Name: equipment setup and artifact removal for simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging for clinical review in epilepsy
Uploaded: 2023-06-23T14:15:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Equipment Setup and Artifact Removal for Simultaneous Electroencephalogram and Functional Magnetic Resonance Imaging for Clinical Review in Epilepsy at JoVE.c

Ce travail a été partiellement soutenu par le College of Medicine, le vice-président de la recherche, UK HealthCare, et le domaine prioritaire de recherche de l’Université du Kentucky dans le cadre de l’initiative College of Medicine Alliance et les fonds de démarrage du Dr Jihye Bae fournis par le Département de génie électrique et informatique de l’Université du Kentucky. Les auteurs remercient les participants bénévoles pour l’enregistrement et les membres de l’équipe de l’Alliance de recherche sur l’épilepsie et la neuroimagerie, en particulier le Dr Brian Gold pour avoir dirigé l’équipe de l’alliance, le Dr Sridhar Sunderam pour le mentorat en recherche, et Susan V. Hollar et Emily Ashcraft pour les soins et la gestion des patients.

<ol>
	<li>Ngugi, A. K., Bottomley, C., Kleinschmidt, I., Sander, J. W., Newton, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+burden+of+active+and+life-time+epilepsy:+a+meta-analytic+approach.">Estimation of the burden of active and life-time epilepsy: a meta-analytic approach.</a> Epilepsia. 51 (5), 883-890 (2010).</li><li>Kwan, P., Brodie, M. 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M., Asano, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial-temporal+patterns+of+electrocorticographic+spectral+changes+during+midazolam+sedation.">Spatial-temporal patterns of electrocorticographic spectral changes during midazolam sedation.</a> Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1223-1232 (2016).</li><li>Forsyth, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+local+spectral+modulation,+and+temporal+correlation,+of+simultaneously+recorded+EEG/fMRI+signals+during+ketamine+and+midazolam+sedation.">Comparison of local spectral modulation, and temporal correlation, of simultaneously recorded EEG/fMRI signals during ketamine and midazolam sedation.</a> Psychopharmacology. 235 (12), 3479-3493 (2018).</li></ol>

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.

Ce protocole expérimental est unique en ce sens qu’il permet une transition en douceur des patients atteints d’épilepsie de l’UEM à la salle de numérisation, ce qui lui permet d’être utilisé dans des contextes cliniques et de recherche. L’utilisation d’électrodes conditionnelles MR approuvées par la FDA est un élément essentiel à la fois pour les enregistrements cliniques pendant le temps passé dans l’UEM et pour un transfert sûr à l’IRM sans avoir à retirer ou à échanger les électrodes du cuir chevelu du patient. Dans l’UEM, les électrodes conditionnelles RM sont connectées à un amplificateur pour une surveillance vidéo et EEG simultanée. Pour les enregistrements EEG-IRMf, un amplificateur EEG conditionnel MR et un scanner IRM peuvent être utilisés avec une bobine de tête à 20 canaux, qui s’adapte à la taille du jeu d’électrodes et des fils de connexion. Il convient de noter qu’avant d’effectuer les enregistrements simultanés EEG-IRMf chez les patients atteints d’épilepsie, un test avec un sujet sain est fortement recommandé pour confirmer le bon fonctionnement de tous les équipements et se familiariser avec chaque étape requise.
De plus, l’organisation concrète de l’équipe et la sélection rigoureuse des patients jouent également un rôle important dans ce protocole. Pour être viable dans les milieux cliniques et de recherche, il est nécessaire d’avoir une équipe structurée d’épileptologues, de personnel infirmier, de technologues en EEG et d’ingénieurs. Pour la sélection des patients, les critères d’inclusion et d’exclusion énumérés ci-dessus doivent être fermement pris en compte.
