32 elektrottan oluşan bir seçim gösterir.
   1. Başın üst merkezinden geçerek nasiondan inion'a bir ölçüm bandı yerleştirerek hastanın kafa derisinin kafa derisinin baş merkez çizgisini ölçün ve not edin (Ölçüm A: sagital düzlem).
   2. A Ölçüsünün %50'sini nasion'dan inion'a işaretleyin. Bu işaret elektrotun Cz konumunu gösterir.
   3. A Ölçüsünün %10'unu naziondan belirtilen Cz'ye işaretleyin. Bu işaret, elektrotun Fpz konumunu gösterir.
   4. A Ölçüsünün %10'unu inion'dan belirtilen Cz'ye işaretleyin. Bu işaret, elektrotun Oz konumunu gösterir.
   5. A Ölçüsünün %20'sini belirtilen Cz'den Fpz'ye işaretleyin. Bu işaret elektrotun Fz konumunu gösterir.
   6. A Ölçüsünün %20'sini belirtilen Cz'den Oz'a işaretleyin. Bu işaret elektrotun Pz konumunu gösterir.
   7. Başın üst merkezinden geçerek hastanın başını sol preauriküler noktadan sağ preauriküler noktaya kadar ölçün ve not edin (Tedbir B: koronal düzlem).
   8. B Ölçüsünün %50'sini işaretleyin ve bu konumun belirtilen Cz konumuyla çakıştığından emin olun.
   9. Ölçü B'nin %10'unu sol preauriküler noktadan Cz'ye işaretleyin. Bu işaret elektrotun T3 konumunu gösterir.
   10. Tedbir B'nin %10'unu sağ preauriküler noktadan Cz'ye işaretleyin. Bu işaret, elektrotun T4 konumunu gösterir.
   11. B Ölçüsünün %20'sini belirtilen Cz'den T3'e işaretleyin. Bu işaret elektrotun C3 konumunu gösterir.
   12. B Ölçüsünün %20'sini belirtilen Cz'den T4'e işaretleyin. Bu işaret elektrotun C4 konumunu gösterir.
   13. İşaretli Fpz ve Oz'dan (Ölçü C: enine düzlem) geçerek hastanın başının çevresini ölçün ve not edin.
   14. C Ölçüsünün %10'unu Fpz'den sola ve sağa işaretleyin. Bu işaretler elektrotun sırasıyla Fp1 ve Fp2 konumlarını gösterir.
   15. C Ölçüsünün %10'unu Oz'dan sağa sola işaretleyin. Bu işaretler elektrotun sırasıyla O1 ve O2 konumlarını gösterir.
   16. C Ölçüsünün %20'sini Fp1'den sola ve Fp2'den sağa işaretleyin. Bu işaretler elektrotun sırasıyla F7 ve F8 konumlarını gösterir.
   17. Koronal düzlemde F7 ve F8'den uzaklığı ölçün ve not edin (Ölçü D: koronal düzlem).
   18. D Ölçüsünün %50'sini işaretleyin ve daha önce belirtilen Fz'nin örtüştüğünden emin olun.
   19. D Ölçüsünün %25'ini F7'den Fz'ye ve F8'den Fz'ye işaretleyin. Bu işaretler elektrotun sırasıyla F3 ve F4 konumlarını gösterir.
   20. Nasion'dan Fp1 ve O1'den geçen inion'a olan mesafeyi ölçün. Ölçünün %50'sinin daha önce belirtilen C3 ile çakıştığından emin olun.
   21. Nasion'dan Fp2 ve O2'den geçen inion'a olan mesafeyi ölçün. Ölçünün %50'sinin daha önce belirtilen C4 ile çakıştığından emin olun.
       NOT: Aynı şekilde, temporal ve parietal loblardaki elektrot pozisyonları T5, P3, P4 ve T6 dahil olmak üzere işaretlenebilir. Ek olarak, TP9, TP10, FT9 ve FT10 gibi herhangi bir ek elektrot konumu, 10-20 sisteminin elektrot dağılımlarından göreceli mesafeye göre işaretlenebilir. Elektrotların sayısı ve dağılımları, ileriye dönük analiz ve araştırma odağına göre belirlenebilir.
2. Gazlı bez üzerinde cilt hazırlama jeli kullanarak hastanın kafa derisini temizleyin.
3. İletken macunu bir elektrot kabına yerleştirin. Elektrodu, elektrotun kablosundaki kanal adını izleyerek hastanın kafa derisine yerleştirin.
   NOT: Eşzamanlı EEG-fMRI kaydı için, MR koşullu elektrotların kullanılması gerekmektedir ve EMU'da Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) onaylı elektrotlar önerilmektedir.
4. Tüm elektrotlar için jel ve elektrotları hastanın kafa derisine (adım 2.3) yerleştirmeyi tekrarlayın (Şekil 2A).
   NOT: MR koşullu elektrotlarına bağlı kablolar, MR artefaktlarını en aza indirmek için bağlantı noktasına nispeten kısadır. Bu nedenle, elektrotları yerleştirirken, elektrot konumlarını göz önünde bulundurun ve kabloların iyi organize edilebilmesi için dikkatlice yerleştirin. Ek olarak, teller üzerinde döngü olmadığından emin olun, çünkü tarayıcının içinde potansiyel olarak ısı ve yanıklar üretebilirler.
5. Tüm elektrotları gazlı bez üzerine yapıştırıcı kullanarak hastanın kafa derisine yapıştırın. Tüm elektrot kablolarını düzenleyin ve deneğin başının ortasına gazlı bez pedleri yerleştirerek kablo bağlantısını kafa derisinden uzağa yerleştirin (Şekil 2B, kırmızı oklar).
   NOT: Bu, görüntüleme yapıtlarını önlemek için kritik bir adımdır.
6. Tüm kablo bağlantılarını kendinden yapışkanlı bandaj sargısı ile sarın ( Şekil 2B'deki mavi ovaller).
   NOT: Bu adım, kayıt sırasında bağlantıların güvenliğini sağlamak için önerilir.
7. Tüm elektrotları sabitlemek için elastik bir kafa kapağı yerleştirin. Elektrotlara bağlı olan kablo demetini amplifikatöre bağlayın. EEG'lerini video kayıtlarıyla eşzamanlı olarak izlemeye başlayın.

