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

Este trabajo fue parcialmente apoyado por la Facultad de Medicina, el Vicepresidente de Investigación, UK HealthCare y el Área de Prioridad de Investigación de la Universidad de Kentucky como parte de la Iniciativa de la Alianza de la Facultad de Medicina y los fondos de puesta en marcha del Dr. Jihye Bae proporcionados por el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Kentucky. Los autores agradecen a los participantes voluntarios por la grabación y a los miembros del equipo de la Alianza de Investigación de Epilepsia-Neuroimagen, especialmente al Dr. Brian Gold por liderar el equipo de la alianza, al Dr. Sridhar Sunderam por la tutoría de investigación, y a Susan V. Hollar y Emily Ashcraft por la atención y el manejo del paciente.

<ol>
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Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.

Este protocolo experimental es único en proporcionar una transición sin problemas de pacientes con epilepsia de la EMU a la sala de exploración, lo que permite su uso en entornos clínicos y de investigación. El uso de electrodos condicionales de RM aprobados por la FDA es un componente esencial tanto para los registros clínicos durante el tiempo pasado en la UME como para la transferencia segura a la RM sin tener que quitar o intercambiar los electrodos del cuero cabelludo del paciente. En la EMU, los electrodos condicionales MR están conectados a un amplificador para el monitoreo simultáneo de video y EEG. Para las grabaciones de EEG-fMRI, se puede usar un amplificador de EEG condicional MR y un escáner de MRI con una bobina de cabeza de 20 canales, que se adapta al tamaño del conjunto de electrodos y los cables de conexión. Cabe señalar que antes de realizar las grabaciones simultáneas de EEG-fMRI en pacientes con epilepsia, se recomienda encarecidamente realizar una prueba con un sujeto sano para confirmar el funcionamiento adecuado de todo el equipo y familiarizarse con cada paso requerido.
Además, la organización concreta del equipo y la cuidadosa selección de pacientes también juegan un papel importante en este protocolo. Para ser viable tanto para entornos clínicos como de investigación, se requiere contar con un equipo estructurado de epileptólogos, personal de enfermería, tecnólogos de EEG e ingenieros. Para la selección de pacientes, los criterios de inclusión y exclusión mencionados anteriormente deben considerarse firmemente.
Además, es importante tener en cuenta que cuando se realiza un análisis de fMRI informado por EEG, debe existir una presencia clara de las características clave de los EEG para guiar los cambios BOLD correspondientes en fMRI. Por lo tanto, al realizar el registro de EEG-fMRI, es importante considerar a los pacientes que han demostrado previamente las características del EEG objetivo. Durante el período interictal en pacientes con epilepsia, los IED, que son anormales y sugieren potencial epileptogénico, son una característica bien conocida del EEG para referirse a los cambios BOLD16, aunque el ejemplo aquí no incluye este caso. Cuando se dirigen a obtener IED en los registros interictales de EEG-fMRI, los experimentadores deben considerar a los pacientes con IED frecuentes (al menos tres IED / hora) observados por un EEG del cuero cabelludo, para garantizar suficientes descargas epileptiformes durante una sesión de exploración. El número de IED se puede determinar a partir del monitoreo de EEG en la EMU, o de la referencia a la frecuencia de IED observada en las grabaciones de EEG anteriores de los sujetos, si existen. Los registros obtenidos de los datos de EEG-fMRI interictal pueden aportar beneficios para comprender y potencialmente localizar la zona17 de inicio de las convulsiones.
Una vez que se obtiene un EEG limpio después de procesar los pasos de eliminación de artefactos, se puede aplicar un análisis de EEG adicional. Por ejemplo, las imágenes de fuente de EEG (ESI) se pueden obtener mediante la aplicación de tomografía electromagnética cerebral estandarizada de baja resolución (sLORETA)18 para estimar la actividad eléctrica correspondiente del cerebro en la superficie cortical. Las fuentes estimadas se pueden obtener invirtiendo la matriz de campo de plomo calculada basada en las capas de cabeza, cráneo externo, cráneo interno y corteza creadas a partir de la resonancia magnética del paciente utilizando el método del elemento límite19. Existen numerosas cajas de herramientas disponibles públicamente para obtener imágenes de origen EEG, y Brainstorm es una caja de herramientas basada en MATLAB20 de uso popular.
Cuando se considera la ESI utilizando el EEG procesado, el número total de electrodos y sus distribuciones deben tenerse en cuenta cuidadosamente para que puedan cubrir razonablemente toda la cabeza. El número mínimo de electrodos necesarios para implementar ESI es de 32 canales21,22, que es más que el número estándar de electrodos utilizados en entornos clínicos. Por lo tanto, se recomienda incluir canales adicionales para cubrir toda la cabeza con un espacio razonable. La selección de canales en este estudio incluye 21 canales, que se utilizan convencionalmente en la clínica para la monitorización de EEG, y 11 canales adicionales para cubrir la cabeza por completo (Figura 1).
Aquí, no incluimos detalles del análisis de fMRI, ya que esto está fuera del alcance de nuestro estudio. Sin embargo, una posible dirección es el análisis de fMRI informado por EEG23. Por ejemplo, el tiempo de ocurrencia de los IED se puede guardar como desencadenantes de eventos para correlacionarse con la fMRI, lo que puede conducir a un análisis de fMRI de rutina relacionado con eventos. En este caso, se puede utilizar un análisis de modelo lineal generalizado para encontrar las regiones cerebrales que muestran cambios en la señal de fMRI en el momento de los IED.
Señalamos que un estudio publicado recientemente10 ha demostrado que es posible utilizar un sistema de bucle de alambre de carbono cuando se requiere una técnica de eliminación de artefactos más robusta16. Sin embargo, queremos informar que la integración del sistema de bucle de alambre de carbono en nuestro entorno experimental con el electrodo condicional MR aún no se ha investigado.
Aunque este estudio se centra específicamente en el período interictal de la epilepsia, el protocolo introducido para el EEG-fMRI simultáneo puede extenderse aún más al período ictal o postictal. Sin embargo, se deben seguir consideraciones específicas cuando se consideran configuraciones personalizadas. Para la fase postictal, una preocupación importante de la que somos conscientes es que el paciente recibe una benzodiazepina antes del transporte a la resonancia magnética. En cuanto al análisis de frecuencia de los EEG, se ha relatado que las benzodiazepinas no necesariamente alteran las bandas de frecuencia específicas 24,25, y en el caso de cambios modestos, estos se limitan a la región somatosensorio-motora26 o a los lóbulos frontales27. Además, con respecto al EEG-fMRI simultáneo, las correlaciones delta EEG-BOLD no mostraron cambios después de la inyección de benzodiazepinas en comparación con un control con inyección de solución salina27. La señal BOLD disminuyó solo en las áreas pequeñas del giro de Heschel y el área motora suplementaria.