En outre, il est important de préciser que lorsque l’analyse IRMf fondée sur l’EEG est effectuée, les principales caractéristiques des EEG doivent être clairement présentes pour guider les changements BOLD correspondants dans l’IRMf. Par conséquent, lors de la réalisation de l’enregistrement EEG-IRMf, il est important de prendre en compte les patients qui ont déjà démontré des caractéristiques EEG cibles. Au cours de la période interictale chez les patients atteints d’épilepsie, les EEI, qui sont anormaux et suggèrent un potentiel épileptogénique, sont une caractéristique EEG bien connue pour faire référence aux changements BOLD16, même si l’exemple ici n’inclut pas ce cas. Lorsqu’ils ciblent l’obtention d’EEG interictal dans les enregistrements EEG-IRMf interictal, les expérimentateurs doivent prendre en compte les patients présentant des EEI fréquents (au moins trois EEI/heure) observés par un EEG du cuir chevelu, afin de garantir des décharges épileptiformes suffisantes lors d’une séance de balayage. Le nombre d’EEG peut être déterminé à partir de la surveillance EEG dans l’UEM ou en faisant référence à la fréquence des EEI observée dans les enregistrements EEG antérieurs des sujets, le cas échéant. Les enregistrements obtenus des données EEG-IRMf interictales peuvent apporter des avantages pour la compréhension et potentiellement la localisation de la zone d’apparition de la crise17.
Une fois qu’un EEG propre est obtenu après le traitement des étapes de retrait des artefacts, une analyse EEG supplémentaire peut être appliquée. Par exemple, l’imagerie de source EEG (ESI) peut être obtenue en appliquant une tomographie électromagnétique cérébrale standardisée à basse résolution (sLORETA)18 pour estimer l’activité électrique correspondante du cerveau sur la surface corticale. Les sources estimées peuvent être obtenues en inversant la matrice de champ de plomb calculée en fonction des couches de la tête, du crâne externe, du crâne interne et du cortex créées à partir de l’IRM du patient en utilisant la méthode de l’élément limite19. Il existe de nombreuses boîtes à outils accessibles au public pour obtenir l’imagerie de source EEG, et Brainstorm est une boîte à outils MATLAB20 couramment utilisée.
Lorsque l’ESI est envisagé à l’aide de l’EEG traité, le nombre total d’électrodes et leurs distributions doivent être soigneusement pris en compte afin qu’elles puissent raisonnablement couvrir toute la tête. Le nombre minimum d’électrodes nécessaires pour mettre en œuvre ESI est de 32 canaux21,22, ce qui est supérieur au nombre standard d’électrodes utilisées en milieu clinique. Ainsi, il est recommandé d’inclure des canaux supplémentaires pour couvrir toute la tête avec un espacement raisonnable. La sélection des canaux dans cette étude comprend 21 canaux, qui sont traditionnellement utilisés en clinique pour la surveillance de l’EEG, et 11 canaux supplémentaires pour couvrir entièrement la tête (Figure 1).
Ici, nous n’incluons pas les détails de l’analyse IRMf, car cela sort du cadre de notre étude. Cependant, une direction possible est l’analyse IRMf fondée sur l’EEG23. Par exemple, le temps d’occurrence des EEI peut être enregistré en tant que déclencheurs d’événement pour être corrélé avec l’IRMf, ce qui peut conduire à une analyse IRMf de routine liée à l’événement. Dans ce cas, une analyse de modèle linéaire généralisée peut être utilisée pour trouver les régions du cerveau montrant des changements dans le signal IRMf au moment des EEI.
Nous soulignons qu’une étude récemment publiée10 a montré qu’il est possible d’utiliser un système de boucle de fil de carbone lorsqu’une technique d’élimination d’artefacts plus robuste est requise16. Cependant, nous tenons à informer que l’intégration du système de boucle de fil de carbone dans notre cadre expérimental avec l’électrode conditionnelle MR n’a pas encore été étudiée.
