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

Questo lavoro è stato parzialmente supportato dal College of Medicine, dal Vice Presidente per la Ricerca, UK HealthCare e dall'Area di priorità di ricerca presso l'Università del Kentucky come parte della College of Medicine Alliance Initiative e dai fondi Start-Up del Dr. Jihye Bae forniti dal Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'Università del Kentucky. Gli autori ringraziano i partecipanti volontari per la registrazione e i membri del team dell'Epilepsy-Neuroimaging Research Alliance, in particolare il Dr. Brian Gold per aver guidato il team dell'alleanza, il Dr. Sridhar Sunderam per il tutoraggio della ricerca e Susan V. Hollar ed Emily Ashcraft per la cura e la gestione del paziente.

<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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Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.

Questo protocollo sperimentale è unico nel fornire una transizione graduale dei pazienti con epilessia dall'EMU alla sala di scansione, consentendone l'utilizzo in contesti clinici e di ricerca. L'uso di elettrodi condizionali MR approvati dalla FDA è una componente essenziale sia per le registrazioni cliniche durante il tempo trascorso nell'EMU sia per il trasferimento sicuro alla risonanza magnetica senza dover rimuovere o sostituire gli elettrodi del cuoio capelluto dal paziente. Nell'EMU, gli elettrodi condizionali MR sono collegati a un amplificatore per il monitoraggio simultaneo di video ed EEG. Per le registrazioni EEG-fMRI, è possibile utilizzare un amplificatore EEG condizionale MR e uno scanner MRI con una bobina di testa a 20 canali, che ospita le dimensioni del set di elettrodi e dei fili di collegamento. Va notato che prima di eseguire le registrazioni simultanee EEG-fMRI in pazienti con epilessia, un test eseguito con un soggetto sano è altamente raccomandato per confermare il corretto funzionamento di tutte le apparecchiature e per acquisire familiarità con ogni passaggio richiesto.
Inoltre, anche l'organizzazione concreta del team e un'attenta selezione dei pazienti svolgono un ruolo significativo in questo protocollo. Per essere praticabile sia per le impostazioni cliniche che di ricerca, è necessario disporre di un team strutturato di epilettologi, personale infermieristico, tecnologi EEG e ingegneri. Per la selezione dei pazienti, i criteri di inclusione ed esclusione sopra elencati devono essere attentamente considerati.
Inoltre, è importante affrontare il fatto che quando viene condotta un'analisi fMRI informata dall'EEG, deve esistere una chiara presenza delle caratteristiche chiave dell'EEG per guidare i corrispondenti cambiamenti BOLD nella fMRI. Pertanto, quando si esegue la registrazione EEG-fMRI, è importante considerare i pazienti che hanno precedentemente dimostrato caratteristiche EEG target. Durante il periodo interictale nei pazienti con epilessia, gli IED, che sono anormali e suggeriscono un potenziale epilettogeno, sono una caratteristica EEG ben nota per fare riferimento ai cambiamenti BOLD16, anche se l'esempio qui non include questo caso. Quando si mira a ottenere IED nelle registrazioni EEG-fMRI interictali, gli sperimentatori dovrebbero considerare i pazienti con IED frequenti (almeno tre IED / ora) osservati da un EEG del cuoio capelluto, al fine di garantire sufficienti scariche epilettiformi durante una sessione di scansione. Il numero di IED può essere determinato dal monitoraggio EEG nell'UEM o facendo riferimento alla frequenza IED vista nelle precedenti registrazioni EEG dei soggetti, se esistono. Le registrazioni ottenute dei dati EEG-fMRI interictali possono apportare benefici alla comprensione e potenzialmente alla localizzazione della zona di insorgenza delle crisi17.