La epilepsia afecta a casi 70 millones de personas en todo el mundo1. Hasta una de cada 150 personas con epilepsia mal controlada sucumbe a una muerte súbita inesperada en epilepsia (SUDEP) cada año. Además, aproximadamente el 30%-40% de los casos de epilepsia son refractarios al tratamiento médico2. El tratamiento neuroquirúrgico en forma de resección, desconexión o neuromodulación puede ser una medida que cambia y salva vidas para los pacientes con epilepsia refractaria.
El electroencefalograma simultáneo y la resonancia magnética funcional (EEG-fMRI) es una técnica combinada única que mide las actividades cerebrales de forma no invasiva y ha proporcionado beneficios para comprender y localizar el inicio de las convulsiones en la epilepsia 3,4,5,6. Los EEG del cuero cabelludo se pueden usar para lateralizar y localizar las zonas de inicio de las convulsiones, pero tienen una resolución espacial relativamente pobre debido a las capacidades limitadas con respecto a la evaluación de fuentes epileptogénicas profundas. Si bien la resonancia magnética funcional tiene una buena resolución espacial en todo el cerebro, incluidas las regiones profundas, la resonancia magnética funcional por sí sola no es específica para las convulsiones. Sin embargo, los EEG del cuero cabelludo pueden informar la interpretación de las áreas de activación o desactivación dependientes del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) en fMRI, produciendo así una técnica de fMRI que es específica para la epilepsia. Por lo tanto, la implementación de EEG-fMRI simultáneo se puede utilizar para mapear procesos espaciotemporales relevantes para localizar tanto el "dónde" como el "cuándo" de los eventos epilépticos.
Las explicaciones de cómo realizar EEG-fMRI simultáneos se proporcionan en los estudios previos 7,8,9,10. Sin embargo, la EEG-fMRI ha sido infrautilizada en la epilepsia, especialmente en entornos clínicos. Existe un estudio que proporciona un procedimiento general para los registros de EEG-fMRI, antecedentes y ejemplos de posibles análisis de EEG7. Además, se realizó un estudio que enfatiza la inducción hipnótica junto con medidas de temperatura en registros simultáneos de EEG-fMRI8. Además, se ha propuesto un estudio ampliado de EEG-fMRI para introducir un método de imagen de fuente de EEG espaciotemporal y restringido por fMRI 9,10. Además, se ha considerado el uso de un bucle de alambre de carbono para eliminar eficazmente los artefactos del EEG-fMRI10. Sin embargo, todos estos estudios no abordan los desafíos en la realización de estudios de EEG-fMRI en un entorno de investigación clínica. En particular, el uso de la tapa de EEG restringe la viabilidad de estos protocolos en entornos clínicos, y también faltan detalles sobre el manejo del paciente. En este estudio, proporcionamos un protocolo de registro de EEG-fMRI que se puede utilizar tanto en entornos clínicos como de investigación para pacientes con epilepsia. Este protocolo único permite una fácil transición del paciente de una unidad de monitoreo de epilepsia (EMU) a la sala de exploración. Además, el protocolo ofrece la posibilidad de ampliar su aplicación a los registros del período postictal con pacientes con epilepsia. Para EEG-fMRI, el posprocesamiento es un paso crucial en la eliminación de artefactos causados por gradientes de MRI y artefactos fisiológicos, como los relacionados con los latidos del corazón. Por lo tanto, también proporcionamos procedimientos paso a paso para eliminar artefactos de EEG utilizando un método estándar de eliminación de plantillas11 para revisión clínica.