3. EEG-fMRI kaydı

NOT: EEG-fMRI kaydı için DAÜ kabulünün başlangıcına yerleştirilen MR koşullu elektrotlarla birlikte MR koşullu EEG kayıt sistemi kullanılır.

1. İzleme odasında, USB 2 adaptörünü bir kabloyla Triggerbox kitine bağlayın ( Şekil 3A'da kalın beyaz kablo).
   NOT: USB 2 adaptörü, diğer donanımları bir bilgisayarla arabuluşa izin verir ve Triggerbox kiti, EEG kayıt yazılımında algılanmak üzere tarayıcıdan üretilen tetikleme sinyalini manipüle etmek için kullanılır.
2. Syncbox'ı bir kabloyla USB 2 adaptörüne bağlayın ( Şekil 3B'deki kalın siyah kablo).
   NOT: Syncbox'ın rolü, amplifikatörden ve tarayıcının gradyan anahtarlama sisteminden gelen saat sinyallerini senkronize etmektir.
3. İzleme odasında, fiber optik kablonun bir ucunu Senk Kutusu'na bağlayın (Şekil 3C solda) ve diğer ucunu tarama odasına bağlı bir tünelden geçirin.
4. USB 2 adaptöründen kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu bağlayın (Şekil 3B'deki yıldız işareti). Syncbox'tan kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu bağlayın ( Şekil 3C'deki yıldız işareti). Tetik kutusundan kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu bağlayın ( Şekil 3D'deki yıldız işareti). Yazılım lisansı donanım kilidini kayıt bilgisayarına bağlayın.
   NOT: Kullanılacak toplam dört USB bağlantı noktası vardır. Çoklu USB bağlantı noktasına sahip olmak, hepsini yönetmede yardımcı olabilir.
5. EEG kayıt amplifikatörünü tarayıcının içindeki MR-kızak kiti ile birlikte ayarlayın.
   DİKKAT: Metal veya MR'ye duyarlı bileşenler deneycilerden çıkarılmalıdır. Deneycilerin MRI tarama odasında kayıt yapmak için uygun eğitimi tamamlamaları gerekmektedir.
   NOT: Kaydı gerçekleştirmeden önce amplifikatör pilinin tamamen şarj edilmesi önerilir.
6. Tarama odasındaki fiber optik kablonun ucunu amplifikatörün arkasına bağlayın (Şekil 4D) ve amplifikatörü açın.
   NOT: Fiber optik kablonun diğer ucu, izleme odasındaki Syncbox'a bağlanır.
7. Ekipman kurulumu tamamlandığında, bilgisayar ekranındaki yazılım simgesine tıklayarak EEG kayıt yazılımını açın. Pencerenin sol üst köşesindeki Dosya sekmesinin altındaki Yeni Çalışma Alanı menüsünü tıklatarak kayıt yazılımında bir çalışma alanı oluşturun.
8. Gözat düğmesini tıklatarak yeni verilerin depolanacağı bir klasör yolu ayarlayın.
9. Veri adını Önek için boş bir kutuya ekleyin ve Min. Sayaç Boyutu [basamaklar] ve Geçerli Sayı için kara kutulara bir sayı ekleyerek numaralandırma dizinini belirtin.
10. Dosya adının Sonraki Sonuç Dosya Adı altında doğru görüntülendiğini onayladıktan sonra, İleri'yi tıklatın.
11. Oluşturulan pencerenin sol üst köşesindeki Amplifikatör Tara düğmesine tıklayarak amplifikatörü tarayın. Örnekleme Hızı, Düşük Kesme ve Yüksek Kesme için listelenen uygun seçenekleri seçerek kayıt için örnekleme hızları ve düşük ve yüksek kesme frekansları dahil olmak üzere uygun parametreleri ayarlayın (bkz. Şekil 5).
    NOT: Örnekleme Hızı , tarayıcıdan gradyan yapılarını yeterince örneklemek için 5.000 Hz'e ayarlanmıştır. Doğru akım (DC) doygunluğunu önlemek için 10 sn'lik bir Düşük Kesme eklenir (kayıt cihazı yazılımında zaman birimi kullanılır) ve analogdan dijitale dönüştürücüye girmeden önce gradyan artefakt genliğini sınırlamak için 250 Hz'lik bir Yüksek Kesme ayarlanır.
12. fMRI için tarayıcı parametrelerini ayarlayın.