Una volta ottenuto un EEG pulito dopo aver elaborato le fasi di rimozione dell'artefatto, è possibile applicare ulteriori analisi EEG. Ad esempio, l'imaging sorgente EEG (ESI) può essere ottenuto applicando la tomografia elettromagnetica cerebrale standardizzata a bassa risoluzione (sLORETA)18 per stimare l'attività elettrica corrispondente del cervello sulla superficie corticale. Le fonti stimate possono essere ottenute invertendo la matrice del campo guida calcolata in base agli strati della testa, del cranio esterno, del cranio interno e della corteccia creati dalla risonanza magnetica del paziente utilizzando il metodo degli elementi di confine19. Ci sono numerosi toolbox disponibili pubblicamente per ottenere l'imaging dei sorgenti EEG e Brainstorm è uno dei toolbox20 basati su MATLAB comunemente utilizzati.
Quando si considera l'ESI utilizzando l'EEG elaborato, il numero totale di elettrodi e le loro distribuzioni devono essere attentamente presi in considerazione in modo che possano ragionevolmente coprire l'intera testa. Il numero minimo di elettrodi necessari per implementare ESI è 32 canali21,22, che è superiore al numero standard di elettrodi utilizzati in ambito clinico. Pertanto, si consiglia di includere canali aggiuntivi per coprire l'intera testa con una spaziatura ragionevole. La selezione dei canali in questo studio comprende 21 canali, che sono convenzionalmente utilizzati nella clinica per il monitoraggio EEG, e 11 canali aggiuntivi per coprire interamente la testa (Figura 1).
Qui, non includiamo dettagli dell'analisi fMRI, poiché questo è fuori dallo scopo del nostro studio. Tuttavia, una possibile direzione è l'analisi fMRI informata dall'EEG23. Ad esempio, il tempo di occorrenza degli IED può essere salvato come trigger di eventi da correlare con la fMRI, il che può portare a un'analisi fMRI correlata agli eventi di routine. In questo caso, un'analisi generalizzata del modello lineare può essere utilizzata per trovare le regioni cerebrali che mostrano cambiamenti nel segnale fMRI al momento degli IED.
Sottolineiamo che uno studio recentemente pubblicato10 ha dimostrato che è possibile utilizzare un sistema di loop di filo di carbonio quando è richiesta una tecnica di rimozione degli artefatti più robusta16. Tuttavia, vogliamo sottolineare che l'integrazione del sistema di loop del filo di carbonio nel nostro ambiente sperimentale con l'elettrodo condizionale MR non è stata ancora studiata.
Anche se questo studio si concentra specificamente sul periodo interictale dell'epilessia, il protocollo introdotto per l'EEG-fMRI simultaneo può essere ulteriormente esteso al periodo ictale o postictale. Tuttavia, è necessario tenere presenti considerazioni specifiche quando vengono prese in considerazione impostazioni personalizzate. Per la fase postictale, una preoccupazione importante di cui siamo consapevoli è che al paziente venga somministrata una benzodiazepina prima del trasporto alla risonanza magnetica. Per quanto riguarda l'analisi delle frequenze degli EEG, è stato riportato che le benzodiazepine non alterano necessariamente le bande di frequenza specifiche 24,25 e, in caso di modeste variazioni, queste sono limitate alla regione somatosensoriale-motoria26 o ai lobi frontali27. Inoltre, per quanto riguarda l'EEG-fMRI simultanea, le correlazioni delta EEG-BOLD non hanno mostrato cambiamenti dopo l'iniezione di benzodiazepine rispetto a un controllo con iniezione salina27. Il segnale BOLD era diminuito solo nelle piccole aree del giro di Heschel e dell'area motoria supplementare.

L'epilessia affligge quasi 70 milioni di persone in tutto il mondo1. Ben una persona su 150 con epilessia scarsamente controllata soccombe a una morte improvvisa e inaspettata nell'epilessia (SUDEP) ogni anno. Inoltre, circa il 30%-40% dei casi di epilessia sono refrattari alla gestione medica2. Il trattamento neurochirurgico sotto forma di resezione, disconnessione o neuromodulazione può essere una misura che cambia la vita e salva la vita per i pazienti con epilessia refrattaria.