Même si cette étude se concentre spécifiquement sur la période interictale de l’épilepsie, le protocole introduit pour l’EEG-IRMf simultanée peut être étendu à la période ictale ou postictale. Cependant, des considérations spécifiques doivent être prises en compte lorsque des paramètres personnalisés sont pris en compte. Pour la phase postictale, une préoccupation importante dont nous sommes conscients est que le patient reçoit une benzodiazépine avant le transport à l’IRM. En ce qui concerne l’analyse de fréquence des EEG, il a été rapporté que les benzodiazépines ne modifient pas nécessairement les bandes de fréquences spécifiques 24,25, et dans le cas de modifications modestes, celles-ci sont limitées à la région somatosensorielle-motrice26 ou aux lobes frontaux27. De plus, en ce qui concerne l’EEG-IRMf simultanée, les corrélations delta EEG-BOLD n’ont montré aucun changement après l’injection de benzodiazépines par rapport à un témoin avec injection de solution saline27. Le signal BOLD n’a été diminué que dans les petites zones du gyrus de Heschel et de la zone motrice supplémentaire.

L’épilepsie touche près de 70 millions de personnes dans le monde1. Jusqu’à une personne sur 150 atteinte d’épilepsie mal contrôlée succombe à une mort subite et inattendue de l’épilepsie (SUDEP) chaque année. De plus, environ 30 à 40 % des cas d’épilepsie sont réfractaires à la prise en charge médicale2. Le traitement neurochirurgical sous forme de résection, de déconnexion ou de neuromodulation peut être une mesure qui change et sauve la vie des patients atteints d’épilepsie réfractaire.
L’électroencéphalogramme simultané et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (EEG-IRMf) est une technique combinée unique qui mesure les activités cérébrales de manière non invasive et a fourni des avantages pour comprendre et localiser l’apparition des crises dans l’épilepsie 3,4,5,6. Les EEG du cuir chevelu peuvent être utilisés pour latéraliser et localiser les zones d’apparition des crises, mais ils ont une résolution spatiale relativement faible en raison de capacités limitées en ce qui concerne l’évaluation des sources épileptogènes profondes. Alors que l’IRMf a une bonne résolution spatiale dans tout le cerveau, y compris les régions profondes, l’IRMf seule n’est pas spécifique aux crises. Cependant, les EEG du cuir chevelu peuvent éclairer l’interprétation des zones d’activation ou de désactivation dépendantes du niveau d’oxygène dans le sang (BOLD) dans l’IRMf, produisant ainsi une technique IRMf spécifique à l’épilepsie. Ainsi, la mise en œuvre de l’EEG-IRMf simultanée peut être utilisée pour cartographier les processus spatio-temporels pertinents pour localiser à la fois le « où » et le « quand » des événements épileptiques.
Des explications sur la façon de mener simultanément l’EEG-IRMf sont fournies dans les études précédentes 7,8,9,10. Cependant, l’EEG-IRMf a été sous-utilisée dans l’épilepsie, en particulier dans les milieux cliniques. Il existe une étude qui fournit une procédure générale pour les enregistrements EEG-IRMf, le contexte et des exemples d’analyse EEG possible7. En outre, une étude mettant l’accent sur l’induction hypnotique ainsi que sur les mesures de température dans les enregistrements simultanés EEG-IRMf a été menée8. En outre, une étude EEG-IRMf élargie visant à introduire une méthode d’imagerie de source EEG spatio-temporelle et contrainte par IRMf a été proposée 9,10. De plus, l’utilisation d’une boucle de fil de carbone pour éliminer efficacement les artefacts de l’EEG-IRMf a été envisagée10. Cependant, toutes ces études ne répondent pas aux défis liés à la réalisation d’études EEG-IRMf dans un contexte de recherche clinique. En particulier, l’utilisation du capuchon EEG limite la faisabilité de ces protocoles en milieu clinique, et les détails sur la prise en charge des patients manquent également. Dans cette étude, nous fournissons un protocole d’enregistrement EEG-IRMf qui peut être utilisé dans des contextes cliniques et de recherche pour les patients atteints d’épilepsie. Ce protocole unique permet une transition facile du patient d’une unité de surveillance de l’épilepsie (UEM) à la salle de numérisation. En outre, le protocole offre la possibilité d’étendre son application aux enregistrements postictaux des périodes postictales avec des patients épileptiques. Pour l’EEG-IRMf, le post-traitement est une étape cruciale dans l’élimination des artefacts causés par les gradients IRM et les artefacts physiologiques, tels que ceux liés au rythme cardiaque. Ainsi, nous fournissons également des procédures étape par étape pour supprimer les artefacts EEG à l’aide d’une méthode de suppression de modèle standard11 pour examen clinique.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3T Magnetom Prisma fit MRI scanner</td>
			<td>Siemens Healthineers</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abralyt HiCl, 10 g.</td>