    NOT: Olası bir dinlenme durumu fMRI BOLD edinme ayarı, eko-düzlemsel bir dizidir (TR / TE = 1360/29 ms, çevirme açısı = 65, tüm beyni kapsayan 54 dilim, görüş alanı = 260 mm x 260 mm, çözünürlük = 2,5 mm izotropik vokseller). fMRI ayarlarının ayrıntıları, kaydın amacına bağlı olarak değişebilir.
13. EEG sinyaline artefaktların girmesini daha da azaltmak için tarayıcı helyum pompasını kapatın.
    NOT: Helyum pompasının kapatılması sıvı helyum kaybına veya kalkan sıcaklığının artmasına neden olabilir. Bu nedenle, helyum kompresörünü kapatmanın MRI tarama sistemlerine aşırı derecede zararlı olup olmadığını doğrulamak için tarayıcı satıcısına danışmanız şiddetle tavsiye edilir.
14. Hastayı tarama bekleme odasına aktarın. Kayıt prosedürünü hastaya açıklayın.
    NOT: Tüm kayıt ekipmanı kurulumunun hasta gelmeden önce tamamlanması önerilir.
15. Hastanın sırtını, hastanın sol omzunun hemen altında, elektrokardiyogram (EKG) kablosunun yerleştirileceği yerde temizleyin. EKG derivasyonuna aşındırıcı bir elektrolit jeli uygulayın ve hastanın sol arka tarafına yerleştirin.
    NOT: Bu kablonun uzunluğu kısadır, bu nedenle EKG kablosunu yerleştirirken, kuvvetli bir şekilde çekmeyin veya arkaya çok alçaltmayın; omzun yaklaşık 5 cm altında olması kabul edilebilir. EKG derivasyonu, hareketli artefaktları en aza indirmek için arkaya yerleştirilir.
16. Kayıt sırasında tarama artefaktlarını en aza indirmek için EKG kablosunun ve kablonun etrafına yapışkan bant uygulayın. EEG kablo demetini ayırın ve EEG kablo bağlantılarını arayüz kutusuna bağlayın (Şekil 4B).
17. Hastayı tarama odasına taşıyın. Hastayı, başı baş bobininin açık alt yarısında olacak şekilde tarama masasına yatırın.
    DİKKAT: Metal veya MR'ye duyarlı bileşenler konudan çıkarılmalıdır.
    NOT: Yatarken hastanın sırtını destekleyin.
18. Tarayıcının gürültüsünü azaltmaya yardımcı olmak için kulak tıkacı uygulayın. Baş hareketi artefaktlarını en aza indirmek için hastanın başının etrafına bir yastık uygulayın.
19. Hastanın başının etrafındaki "kuş kafesi" bobinini kapatmak için kafa bobininin üst yarısını bağlayın. Yatak yüksekliğini ayarlayın. Arayüz kutusunu amplifikatöre bağlayın (Şekil 4C).
    NOT: Tarama artefaktlarını en aza indirmek için arabirim kutusundan kablolara yapışkan bant da uygulanır ( Şekil 4B'de beyaz sargı).
20. Kayıt sırasında MR artefaktlarını en aza indirmek için MR güvenli kum torbalarını kabloların etrafına yerleştirin (Şekil 4C). Tarama odasındaki tüm ayarlar tamamlandıktan sonra, izleme odasına geçin.
21. İzleme odasındaki bir mikrofon aracılığıyla hastayla iletişim kurun ve yazılım ayarlarını yapmak için ek adımların gerçekleştirildiğini açıklayın.
    NOT: Deneyciler, tarama odasındaki dahili hoparlörler ve izleme odasındaki bir mikrofon aracılığıyla iletişim kurabilirler.
22. Bilgisayarda açılan kayıt yazılımı penceresinin sol üst köşesindeki Empedans Kontrolü düğmesine tıklayarak EEG elektrotlarının empedansını kontrol edin. Hastayla kayıt için hazır olduklarını onaylayın.
    NOT: Kayıt sırasında, deneyciler tarama odasındaki bir video kamera aracılığıyla hastanın durumunu izler ve izleme odasındaki mikrofon aracılığıyla iletişim kurar.
23. Kayıt yazılımının sol üst köşesindeki Oynat düğmesine tıklayarak EEG kaydını başlatın. fMRI alma taramasını çalıştırın.
    DİKKAT: Her durumda, hasta gürültü de dahil olmak üzere kayıt ortamından dolayı rahatsızlık bildirdiğinde, deneyci kayıt prosedürünü durdurmalıdır.