L'elettroencefalogramma simultaneo e la risonanza magnetica funzionale (EEG-fMRI) sono una tecnica combinata unica che misura le attività cerebrali in modo non invasivo e ha fornito benefici per comprendere e localizzare l'insorgenza delle crisi nell'epilessia 3,4,5,6. Gli EEG del cuoio capelluto possono essere utilizzati per lateralizzare e localizzare le zone di insorgenza delle crisi, ma hanno una risoluzione spaziale relativamente scarsa a causa delle limitate capacità rispetto alla valutazione delle fonti epilettogene profonde. Mentre la fMRI ha una buona risoluzione spaziale in tutto il cervello, comprese le regioni profonde, la fMRI da sola non è specifica per le convulsioni. Tuttavia, gli EEG del cuoio capelluto possono informare l'interpretazione delle aree di attivazione o disattivazione dipendenti dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) nella fMRI, producendo così una tecnica fMRI specifica per l'epilessia. Pertanto, l'implementazione simultanea di EEG-fMRI può essere utilizzata per mappare i processi spaziotemporali rilevanti per localizzare sia il "dove" che il "quando" degli eventi epilettici.
Le spiegazioni su come condurre l'EEG-fMRI simultanea sono fornite negli studi precedenti 7,8,9,10. Tuttavia, l'EEG-fMRI è stato sottoutilizzato nell'epilessia, specialmente in ambito clinico. Esiste uno studio che fornisce una procedura generale per le registrazioni EEG-fMRI, background ed esempi di possibili analisi EEG7. Inoltre, è stato condotto uno studio che enfatizza l'induzione ipnotica insieme alle misure di temperatura nelle registrazioni simultanee EEG-fMRI8. Inoltre, è stato proposto uno studio esteso EEG-fMRI per introdurre un metodo di imaging della sorgente EEG spaziotemporale e vincolato alla fMRI 9,10. Inoltre, è stato considerato l'uso di un anello di filo di carbonio per rimuovere efficacemente gli artefatti dall'EEG-fMRI10. Tuttavia, tutti questi studi non riescono ad affrontare le sfide nella conduzione di studi EEG-fMRI in un contesto di ricerca clinica. In particolare, l'uso del tappo EEG limita la fattibilità di questi protocolli in ambito clinico e mancano anche dettagli sulla gestione del paziente. In questo studio, forniamo un protocollo di registrazione EEG-fMRI che può essere utilizzato sia in ambito clinico che di ricerca per i pazienti con epilessia. Questo protocollo unico consente una facile transizione del paziente da un'unità di monitoraggio dell'epilessia (EMU) alla sala di scansione. Inoltre, il protocollo offre il potenziale per espandere la sua applicazione alle registrazioni del periodo postictale con pazienti con epilessia. Per EEG-fMRI, la post-elaborazione è un passo cruciale nella rimozione di artefatti causati da gradienti di risonanza magnetica e artefatti fisiologici, come quelli relativi al battito cardiaco. Pertanto, forniamo anche procedure dettagliate per rimuovere gli artefatti EEG utilizzando un metodo di rimozione del modello standard11 per la revisione clinica.

<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'elettroencefalogramma simultaneo e la risonanza magnetica funzionale (EEG-fMRI) sono una tecnica combinata unica che fornisce sinergia nella comprensione e localizzazione dell'insorgenza delle crisi epilettiche. Tuttavia, i protocolli sperimentali riportati per le registrazioni EEG-fMRI non riescono ad affrontare i dettagli sulla conduzione di tali procedure su pazienti con epilessia. Inoltre, questi protocolli sono limitati esclusivamente alle impostazioni di ricerca. Per colmare il divario tra il monitoraggio del paziente in un'unità di monitoraggio dell'epilessia (EMU) e la conduzione di ricerche con un paziente epilettico, introduciamo un protocollo di registrazione EEG-fMRI unico dell'epilessia durante il periodo interictale. L'uso di un set di elettrodi condizionali MR, che può essere utilizzato anche nell'EMU per un EEG del cuoio capelluto simultaneo e una registrazione video, consente una facile transizione delle registrazioni EEG dall'EMU alla sala di scansione per registrazioni EEG-fMRI simultanee. Vengono forniti dettagli sulle procedure di registrazione che utilizzano questo specifico set di elettrodi condizionali MR. Inoltre, lo studio spiega le procedure di elaborazione EEG passo-passo per rimuovere gli artefatti di imaging, che possono quindi essere utilizzati per la revisione clinica. Questo protocollo sperimentale promuove una modifica alla registrazione EEG-fMRI convenzionale per una maggiore applicabilità sia in ambito clinico (cioè EMU) che di ricerca. Inoltre, questo protocollo offre il potenziale per espandere questa modalità alle registrazioni EEG-fMRI postictali in ambito clinico.