			<td>EASYCAP GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Conductive gel for ECG electrode.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainAmp MR plus 32-channel</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-01300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Analyzer Version 2.2.0.7383</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td></td>
			<td>EEG analysis software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Interface Box 32 inputs</td>
			<td>Ives EEG Solutions, LLC</td>
			<td>BVI-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Recorder License with dongle</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-170-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Recorder Version 1.23.0003</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td></td>
			<td>EEG recording software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collodion (non-flexible)</td>
			<td>Mavidon</td>
			<td></td>
			<td>Glue to secure EEG electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic cable (30m one line)</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-345-3020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Cup Electrode set, 32 channel</td>
			<td>Ives EEG Solutions, LLC</td>
			<td>GCE-32</td>
			<td>2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Cup Electrodes</td>
			<td>Ives EEG Solutions, LLC</td>
			<td>GCE-EKG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harness, 32 lead, reusable</td>
			<td>Ives EEG Solutions, LLC</td>
			<td>HAR-32</td>
			<td>2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of&#160; Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>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</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BV-79123-PRISMA SKYRA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Natus NeuroWorks EEG</td>
			<td>Natus</td>
			<td></td>
			<td>Software used for EEG monitoring at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuprep Skin Prep Gel</td>
			<td>Weaver and Co.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Passive starter set, including consumables (gel, syringes, dispensing tips, adhesive washers, etc.) to facilitate out of the box data acquisition</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-C-5303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SyncBox compl. Extension box for phase sync recordings</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-02675</td>
			<td>Syncbox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syngo MR XA30</td>
			<td>Siemens Healthineers</td>
			<td></td>
			<td>Software used for the MRI scanner.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ten 20 Conductive Neurodiagnostic Electrode Paste</td>
			<td>Weaver and Co.</td>
			<td></td>
			<td>Conductive gel for EEG electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TriggerBox Kit for BrainAmp</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-110-9010</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xltek EMU40EX amplifier</td>
			<td>Natus</td>
			<td></td>
			<td>An amplifier used at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

equipment setup and artifact removal for simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging for clinical review in epilepsy

L’électroencéphalogramme simultané et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (EEG-IRMf) sont une technique combinée unique qui fournit une synergie dans la compréhension et la localisation de l’apparition des crises dans l’épilepsie. Cependant, les protocoles expérimentaux rapportés pour les enregistrements EEG-IRMf ne traitent pas des détails sur la réalisation de telles procédures sur les patients épileptiques. De plus, ces protocoles sont limités uniquement aux milieux de recherche. Pour combler le fossé entre la surveillance des patients dans une unité de surveillance de l’épilepsie (UEM) et la recherche avec un patient épileptique, nous introduisons un protocole unique d’enregistrement EEG-IRMf de l’épilepsie pendant la période interictale. L’utilisation d’un jeu d’électrodes conditionnelles RM, qui peut également être utilisé dans l’UEM pour un EEG du cuir chevelu et un enregistrement vidéo simultanés, permet une transition facile des enregistrements EEG de l’UEM à la salle de numérisation pour les enregistrements EEG-IRMf simultanés. Des détails sur les procédures d’enregistrement à l’aide de cet ensemble d’électrodes conditionnelles MR spécifique sont fournis. En outre, l’étude explique étape par étape les procédures de traitement EEG pour supprimer les artefacts d’imagerie, qui peuvent ensuite être utilisés pour l’examen clinique. Ce protocole expérimental favorise une modification de l’enregistrement EEG-IRMf conventionnel pour une applicabilité accrue dans les contextes cliniques (c.-à-d. UEM) et de recherche. De plus, ce protocole offre la possibilité d’étendre cette modalité aux enregistrements EEG-IRMf postictaux en milieu clinique.