<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

El electroencefalograma simultáneo y la resonancia magnética funcional (EEG-fMRI) es una técnica combinada única que proporciona sinergia en la comprensión y localización del inicio de las convulsiones en la epilepsia. Sin embargo, los protocolos experimentales reportados para las grabaciones de EEG-fMRI no abordan los detalles sobre la realización de tales procedimientos en pacientes con epilepsia. Además, estos protocolos se limitan únicamente a entornos de investigación. Para llenar el vacío entre el monitoreo del paciente en una unidad de monitoreo de epilepsia (EMU) y la realización de investigaciones con un paciente con epilepsia, presentamos un protocolo único de registro de EEG-fMRI de la epilepsia durante el período interictal. El uso de un conjunto de electrodos condicionales MR, que también se puede usar en la EMU para un EEG simultáneo del cuero cabelludo y una grabación de video, permite una fácil transición de las grabaciones de EEG de la EMU a la sala de escaneo para grabaciones concurrentes de EEG-fMRI. Se proporcionan detalles sobre los procedimientos de grabación que utilizan este conjunto específico de electrodos condicionales MR. Además, el estudio explica los procedimientos de procesamiento de EEG paso a paso para eliminar los artefactos de imagen, que luego se pueden usar para la revisión clínica. Este protocolo experimental promueve una enmienda al registro convencional de EEG-fMRI para mejorar la aplicabilidad tanto en entornos clínicos (es decir, EMU) como de investigación. Además, este protocolo ofrece el potencial de ampliar esta modalidad a los registros postictales de EEG-fMRI en el entorno clínico.