Quando un paziente viene ricoverato nell'EMU, vengono registrati un EEG del cuoio capelluto simultaneo e un video. Uno scopo del monitoraggio EEG da parte di un neurologo è quello di valutare le scariche epilettiformi, che possono potenzialmente informare la localizzazione dell'insorgenza delle crisi. Quando si distinguono dinamiche straordinarie di specifici canali EEG, le posizioni degli elettrodi possono essere associate alla localizzazione delle crisi. Durante il periodo interictale, le scariche epilettiformi interictali (IED), compresi i picchi e le onde taglienti, sono tradizionalmente considerate come marcatori di aree di epilettogenicità. Inoltre, le registrazioni ottenute dei dati interictali EEG-fMRI possono essere utili per comprendere e localizzare le crisi. Per convalidare questa registrazione EEG-fMRI e il protocollo di elaborazione EEG, valutiamo la qualità dell'EEG confrontando l'EEG post-elaborato con quello dell'EMU e confermiamo che la stessa caratteristica EEG distinguibile è osservata in entrambi i casi.
L'attività lenta delta focale è tipicamente indicativa di una lesione strutturale cerebrale sottostante o di un'area in cui i neuroni non funzionano come previsto, che si osserva spesso dopo ictus, lesioni alla testa, infezioni cerebrali o demenza. Tuttavia, non è raro che i pazienti con epilessia focale dimostrino attività delta focale vicino o nel sito della loro zona epilettogena. Inoltre, sebbene l'attività delta focale sia meno specifica degli IED, può specificare una patologia strutturale localizzata corrispondente all'insorgenza delle crisi epilettiche nell'epilessia12. Inoltre, le onde lente interictali focali negli EEG corrispondono all'attivazione focale BOLD sulla fMRI che corrisponde all'area epilettogena nei pazienti con epilessia parziale13.
È da notare che, nell'epilessia ad esordio del lobo temporale, è talvolta presente un tipo di attività delta chiamata delta ritmico intermittente temporale (TIRDA), ed è considerata un equivalente IED14. Al contrario, il delta polimorfico intermittente temporale (TIPDA) non è considerato un equivalente IED15. Nei dati EEG elaborati, sono presenti chiare onde lente temporali sinistre focali (TIPDA), che si osservano dall'EEG registrato presso l'UEM (Figura 7). Sebbene questa attività delta non sia equivalente allo IED, suggerisce una disfunzione neuronale temporale sinistra.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> Figura 1: Un esempio di 32 selezioni di elettrodi per la registrazione simultanea EEG-fMRI. Nella clinica, 21 canali sono comunemente considerati per il monitoraggio EEG. Per soddisfare un numero minimo di elettrodi per condurre l'imaging sorgente EEG (ESI), sono inclusi 11 canali aggiuntivi per coprire completamente la testa. Tutti gli elettrodi sono tazze d'oro per evitare effetti MR. Nella figura, vengono utilizzati colori diversi per distinguere diversi elettrodi e i colori corrispondono ai colori fisici dei cavi. Ogni scatola rettangolare nella parte inferiore indica una giunzione da collegare a un cablaggio, che sarà collegato a un amplificatore per la registrazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> Figura 2: Posizionamento degli elettrodi. (A) Posizionamento degli elettrodi sul cuoio capelluto del paziente e (B) disposizione delle giunzioni dei cavi. Le immagini a sinistra in (A) e (B) forniscono una vista frontale dall'alto e le immagini a destra forniscono una vista sul lato