Lorsqu’un patient est admis à l’UEM, un EEG du cuir chevelu et une vidéo simultanés sont enregistrés. L’un des objectifs de la surveillance EEG par un neurologue est d’évaluer les décharges épileptiformes, ce qui peut potentiellement informer la localisation de l’apparition de la crise. Lorsque la dynamique extraordinaire de canaux EEG spécifiques est distinguée, les emplacements des électrodes peuvent être associés à la localisation des crises. Pendant la période interictale, les décharges épileptiformes interictales (EEI), y compris les pointes et les vagues aiguës, sont traditionnellement considérées comme des marqueurs des zones d’épileptogénicité. De plus, les enregistrements obtenus des données EEG-IRMf interictales peuvent être avantageux pour comprendre et localiser les crises. Pour valider ce protocole d’enregistrement EEG-IRMf et de traitement EEG, nous évaluons la qualité de l’EEG en comparant l’EEG post-traité à celui de l’UEM, et nous confirmons que la même caractéristique EEG distincte est observée dans les deux cas.
L’activité lente delta focale est généralement évocatrice d’une lésion structurelle cérébrale sous-jacente ou d’une zone où les neurones ne fonctionnent pas comme prévu, ce qui est souvent observé après un accident vasculaire cérébral, un traumatisme crânien, une infection cérébrale ou une démence. Cependant, il n’est pas rare que les patients atteints d’épilepsie focale démontrent une activité delta focale à proximité ou sur le site de leur zone épileptogénique. De plus, bien que l’activité delta focale soit moins spécifique que les EEI, elle peut spécifier une pathologie structurelle localisée correspondant à l’apparition des crises dans l’épilepsie12. De plus, les ondes lentes interictales focales dans les EEG correspondent à l’activation focale BOLD sur IRMf qui correspond à la zone épileptogène chez les patients atteints d’épilepsie partielle13.
Il est à noter que, dans l’épilepsie du lobe temporal, un type d’activité delta appelée delta rythmique intermittent temporel (TIRDA) est parfois présent, et il est considéré comme un équivalentIED 14. Au contraire, le delta polymorphe intermittent temporel (TIPDA) n’est pas considéré comme un équivalentIED 15. Dans les données EEG traitées, des ondes lentes temporelles focales gauches (TIPDA) sont présentes, ce qui est observé à partir de l’EEG enregistré à l’UEM (Figure 7). Bien que cette activité delta ne soit pas équivalente à l’EEI, elle suggère un dysfonctionnement neuronal temporal gauche.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> Figure 1 : Exemple de 32 sélections d’électrodes pour l’enregistrement simultané EEG-IRMf. En clinique, 21 canaux sont couramment envisagés pour la surveillance EEG. Pour remplir un nombre minimum d’électrodes pour effectuer l’imagerie de source EEG (ESI), 11 canaux supplémentaires sont inclus pour couvrir entièrement la tête. Toutes les électrodes sont des tasses en or pour éviter les effets IRM. Dans la figure, différentes couleurs sont utilisées pour distinguer différentes électrodes, et les couleurs correspondent aux couleurs physiques du câble. Chaque boîte rectangulaire dans le bas indique une jonction à connecter à un harnais, qui sera connecté à un amplificateur pour l’enregistrement. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> Figure 2 : Placement des électrodes. (A) Placement des électrodes sur le cuir chevelu du patient et (B) disposition des jonctions de câbles. Les images de gauche en (A) et (B) fournissent une vue de face de dessus, et les images de droite fournissent une vue de gauche du patient. Les flèches rouges en (B) indiquent l’emplacement des compresses de gaze. Cela permet d’éviter les artefacts d’imagerie. Les zones encerclées en bleu en (B) montrent comment les jonctions de câbles sont disposées. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> Figure 3 : Connexion de l’équipement dans la salle de surveillance. (A) Vue d’ensemble de l’adaptateur USB 2, de la boîte de synchronisation et de la connexion Triggerbox. Image détaillée de (B) les connexions de l’adaptateur USB 2 et du câble Syncbox, (C) la connexion de la Syncbox et du câble à fibre optique, et (D) les connexions de câble dans la Triggerbox. Les étoiles sur (B), (C) et (D) indiquent l’emplacement des câbles USB à connecter au PC d’enregistrement. Un diagramme schématique du système d’enregistrement EEG et des connexions requises entre le matériel est fourni à la figure 1 dans Mullinger et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> Figure 4 : Connexion de l’équipement dans la salle de numérisation. (A) Vue d’ensemble de la connexion de l’amplificateur EEG dans le scanner. (B) Câbles enroulés du boîtier d’interface pour connecter les électrodes EEG (le câble rouge est pour la mesure ECG). (C) Connexion du boîtier d’interface et de l’amplificateur EEG et des sacs de sable sûrs pour l’IRM placés pour réduire les artefacts IRM. (D) Connexion de l’amplificateur (en haut) et de la batterie (en bas) et connexion du câble à fibre optique de la Syncbox dans la salle de surveillance à l’amplificateur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> Figure 5: Capture d’écran des paramètres de l’espace de travail sur le logiciel d’enregistrement EEG. Le nombre de canaux et la fréquence d’échantillonnage peuvent être réglés sous les réglages de l’amplificateur. De plus, la spécification de chaque canal peut être modifiée, si nécessaire, en cliquant sur le tableau en bas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> Figure 6 : Pipeline de suppression d’artefacts EEG avec des exemples représentatifs. Les traces EEG brutes sont affichées en bas à gauche. Le graphique du milieu inférieur montre les traces EEG après l’application de la correction d’artefacts MR et d’un filtre passe-haut de 0,5 Hz sur l’EEG brut. Le graphique en bas à droite affiche les traces EEG après application de la correction des artefacts CB et un filtre à encoche de 60 Hz sur l’EEG traité. Les traces EEG sont affichées en mode de mise à la terre commune pour visualiser efficacement comment chaque processus influence chaque canal enregistré. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> Figure 7: Comparaison de l’EEG traité à partir d’un enregistrement EEG-IRMf simultané (à gauche) et d’un EEG enregistré à l’UEM (à droite). Le cercle rouge indique les ondes lentes temporelles focales gauches aux mêmes canaux. Les traces EEG sont affichées dans un format double banane, qui est traditionnellement considéré en clinique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>

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Equipment Setup and Artifact Removal for Simultaneous Electroencephalogram and Functional Magnetic Resonance Imaging for Clinical Review in Epilepsy

Cet article détaille les procédures d’enregistrement simultanées d’électroencéphalogramme et d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (EEG-IRMf) qui peuvent être utilisées dans des contextes cliniques et de recherche. Les procédures de traitement EEG pour retirer les artefacts d’imagerie pour examen clinique sont également incluses. Cette étude se concentre sur l’exemple de l’épilepsie pendant la période interictale.

Installation de l’équipement et retrait d’artefacts pour électroencéphalogramme simultané et imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pour examen clinique dans l’épilepsie

Simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) is a unique combined technique that provides synergy in the ...