4. EEG artefaktının giderilmesi

NOT: Aşağıdaki açıklamalar, eşzamanlı EEG-fMRI kayıtlarından elde edilen EEG verilerindeki tarayıcı yapıtlarının nasıl kaldırılacağına ilişkin ayrıntılı adımlar sağlar. Şekil 6'da , işleme işlem hattını temsili örneklerle birlikte gösterir.

1. EEG analiz yazılımını açın.
2. MR artefakt düzeltmesi uygulayın.
   1. Dönüşümler > Özel İşaret İşleme > MR Düzeltme sekmesine tıklayın. Küçük bir pencere oluşturulduğunda, İşaretçileri Kullan'ı seçin, tarayıcıdan bir tetikleme sinyali seçin ve İleri'yi tıklatın.
      NOT: Bu adım, tarayıcıdan gelen bir tetikleme sinyalini gösterir ve MR yapılarını kaldırmak için referans olarak kullanır.
   2. Interleaved ve Based on Time seçeneklerini seçin, tetikleme sinyalinin zaman bilgilerini girin ve İleri'ye tıklayın.
      NOT: Elde edilen verilerde, V1 tetikleme sinyalidir ve V1 tetikleme aralıklarına göre aşağıdaki değerler eklenebilir: start [ms]: -2; bitiş [ms]: 1.358; ve süre [ms]: 1.360. Tetik sinyalinin etiketi ve ayrıntılı ayarı, tarayıcının yapılandırmasına bağlı olarak değiştirilebilir.
   3. Aşağıdaki pencerede, Ortalama için Temel Düzeltmeyi Etkinleştir'i işaretleyin ve Tüm Yapı Üzerinde İşlem Temeli seçeneğinin işaretini kaldırın. Start [ms] ve End [ms] değerlerini ekleyin. Kayan Ortalama Hesaplamasını Kullan'ı seçin.
      NOT: Bu, kayan bir pencereye göre taban çizgisinin düzeltilmesine olanak tanır.
   4. Kayan Ortalama için Toplam Aralık Sayısını ekleyin, hatalı Aralıklar ve Düzeltme için Tüm Kanalların Ortak Kullanımı'nı kontrol edin ve İleri'ye tıklayın.
      NOT: Kayan Ortalama için Toplam Aralık Sayısı 21 olabilir.
   5. Use All Channels for Correction (Düzeltme için Tüm Kanalları Kullan) seçeneğini belirleyin ve Next (İleri) düğmesini tıklatın.
   6. Do Downsampling (Alt Örnekleme Yap) seçeneğini işaretleyin ve New Frequency [Hz] (Yeni Frekans [Hz] için 500'ü seçin. Apply Lowpass Filter (Lowpass Filtresi Uygula) seçeneğini işaretleyin ve Use FIR Filter (FIR Filtresi Kullan) seçeneğini belirleyin, Cut-off Frequency [Hz] (Kesme Frekansı [Hz] için 70 değerini girin ve ardından İleri'ye tıklayın.
   7. Tüm ayarlar tamamlandıktan sonra, bir Düzeltilmiş Veri Depola seçeneğini belirleyin ve ardından Son'a tıklayın.
      NOT: Verileri Geçmiş Dosyasında Sıkıştırılmamış Olarak Depola seçeneği Düzeltilmiş Verileri Depola seçeneği olarak seçilebilir. Amaca bağlı olarak farklı seçenekler düşünülebilir. Son'u tıklattıktan sonra, ortada işleme durumunu gösteren küçük bir Tarayıcı Yapıtı Düzeltme penceresi görünecektir. Bu MR düzeltme işleminin tamamlanması, EEG veri boyutuna bağlı olarak biraz zaman alabilir.
3. DC kaldırma işlemini yüksek geçirgen bir filtre ile uygulayın. Dönüştürme > Veri Filtreleme > IIR Filtreleri sekmesine tıklayın. Yeni oluşturulan bir pencerede, Low Cutoff altında Enabled (Etkin) seçeneğini işaretleyin. 0,5'lik bir kesme Frekansı [Hz] ekleyin, Sırayı 2 olarak seçin ve ardından Tamam'a tıklayın.
4. Kardiyobalistik eserleri çıkarın.
   1. Dönüşümler > Özel Sinyal İşleme > CB Düzeltme sekmesine tıklayın. Daha sonra açılan pencerede, Tepe Algılamayı Kullan'ı seçin ve Yarı Otomatik Mod'u işaretleyin.