sinistro del paziente. Le frecce rosse in (B) indicano il posizionamento dei tamponi di garza. Ciò consente di evitare artefatti di imaging. Le aree cerchiate in blu in (B) mostrano come sono disposte le giunzioni dei cavi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> Figura 3: Collegamento dell'apparecchiatura nella sala di monitoraggio . (A) Panoramica dell'adattatore USB 2, della connessione Syncbox e Triggerbox. Immagine dettagliata di (B) l'adattatore USB 2 e le connessioni del cavo Syncbox, (C) il Syncbox e la connessione del cavo in fibra ottica e (D) le connessioni via cavo nel Triggerbox. I segni di stella su (B), (C) e (D) mostrano la posizione dei cavi USB da collegare al PC di registrazione. Un diagramma schematico del sistema di registrazione EEG e delle connessioni richieste tra l'hardware è fornito nella Figura 1 di Mullinger et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> Figura 4: Collegamento dell'apparecchiatura nella sala di scansione . (A) Una panoramica del collegamento dell'amplificatore EEG nello scanner. (B) Cavi avvolti dalla scatola di interfaccia per collegare gli elettrodi EEG (il cavo rosso è per la misura ECG). (C) Collegamento della scatola di interfaccia e dell'amplificatore EEG e sacchi di sabbia sicuri MR posizionati per ridurre gli artefatti MR. (D) Collegamento dell'amplificatore (superiore) e della batteria (inferiore) e collegamento del cavo in fibra ottica dal Syncbox nella sala di monitoraggio all'amplificatore. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> Figura 5: Screenshot delle impostazioni dell'area di lavoro sul software di registrazione EEG. Il numero di canali e la frequenza di campionamento possono essere impostati nelle impostazioni dell'amplificatore. Inoltre, le specifiche di ciascun canale possono essere modificate, se necessario, facendo clic sulla tabella in basso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> Figura 6: Pipeline di rimozione degli artefatti EEG con esempi rappresentativi. Le tracce EEG grezze sono visualizzate in basso a sinistra. Il grafico centrale in basso mostra le tracce EEG dopo aver applicato la correzione dell'artefatto MR e un filtro passa-alto di 0,5 Hz sull'EEG grezzo. Il grafico in basso a destra mostra le tracce EEG dopo aver applicato la correzione dell'artefatto CB e un filtro notch di 60 Hz sull'EEG elaborato. Le tracce EEG vengono visualizzate in modalità common ground per visualizzare efficacemente come ogni processo influenza ciascun canale registrato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> Figura 7: Confronto dell'EEG elaborato da una registrazione EEG-fMRI simultanea (a sinistra) e da un EEG registrato presso l'UEM (a destra). Il cerchio rosso indica le onde lente temporali sinistre focali sinistre sugli stessi canali. Le tracce EEG sono visualizzate in un doppio formato banana, che è tradizionalmente considerato nella clinica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>

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

Questo articolo descrive in dettaglio le procedure di registrazione simultanea dell'elettroencefalogramma e della risonanza magnetica funzionale (EEG-fMRI) che possono essere utilizzate sia in ambito clinico che di ricerca. Sono incluse anche le procedure di elaborazione EEG per rimuovere gli artefatti di imaging per la revisione clinica. Questo studio si concentra sull'esempio dell'epilessia durante il periodo interictale.