Dans cette vidéo, nous présentons un protocole d’enregistrement EEG-IRMf unique qui peut être utilisé dans les milieux cliniques et de recherche. L’EEG-IRMf simultanée est une technique qui fournit une synergie dans la compréhension et la localisation de l’apparition des crises et de l’épilepsie. La mise en œuvre de l’EEG-IRMf simultanée peut être utilisée pour cartographier les processus temporels spatiaux des événements épileptiques, ce qui peut guider le traitement neurochirurgical des patients atteints d’épilepsie réfractaire aux médicaments, qui représente jusqu’à un tiers des patients atteints d’épilepsie.Pour commencer, marquez les positions des électrodes sur le cuir chevelu du patient en fonction du système 10-20. Après avoir marqué les positions de placement des électrodes, nettoyez le cuir chevelu du patient à l’aide d’un gel de préparation de la peau sur de la gaze. Placez la pâte conductrice sur une coupelle d’électrode et collez-la au cuir chevelu du patient, en suivant le nom du canal sur le câble des électrodes.Après avoir placé la dernière électrode, fixez toutes les électrodes au cuir chevelu avec de la colle sur de la gaze. Ensuite, disposez tous les câbles d’électrodes et placez la jonction du câble loin du cuir chevelu en plaçant des tampons de gaze au centre de la tête du patient. Placez un couvre-tête élastique pour fixer toutes les électrodes.Connectez le harnais à l’amplificateur pour surveiller l’EEG du patient de manière synchrone avec des enregistrements vidéo. Dans la salle de surveillance, connectez l’adaptateur USB 2 au kit de boîtier de déclenchement à l’aide d’un câble. Ensuite, connectez le boîtier de synchronisation à l’adaptateur USB à l’aide d’un câble et connectez une extrémité du câble à fibre optique au boîtier de synchronisation.Connectez un câble de port USB de l’adaptateur USB 2 à l’ordinateur d’enregistrement et connectez un câble de port USB du boîtier de synchronisation à l’ordinateur d’enregistrement. En outre, connectez un câble de port USB du boîtier de déclenchement à l’ordinateur d’enregistrement et le dongle de licence logicielle à l’ordinateur d’enregistrement. Confirmez la connexion du déclencheur à partir du scanneur.Dans la salle de numérisation, installez l’amplificateur d’enregistrement EEG et le kit MR-sled à l’intérieur du scanner. Connectez l’extrémité du câble à fibre optique dans la salle de numérisation à l’arrière de l’amplificateur et allumez l’amplificateur. Une fois la configuration terminée dans la salle de numérisation, passez à la salle de surveillance, puis ouvrez le logiciel d’enregistrement EEG sur l’ordinateur d’enregistrement et créez un espace de travail en cliquant sur le menu du nouvel espace de travail sous l’onglet Fichier.Scannez l’amplificateur en cliquant sur le bouton Rechercher l’amplificateur et configurez les paramètres appropriés, notamment les taux d’échantillonnage et les fréquences de coupure basses et hautes pour l’enregistrement. Définissez les paramètres du scanner pour l’IRMf. Éteignez la pompe à hélium du scanner dans la salle de numérisation pour réduire davantage l’introduction d’artefacts dans le signal EEG.Transférez le patient dans la salle d’attente de numérisation et expliquez la procédure d’enregistrement au patient. Nettoyez le dos du patient et juste en dessous de l’épaule gauche pour la mise en place de la sonde ECG. Appliquez un gel électrolytique abrasif sur la sonde ECG et placez-le sur le dos gauche du patient.Appliquez du ruban adhésif autour du câble et du câble ECG pour minimiser les artefacts de numérisation pendant l’enregistrement. Déconnectez le faisceau EEG et connectez les jonctions de câble au boîtier d’interface. Ensuite, dans la salle de numérisation, allongez le patient sur la table de numérisation avec la tête dans la moitié inférieure ouverte de la bobine de tête.Appliquez des bouchons d’oreille pour réduire le bruit du scanner et placez un coussin autour de la tête du patient pour minimiser les artefacts de mouvement de la tête. Connectez la moitié supérieure de la bobine de tête pour fermer la bobine de la cage à oiseaux autour de la tête d’un patient. Ajustez la hauteur du lit.Connectez le boîtier d’interface à