   2. Arama Darbe Şablonu bölümünün altında, Başlat(lar)ı 60 ve Uzunluk(lar)ı 20 olarak ekleyin. Şablonu İşaretle Bulundu seçeneğini işaretleyin ve uygun EKG kanalının seçildiğinden emin olun.
   3. Darbe Hızı ve Korelasyon ve Genlik için uygun parametreleri ekleyin, R-Tepe İşaretleyicileri ile İşaret Darbeleri için R ekleyin ve ardından İleri'ye tıklayın.
      NOT: Nabız Hızı [ms] için önerilen değer 1000 ± 400 ve Nabız Hızı [bpm] değeri en az 43 ve en fazla 100'dür. Belirli Nabız Hızı değerleri, kişinin EKG aralıklarına bağlıdır. Ayrıca Korelasyon Tetik Seviyesi 0,6 ve Genlik Tetik Seviyesi minimum 0,3 ve maksimum 1,4 olarak ayarlanabilir.
   4. Zaman gecikmesini hesaplamak için tüm verileri kullan'ı işaretleyin. Ortalama için kullanılan darbe aralıklarının toplam sayısını ekleyin.
      NOT: Ortalama için Kullanılan Toplam Darbe Aralığı Sayısı 21 olarak ayarlanabilir.
   5. Takip Eden Kanalları Doğru altında, EKG kanalı dışındaki tüm EEG kanallarını sağ sütuna taşıyın ve İleri'yi tıklatın.
   6. Sonraki sayfada, tercih edilen bir Düzeltilmiş Verileri Depola seçeneğini belirleyin. Son'a tıklayın.
      NOT: Son'a tıklandığında, yazılımın sağ tarafında bir CB Düzeltme-İnteraktif Mod penceresi görünecektir.
   7. Gezinti Çubuğu'nun altındaki zaman ekseninin üzerine kaydırın ve temel şablon EKG'sinin mavi gölgeli bir kutuyla nerede vurgulandığını kontrol edin. EKG'nin temel şablonunun doğru şekilde işaretlendiğini onaylayın.
      NOT: EKG kanal adına çift tıklandığında, incelenmek üzere yalnızca EKG kanalı görüntülenir. Tepe noktasının veya aralığın gerektiği gibi manuel olarak ayarlanmasını düşünün. Yazılımın sağ tarafındaki CB Düzeltme-İnteraktif Mod penceresinde, anormal desenlere sahip EKG'ler tablo formatında sıralı olarak listelenir. Bunlar EKG izinde kırmızı dikey çizgiler olarak gösterilir.
   8. CB Düzeltme-İnteraktif Mod penceresinde, tablodaki ilgili satırına çift tıklayarak işaretli EKG'yi kontrol edin. Kırmızı dikey çizgileri hareket ettirerek algılanan tepe konumlarını gerektiği gibi ayarlayın. Tespit edilen tüm EKG'ler incelendikten sonra Son'a tıklayın.
      NOT: Kanal başlangıçta yalnızca kırmızı ve yeşil işaretçiler içerir. Yeşil işaretleyiciler iyi algılamaları gösterirken, kırmızı işaretleyiciler gerekli tüm koşulları karşılamayan potansiyel darbe zirvelerini gösterir. Kırmızı işaretçiler manuel olarak değiştirildikten sonra sarıya dönüşür. Anormal EKG'leri düzeltirken, her EKG'nin pik yerinin ve zaman aralığının tutarlı olması gerektiğini göz önünde bulundurmak önemlidir.
5. Bir çentik filtresi ile elektrik hattı ve alternatif akım (AC) gürültü gidericisini uygulayın. Dönüştürme > Veri Filtreleme > IIR Filtreleri sekmesine tıklayın. Açılan pencerede, Notch Enabled (Çentik Etkin) seçeneğini işaretleyin, Frequency [Hz] ( Frekans [Hz] öğesini seçin ve ardından Tamam'a tıklayın.
   NOT: Frekans seçimi için, kaydın yapıldığı ülkeye bağlı olarak 50 veya 60 Hz seçilebilir. Çentik filtresi EKG tespitlerinde faydalı olması için son adımda uygulanır ve bu filtre uygulaması klinik EEG incelemesinde kolaylık sağlar.