Configurazione delle apparecchiature e rimozione degli artefatti per elettroencefalogramma simultaneo e risonanza magnetica funzionale per la revisione clinica nell'epilessia

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

In questo video, presentiamo un esclusivo protocollo di registrazione EEG-fMRI che può essere utilizzato sia in ambito clinico che di ricerca. L'EEG-FRM simultanea è una tecnica che fornisce sinergia nella comprensione e localizzazione dell'insorgenza delle crisi e dell'epilessia. L'implementazione simultanea di EEG-fMRI può essere utilizzata per mappare i processi temporali spaziali degli eventi epilettici, che possono guidare il trattamento neurochirurgico per i pazienti con epilessia refrattaria ai farmaci, che è fino a un terzo dei pazienti con epilessia.Per iniziare, contrassegnare le posizioni degli elettrodi sul cuoio capelluto del paziente in base al sistema 10-20. Dopo aver contrassegnato le posizioni di posizionamento degli elettrodi, pulire il cuoio capelluto del paziente utilizzando il gel di preparazione della pelle su una garza. Posizionare la pasta conduttiva su una coppa dell'elettrodo e farla aderire al cuoio capelluto del paziente, seguendo il nome del canale sul cavo degli elettrodi.Dopo aver posizionato l'ultimo elettrodo, fissare tutti gli elettrodi al cuoio capelluto con colla su garza. Quindi disporre tutti i cavi degli elettrodi e posizionare la giunzione del cavo lontano dal cuoio capelluto posizionando cuscinetti di garza al centro della testa del paziente. Posizionare un copritesta elastico per fissare tutti gli elettrodi.Collegare il cablaggio all'amplificatore per monitorare l'EEG del paziente in modo sincrono con le registrazioni video. Nella sala di monitoraggio, collegare l'adattatore USB 2 al kit trigger box con un cavo. Quindi collegare la scatola di sincronizzazione all'adattatore USB con un cavo e collegare un'estremità del cavo in fibra ottica alla scatola di sincronizzazione.Collegare un cavo porta USB dall'adattatore USB 2 al computer di registrazione e collegare un cavo porta USB dalla scatola di sincronizzazione al computer di registrazione. Inoltre, collegare un cavo della porta USB dalla scatola di attivazione al computer di registrazione e il dongle della licenza software al computer di registrazione. Confermare la connessione del trigger dallo scanner.Nella sala di scansione, installare l'amplificatore di registrazione EEG e il kit slitta MR all'interno dello scanner. Collegare l'estremità del cavo in fibra ottica nella sala di scansione sul retro dell'amplificatore e accendere l'amplificatore. Una volta completata la configurazione nella sala di scansione, passare alla sala di monitoraggio, quindi aprire il software di registrazione EEG nel computer di registrazione e creare un'area di lavoro facendo clic sul nuovo menu dell'area di lavoro nella scheda File.Eseguire la scansione dell'amplificatore facendo clic sul pulsante Cerca amplificatore e impostare i parametri appropriati, tra cui frequenze di campionamento e frequenze di taglio basse e alte per la registrazione. Impostare i parametri dello scanner per la fMRI. Spegnere la pompa dell'elio dello scanner nella sala di scansione per ridurre ulteriormente l'introduzione di artefatti nel segnale EEG.Trasferire il paziente nella sala d'attesa di scansione e spiegare la procedura di registrazione al paziente. Pulire la schiena del paziente e proprio sotto la spalla sinistra per il posizionamento dell'elettrocardioterazione ECG. Applicare un gel elettrolitico abrasivo sul cavo ECG e posizionarlo sul retro sinistro del paziente.Applicare del nastro adesivo attorno al cavo e al cavo ECG per ridurre al minimo gli artefatti di scansione durante la registrazione. Scollegare il cablaggio EEG e collegare le giunzioni dei cavi alla scatola di interfaccia. Successivamente, nella sala di scansione, stendere il paziente sul tavolo di scansione con la testa nella metà inferiore aperta della bobina della testa.Applicare tappi per le orecchie per ridurre il rumore dello scanner e posizionare un cuscino intorno alla testa del paziente per ridurre al minimo gli artefatti di movimento della testa. Collegare la metà superiore della bobina della testa per chiudere la bobina