l’amplificateur et placez les sacs de sable de sécurité MR autour des câbles. Ensuite, dans la salle de surveillance, cliquez sur le bouton de vérification de l’impédance pour vérifier l’impédance des électrodes EEG. Après avoir confirmé que le patient est prêt pour l’enregistrement, démarrez l’enregistrement EEG en cliquant sur le bouton de lecture.Exécutez l’analyse d’acquisition IRMf. Ouvrez le logiciel d’analyse EEG. Pour la correction d’artefacts MR, cliquez sur l’onglet Transformations, puis sur Traitement spécial du signal et Correction MR.Dans une fenêtre nouvellement créée, sélectionnez Utiliser des marqueurs. Choisissez un signal de déclenchement dans le scanner et cliquez sur Suivant. Sélectionnez les options entrelacées et Basé sur l’heure, insérez les informations de temps du signal de déclenchement et cliquez sur Suivant.Cochez Activer la correction de ligne de base pour la moyenne et décochez la case Base de calcul sur l’ensemble de l’artefact. Insérez les valeurs de début et de fin. Sélectionnez Utiliser le calcul de la moyenne mobile.Insérer le nombre total d’intervalles pour la moyenne mobile. Vérifiez l’utilisation courante de tous les canaux pour les mauvais intervalles et la correction et cliquez sur Suivant. Dans la fenêtre suivante, sélectionnez Utiliser tous les canaux pour la correction et cliquez sur Suivant.Cochez Do Downsampling et choisissez 500 hertz pour une nouvelle fréquence. Cochez Appliquer le filtre passe-bas, sélectionnez Utiliser le filtre FIR, insérez 70 hertz pour une fréquence de coupure et cliquez sur Suivant. Sélectionnez une option Stocker les données corrigées.Cliquez ensuite sur Terminer. Pour appliquer la suppression du courant continu par un filtre passe-haut, cliquez sur la transformation. Ensuite, onglet Filtrage des données et filtres IIR.Cochez Activé sous Seuil de coupure bas, insérez une fréquence de coupure de 0,5 hertz. Choisissez l’ordre des filtres comme deux et cliquez OK.To supprimer les artefacts cardio-balistiques, cliquez sur l’onglet Transformations, puis Traitement spécial du signal et correction CB. Dans la fenêtre qui s’ouvre par la suite, sélectionnez Utiliser la détection de pic et cochez Mode semi-automatique.Dans la section Modèle d’impulsion de recherche, insérez Début en secondes comme 60 et Longueur en secondes comme 20. Cochez ensuite Marquer le modèle trouvé pour confirmer que le canal ECG approprié est choisi. Insérez les paramètres Fréquence du pouls et Corrélation et Amplitude.Insérez R pour marquer les impulsions avec nos marqueurs de crête et cliquez sur Suivant. Cochez Utiliser des données entières pour calculer le délai et insérez le nombre total d’intervalles d’impulsion utilisés pour la moyenne. Sous Corriger les canaux suivants, déplacez tous les canaux EEG vers la colonne de droite, à l’exception du canal ECG et cliquez sur Suivant.Sur la page suivante, sélectionnez une option de stockage des données corrigées comme préférence et cliquez sur Terminer. Faites glisser l’axe temporel au bas de la barre de navigation et vérifiez où le modèle de base ECG est mis en surbrillance avec une case ombrée bleue pour confirmer que le modèle de base de l’ECG est correctement marqué. Dans la fenêtre du mode interactif de correction CB, vérifiez chaque ECG marqué en double-cliquant sur la ligne correspondante dans le tableau.Ajustez les emplacements de pic détectés selon vos besoins en déplaçant les lignes verticales rouges. Une fois tous les ECG examinés, cliquez sur Terminer. Pour appliquer la suppression du bruit de ligne électrique et de courant alternatif par un filtre à encoche, cliquez sur l’onglet Transformation puis Filtrage de données et filtres IIR.Ensuite, cochez Notch Enabled, sélectionnez Fréquence et cliquez OK.In les données EEG traitées, des ondes lentes temporelles focales gauches claires sont présentes, ce qui est observé à partir de l’EEG enregistré à l’unité de surveillance de l’épilepsie. Notre protocole unique assure une transition en douceur pour les patients atteints d’épilepsie de l’unité de surveillance de l’épilepsie à la salle de numérisation, qui peut être étendue dans la fenêtre postictale.

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