Sonuçlar

Bir hasta DAÜ'ye kabul edildiğinde, eş zamanlı bir kafa derisi EEG ve video kaydedilir. Bir nörolog tarafından EEG izlemesinin bir amacı, nöbet başlangıcının lokalizasyonunu potansiyel olarak bilgilendirebilecek epileptiform deşarjları değerlendirmektir. Belirli EEG kanallarının olağanüstü dinamikleri ayırt edildiğinde, elektrot konumları nöbet lokalizasyonu ile ilişkilendirilebilir. İnteriktal dönemde, sivri uçlar ve keskin dalgalar dahil olmak üzere interiktal epileptiform deşarjlar (IED'ler) geleneksel olarak epileptojenite alanlarının belirteçleri olarak kabul edilir. Ayrıca, interiktal EEG-fMRI verilerinin elde edilen kayıtları, nöbetlerin anlaşılması ve lokalize edilmesinde avantajlı olabilir. Bu EEG-fMRI kaydını ve EEG işleme protokolünü doğrulamak için, post-processed EEG'yi EMU'dan gelen EEG ile karşılaştırarak EEG'nin kalitesini değerlendiriyoruz ve her iki durumda da aynı ayırt edilebilir EEG özelliğinin gözlendiğini onaylıyoruz.

Fokal delta yavaş aktivitesi tipik olarak altta yatan bir beyin yapısal lezyonunu veya nöronların beklendiği gibi çalışmadığı bir alanı düşündürür, bu da genellikle felç, kafa travması, beyin enfeksiyonları veya demanstan sonra gözlenir. Bununla birlikte, fokal epilepsili hastaların epileptojenik bölgelerinin yakınında veya bölgesinde fokal delta aktivitesi göstermeleri nadir değildir. Ek olarak, fokal delta aktivitesi IED'lerden daha az spesifik olmasına rağmen, epilepsi^12'de nöbet başlangıcına karşılık gelen lokalize yapısal patolojiyi belirleyebilir. Ayrıca, EEG'lerdeki fokal interiktal yavaş dalgalar, parsiyel epilepsili hastalarda epileptojenik alanla eşleşen fMRI'daki fokal BOLD aktivasyonuna karşılık gelir¹³.

Temporal lob başlangıçlı epilepside, temporal aralıklı ritmik delta (TIRDA) adı verilen bir tür delta aktivitesinin bazen mevcut olması ve IED eşdeğeri¹⁴ olarak kabul edilmesi dikkat çekicidir. Aksine, zamansal aralıklı polimorfik delta (TIPDA) bir IED eşdeğeri¹⁵ olarak kabul edilmez. İşlenen EEG verilerinde, DAÜ'de kaydedilen EEG'den gözlenen net fokal sol temporal yavaş dalgalar (TIPDA) mevcuttur (Şekil 7). Bu delta aktivitesi IED eşdeğeri olmamasına rağmen, sol temporal nöronal disfonksiyonu düşündürmektedir.

Şekil 1: Aynı anda EEG-fMRI kaydı için 32 elektrot seçimi örneği. Klinikte, EEG monitörizasyonu için 21 kanal yaygın olarak düşünülmektedir. EEG kaynak görüntülemesi (ESI) yapmak için minimum sayıda elektrot yerine getirmek için, kafayı tamamen örtmek için 11 ek kanal dahil edilmiştir. Tüm elektrotlar MR etkilerini önlemek için altın bardaklardır. Şekilde, farklı elektrotları ayırt etmek için farklı renkler kullanılmıştır ve renkler fiziksel kablo renkleriyle eşleşmektedir. Alttaki her dikdörtgen kutu, kayıt için bir amplifikatöre bağlanacak bir kablo demetine bağlanacak bir bağlantıyı gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Elektrot yerleşimleri. (A) Elektrotların hastanın kafa derisine yerleştirilmesi ve (B) kablo bağlantılarının düzenlenmesi. (A) ve (B)'deki sol görüntüler üstten önden bir görünüm sağlar ve sağdaki görüntüler hastanın sol taraftan görünümünü sağlar. (B) içindeki kırmızı oklar, gazlı bez pedlerinin yerleştirilmesini gösterir. Bu, görüntüleme yapıtlarından kaçınmaya yardımcı olur. (B) içinde mavi renkte daire içine alınmış alanlar, kablo bağlantılarının nasıl düzenlendiğini gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: İzleme odasındaki ekipman bağlantısı . (A) USB 2 adaptörüne, Syncbox'a ve Triggerbox bağlantısına genel bakış. (B) USB 2 adaptörü ve Syncbox kablo bağlantılarının, (C) Syncbox ve fiber optik kablo bağlantısının ve (D) Triggerbox'taki kablo bağlantılarının ayrıntılı resmi. (B), (C) ve (D) üzerindeki yıldız işaretleri, kayıt bilgisayarına bağlanacak USB kablolarının konumunu gösterir. EEG kayıt sisteminin şematik diyagramı ve donanım arasında gerekli bağlantılar Mullinger ve ^ark.7'deki Şekil 1'de verilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Tarama odasındaki ekipman bağlantısı . (A) Tarayıcıdaki EEG amplifikatör bağlantısına genel bakış. (B) EEG elektrotlarını bağlamak için arayüz kutusundan sarılmış kablolar (kırmızı kablo EKG ölçümü içindir). (C) MR artefaktlarını azaltmak için yerleştirilen arayüz kutusu ile EEG amplifikatörü ve MR güvenli kum torbalarının bağlantısı. (D) Amplifikatörün (üstte) ve pilin (altta) bağlanması ve fiber optik kablonun izleme odasındaki Senkron Kutusu'ndan amplifikatöre bağlanması. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: EEG kayıt yazılımındaki çalışma alanı ayarlarının ekran görüntüsü. Kanal sayısı ve örnekleme hızı, amplifikatör ayarları altında ayarlanabilir. Ek olarak, her kanalın spesifikasyonu, gerekirse, alttaki tabloya tıklanarak değiştirilebilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Temsili örneklerle EEG artefakt giderme boru hattı. Ham EEG izleri sol altta görüntülenir. Alt orta grafik, MR artefakt düzeltmesi uygulandıktan sonra EEG izlerini ve ham EEG'de 0.5 Hz'lik bir yüksek geçirgen filtreyi göstermektedir. Sağ alttaki grafik, CB artefakt düzeltmesi ve işlenmiş EEG üzerinde 60 Hz'lik bir çentik filtresi uygulandıktan sonra EEG izlerini görüntüler. EEG izleri, her işlemin kaydedilen her kanalı nasıl etkilediğini etkili bir şekilde görselleştirmek için ortak zemin modu altında görüntülenir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: İşlenen EEG'nin eşzamanlı EEG-fMRI kaydından (solda) ve DAÜ'de kaydedilen EEG'den (sağda) karşılaştırılması. Kırmızı daire, aynı kanallardaki fokal sol zamansal yavaş dalgaları gösterir. EEG izleri, klinikte geleneksel olarak kabul edilen çift muz formatında görüntülenir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışmalar

Bu deneysel protokol, epilepsili hastaların DAÜ'den tarama odasına sorunsuz bir şekilde geçişini sağlamada benzersizdir ve klinik ve araştırma ortamlarında kullanılmasına izin verir. FDA onaylı MR koşullu elektrotların kullanımı, hem DAÜ'de geçirilen süre boyunca klinik kayıtlar hem de kafa derisi elektrotlarını hastadan çıkarmak veya değiştirmek zorunda kalmadan MRG'ye güvenli transfer için önemli bir bileşendir. EMU'da, MR koşullu elektrotlar eşzamanlı video ve EEG izleme için bir amplifikatöre bağlanır. EEG-fMRI kayıtları için, bir MR koşullu EEG amplifikatörü ve bir MRI tarayıcısı, elektrot setinin ve bağlantı tellerinin boyutunu barındıran 20 kanallı bir kafa bobini ile kullanılabilir. Epilepsili hastalarda eşzamanlı EEG-fMRI kayıtlarını yapmadan önce, tüm ekipmanların düzgün çalışmasını doğrulamak ve gerekli her adıma aşina olmak için sağlıklı bir denekle yapılan bir test çalışmasının şiddetle tavsiye edildiği belirtilmelidir.

Ayrıca ekibin somut organizasyonu ve hastaların dikkatli seçimi de bu protokolde önemli rol oynamaktadır. Hem klinik hem de araştırma ortamları için uygun olabilmek için, epileptologlar, hemşirelik personeli, EEG teknoloji uzmanları ve mühendislerden oluşan yapılandırılmış bir ekibe sahip olmak gerekir. Hasta seçimi için, yukarıda listelenen dahil etme ve dışlama kriterleri kesinlikle dikkate alınmalıdır.

Ayrıca, EEG bilgilendirilmiş fMRI analizi yapıldığında, fMRI'daki karşılık gelen BOLD değişikliklerine rehberlik etmek için EEG'lerin temel özelliklerinin açık varlığının mevcut olması gerektiğini belirtmek önemlidir. Bu nedenle, EEG-fMRI kaydı yapılırken, daha önce hedef EEG özellikleri göstermiş olan hastaları göz önünde bulundurmak önemlidir. Epilepsili hastalarda interiktal dönemde, anormal olan ve epileptojenik potansiyele işaret eden IED'ler, buradaki örnek bu vakayı içermese de, BOLD değişiklikleri^16'ya atıfta bulunmak için iyi bilinen bir EEG özelliğidir. İnteriktal EEG-fMRI kayıtlarında IED'ler elde etmeyi hedeflerken, deneyciler bir tarama seansı sırasında yeterli epileptiform deşarjı sağlamak için kafa derisi EEG'si tarafından gözlemlenen sık IED'li (en az üç IED / saat) hastaları göz önünde bulundurmalıdır. IED'lerin sayısı, EMU'daki EEG izlemesinden veya varsa deneklerin önceki EEG kayıtlarında görülen IED frekansına atıfta bulunularak belirlenebilir. İnteriktal EEG-fMRI verilerinin elde edilen kayıtları, nöbet başlangıç bölgesi^17'nin anlaşılması ve potansiyel olarak lokalize edilmesi için faydalar sağlayabilir.

Artefakt giderme adımları işlendikten sonra temiz bir EEG elde edildikten sonra, daha fazla EEG analizi uygulanabilir. Örneğin, EEG kaynak görüntüleme (ESI), beynin kortikal yüzeydeki karşılık gelen elektriksel aktivitesini tahmin etmek için standartlaştırılmış düşük çözünürlüklü beyin elektromanyetik tomografisi (sLORETA)¹⁸ uygulanarak elde edilebilir. Tahmini kaynaklar, sınır elemanları yöntemi¹⁹ kullanılarak hastanın MRG'sinden oluşturulan kafa, dış kafatası, iç kafatası ve korteks katmanlarına dayalı olarak hesaplanan kurşun alan matrisinin ters çevrilmesiyle elde edilebilir. EEG kaynak görüntülemesini elde etmek için halka açık çok sayıda araç kutusu vardır ve Brainstorm, popüler olarak kullanılan MATLAB tabanlı araç kutusu^20'dir.