della gabbia per uccelli attorno alla testa di un paziente. Regola l'altezza del letto.Collegare la scatola di interfaccia all'amplificatore e posizionare i sacchi di sabbia sicuri MR attorno ai cavi. Successivamente, nella sala di monitoraggio, fare clic sul pulsante di controllo dell'impedenza per verificare l'impedenza degli elettrodi EEG. Dopo aver confermato che il paziente è pronto per la registrazione, avviare la registrazione EEG facendo clic sul pulsante di riproduzione.Eseguire la scansione di acquisizione fMRI. Aprire il software di analisi EEG. Per la correzione dell'artefatto MR, fare clic su Trasformazioni, quindi sulla scheda Elaborazione segnale speciale e Correzione MR.In una finestra appena creata, selezionare Usa marcatori. Scegliere un segnale di attivazione dallo scanner e fare clic su Avanti. Selezionare le opzioni interleaved e Based on Time, inserire le informazioni temporali del segnale di trigger e cliccare su Next.Selezionare Abilita correzione baseline per la media e deselezionare Compute baseline sull'intero elemento. Inserire i valori iniziale e finale. Selezionare Usa calcolo media mobile.Inserire il numero totale di intervalli per la media mobile. Verificare l'uso comune di tutti i canali per intervalli errati e correzione e fare clic su Avanti. Nella finestra seguente, selezionare Usa tutti i canali per la correzione e fare clic su Avanti.Seleziona Do Downsampling e scegli 500 hertz per una nuova frequenza. Selezionare Applica filtro passa-basso, selezionare Usa filtro FIR, inserire 70 hertz per una frequenza di taglio e fare clic su Avanti. Selezionare un'opzione Memorizza dati corretti.Quindi fare clic su Fine. Per applicare la rimozione della corrente continua mediante un filtro passa-alto, fare clic su Trasformazione (Transformation). Quindi scheda Filtro dati e filtri IIR.Selezionare Attivato in Taglio basso, inserire una frequenza di taglio di 0,5 hertz. Scegli l'ordine dei filtri come due e fai clic OK.To rimuovere artefatti balistici cardio, fai clic su Trasformazioni, quindi sulla scheda Elaborazione segnale speciale e correzione CB. Nella finestra che si apre successivamente, selezionare Usa rilevamento picchi e selezionare Modalità semiautomatica.Nella sezione Modello di impulso di ricerca, inserisci Inizio in secondi come 60 e Lunghezza in secondi come 20. Quindi selezionare Mark Found Template per confermare che sia stato scelto il canale ECG appropriato. Inserire i parametri per Frequenza del polso, Correlazione e Ampiezza.Inserisci R per gli impulsi di marcatura con i nostri marcatori di picco e fai clic su Avanti. Selezionare Usa dati interi per calcolare il ritardo temporale e inserire il numero totale di intervalli di impulsi utilizzati per la media. In Correggi canali successivi, spostare tutti i canali EEG nella colonna di destra, ad eccezione del canale ECG e fare clic su Avanti.Nella pagina successiva, selezionare un'opzione Memorizza dati corretti come preferito e fare clic su Fine. Scorri sull'asse temporale nella parte inferiore della barra di navigazione e controlla dove è evidenziato l'ECG del modello di base con una casella ombreggiata blu per confermare che il modello di base dell'ECG sia contrassegnato correttamente. Nella finestra della modalità interattiva di correzione CB, controllare ciascun ECG contrassegnato facendo doppio clic sulla riga corrispondente nella tabella.Regolare le posizioni dei picchi rilevati in base alle esigenze spostando le linee verticali rosse. Una volta esaminati tutti gli ECG, fare clic su Fine. Per applicare la linea elettrica e la rimozione del rumore a corrente alternata mediante un filtro notch, fare clic sulla scheda Trasformazione, quindi Filtraggio dati e filtri IIR.Quindi selezionare Notch Enabled, selezionare Frequenza e fare clic OK.In i dati EEG elaborati, sono presenti chiare onde lente temporali focali sinistre, che vengono osservate dall'EEG registrato presso l'unità di monitoraggio dell'epilessia. Il nostro esclusivo protocollo fornisce una transizione graduale per i pazienti con epilessia dall'unità di monitoraggio dell'epilessia alla sala di scansione, che può essere ulteriormente estesa nella finestra postictale.

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