ESI, işlenmiş EEG kullanılarak düşünüldüğünde, toplam elektrot sayısı ve dağılımları, kafanın tamamını makul bir şekilde kaplayabilmeleri için dikkatlice dikkate alınmalıdır. ESI'yi uygulamak için gereken minimum elektrot sayısı 32 kanal^21,22'dir, bu da klinik ortamlarda kullanılan standart elektrot sayısından daha fazladır. Bu nedenle, tüm kafayı makul aralıklarla örtmek için ekstra kanallar eklemeniz önerilir. Bu çalışmadaki kanal seçimi, geleneksel olarak klinikte EEG monitörizasyonu için kullanılan 21 kanalı ve başı tamamen örtmek için 11 ek kanalı içermektedir (Şekil 1).

Burada, fMRI analizinin ayrıntılarına yer vermiyoruz, çünkü bu çalışmamızın kapsamı dışındadır. Bununla birlikte, olası bir yön EEG bilgilendirilmiş fMRI analizidir²³. Örneğin, IED'lerin oluşum zamanı, fMRI ile ilişkilendirilmek üzere olay tetikleyicileri olarak kaydedilebilir ve bu da olayla ilgili rutin bir fMRI analizine yol açabilir. Bu durumda, IED'ler sırasında fMRI sinyalindeki değişiklikleri gösteren beyin bölgelerini bulmak için genelleştirilmiş bir doğrusal model analizi kullanılabilir.

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışma^10'un , daha sağlam bir artefakt kaldırma tekniği gerektiğinde bir karbon tel döngü sistemi kullanmanın mümkün olduğunu gösterdiğine dikkat çekiyoruz¹⁶. Bununla birlikte, deneysel ortamımızdaki karbon tel döngü sisteminin MR koşullu elektrot ile entegrasyonunun henüz araştırılmadığını belirtmek istiyoruz.

Bu çalışma özellikle epilepsinin interiktal dönemine odaklansa da, eşzamanlı EEG-fMRG için tanıtılan protokol iktal veya postiktal döneme daha da genişletilebilir. Ancak, özelleştirilmiş ayarlar dikkate alındığında belirli hususların izlenmesi gerekir. Postiktal faz için, farkında olduğumuz önemli bir endişe, hastaya MRG'ye nakledilmeden önce bir benzodiazepin verilmesidir. EEG'lerin frekans analizine gelince, benzodiazepinlerin spesifik frekans bantlarını^24,25 mutlaka değiştirmediği ve mütevazı değişiklikler durumunda, bunların somatosensoriyel-motor bölge 26 veya frontal loblar ²⁷ ile sınırlı olduğu bildirilmiştir. Ayrıca, eşzamanlı EEG-fMRI ile ilgili olarak, delta EEG-BOLD korelasyonları, benzodiazepin enjeksiyonundan sonra, salin enjeksiyonu²⁷ ile yapılan bir kontrole kıyasla hiçbir değişiklik göstermedi. BOLD sinyali, Heschel'in girusunun sadece küçük alanlarında ve tamamlayıcı motor alanında azaldı.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T Magnetom Prisma fit MRI scanner	Siemens Healthineers
Abralyt HiCl, 10 g.	EASYCAP GmbH		Conductive gel for ECG electrode.
BrainAmp MR plus 32-channel	Brain Products GmbH	S-BP-01300
BrainVision Analyzer Version 2.2.0.7383	Brain Products GmbH		EEG analysis software.
BrainVision Interface Box 32 inputs	Ives EEG Solutions, LLC	BVI-32
BrainVision Recorder License with dongle	Brain Products GmbH	S-BP-170-3000
BrainVision Recorder Version 1.23.0003	Brain Products GmbH		EEG recording software.
Collodion (non-flexible)	Mavidon		Glue to secure EEG electrodes.
Fiber Optic cable (30m one line)	Brain Products GmbH	S-BP-345-3020
Gold Cup Electrode set, 32 channel	Ives EEG Solutions, LLC	GCE-32	2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.
Gold Cup Electrodes	Ives EEG Solutions, LLC	GCE-EKG
Harness, 32 lead, reusable	Ives EEG Solutions, LLC	HAR-32	2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of  Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.
MR-sled kit including 100% and 75% length base plates, low profile (3 cm) block legs for each base plate, ramp, and strap systems as hand configured	Brain Products GmbH	BV-79123-PRISMA SKYRA
Natus NeuroWorks EEG	Natus		Software used for EEG monitoring at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).
Nuprep Skin Prep Gel	Weaver and Co.
Passive starter set, including consumables (gel, syringes, dispensing tips, adhesive washers, etc.) to facilitate out of the box data acquisition	Brain Products GmbH	S-C-5303
SyncBox compl. Extension box for phase sync recordings	Brain Products GmbH	S-BP-02675	Syncbox
syngo MR XA30	Siemens Healthineers		Software used for the MRI scanner.
Ten 20 Conductive Neurodiagnostic Electrode Paste	Weaver and Co.		Conductive gel for EEG electrodes.
TriggerBox Kit for BrainAmp	Brain Products GmbH	S-BP-110-9010	Triggerbox; This Kit allows to expand the trigger width from the scanner so that the trigger signal can be detected on the BrainVision Recorder properly. This kit may not be required depending on the characteristics of the trigger signal provided by the scanner.
Xltek EMU40EX amplifier	Natus		An amplifier used at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).