Cuando un paciente es admitido en la UME, se graba un EEG y un video simultáneos en el cuero cabelludo. Uno de los propósitos del monitoreo del EEG por parte de un neurólogo es evaluar las descargas epileptiformes, que potencialmente pueden informar la localización del inicio de la convulsión. Cuando se distingue una dinámica extraordinaria de canales específicos de EEG, las ubicaciones de los electrodos pueden asociarse con la localización de las convulsiones. Durante el período interictal, las descargas epileptiformes interictales (IED), incluidos los picos y las ondas agudas, se consideran tradicionalmente como marcadores de áreas de epileptogenicidad. Además, los registros obtenidos de los datos interictales de EEG-fMRI pueden ser ventajosos para comprender y localizar las convulsiones. Para validar este registro de EEG-fMRI y el protocolo de procesamiento de EEG, evaluamos la calidad del EEG comparando el EEG postprocesado con el de la EMU, y confirmamos que se observa la misma característica distinguible de EEG en ambos casos.
La actividad lenta delta focal generalmente sugiere una lesión estructural cerebral subyacente o un área donde las neuronas no funcionan como se esperaba, lo que a menudo se observa después de accidentes cerebrovasculares, lesiones en la cabeza, infecciones cerebrales o demencia. Sin embargo, no es raro que los pacientes con epilepsia focal demuestren actividad delta focal cerca o en el sitio de su zona epileptogénica. Además, aunque la actividad delta focal es menos específica que los IED, puede especificar patología estructural localizada correspondiente al inicio de las convulsiones en la epilepsia12. Además, las ondas lentas interictales focales en los EEG corresponden a la activación focal BOLD en fMRI que coincide con el área epileptogénica en pacientes con epilepsia parcial13.
Es notable que, en la epilepsia de inicio del lóbulo temporal, a veces está presente un tipo de actividad delta llamada delta rítmica intermitente temporal (TIRDA), y se considera un IED equivalente14. Por el contrario, el delta polimórfico intermitente temporal (TIPDA) no se considera un IED equivalente15. En los datos de EEG procesados, están presentes ondas lentas temporales izquierdas focales claras (TIPDA), que se observan en el EEG registrado en la UME (Figura 7). Aunque esta actividad delta no es equivalente a IED, sugiere disfunción neuronal temporal izquierda.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> Figura 1: Un ejemplo de 32 selecciones de electrodos para el registro simultáneo de EEG-fMRI. En la clínica, 21 canales son comúnmente considerados para el monitoreo de EEG. Para cumplir con un número mínimo de electrodos para realizar imágenes de fuente de EEG (ESI), se incluyen 11 canales adicionales para cubrir la cabeza por completo. Todos los electrodos son copas de oro para evitar los efectos de RM. En la figura, se utilizan diferentes colores para distinguir diferentes electrodos, y los colores coinciden con los colores físicos del cable. Cada caja rectangular en la parte inferior indica una unión que se conectará a un arnés, que se conectará a un amplificador para la grabación. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> Figura 2: Colocación de electrodos. (A) Colocación de los electrodos en el cuero cabelludo del paciente y (B) disposición de las uniones de cables. Las imágenes de la izquierda en (A) y (B) proporcionan una vista frontal superior, y las imágenes de la derecha proporcionan una vista del lado izquierdo del paciente. Las flechas rojas en (B) indican la colocación de almohadillas de gasa. Esto ayuda a evitar artefactos de imágenes. Las áreas rodeadas en azul en (B) muestran cómo están dispuestas las uniones de cables. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> Figura 3: Conexión del equipo en la sala de monitoreo . (A) Una descripción general de la conexión del adaptador USB 2, Syncbox y Triggerbox. Imagen detallada de (B) el adaptador USB 2 y las conexiones del cable Syncbox, (C) el Syncbox y la conexión del cable de fibra óptica, y (D) las conexiones del cable en el Triggerbox. Las marcas de estrella en (B), (C) y (D) muestran la ubicación de los cables USB que se conectarán al PC de grabación. Un diagrama esquemático del sistema de registro de EEG y las conexiones requeridas entre el hardware se proporciona en la Figura 1 en Mullinger et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> Figura 4: Conexión del equipo en la sala de escaneo . (A) Una descripción general de la conexión del amplificador EEG en el escáner. (B) Cables envueltos desde la caja de interfaz para conectar los electrodos EEG (el cable rojo es para la medida de ECG). (C) Conexión de la caja de interfaz y el amplificador EEG y los sacos de arena seguros MR colocados para reducir los artefactos de MR. (D) Conexión del amplificador (arriba) y la batería (abajo) y conexión del cable de fibra óptica desde el Syncbox en la sala de monitoreo al amplificador. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> Figura 5: Captura de pantalla de la configuración del espacio de trabajo en el software de grabación de EEG. El número de canales y la frecuencia de muestreo se pueden ajustar en la configuración del amplificador. Además, la especificación de cada canal se puede modificar, si es necesario, haciendo clic en la tabla en la parte inferior. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> Figura 6: Canalización de eliminación de artefactos EEG con ejemplos representativos. Las trazas de EEG sin procesar se muestran en la parte inferior izquierda. La gráfica central inferior muestra trazas de EEG después de aplicar la corrección de artefactos de RM y un filtro de paso alto de 0.5 Hz en el EEG sin procesar. El gráfico inferior derecho muestra las trazas de EEG después de aplicar la corrección de artefactos CB y un filtro de muesca de 60 Hz en el EEG procesado. Las trazas de EEG se muestran en modo de tierra común para visualizar de manera efectiva cómo cada proceso influye en cada canal grabado. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> Figura 7: Comparación del EEG procesado de un registro simultáneo de EEG-fMRI (izquierda) y un EEG registrado en la EMU (derecha). El círculo rojo indica ondas lentas temporales izquierdas focales en los mismos canales. Las trazas de EEG se muestran en un formato de doble plátano, que tradicionalmente se considera en la clínica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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

Este artículo detalla los procedimientos simultáneos de electroencefalograma y resonancia magnética funcional (EEG-fMRI) que se pueden usar tanto en entornos clínicos como de investigación. También se incluyen procedimientos de procesamiento de EEG para eliminar artefactos de imágenes para revisión clínica. Este estudio se centra en el ejemplo de la epilepsia durante el período interictal.

Configuración del equipo y eliminación de artefactos para electroencefalograma simultáneo y resonancia magnética funcional para revisión clínica en epilepsia

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

En este video, presentamos un protocolo único de registro de EEG-fMRI que se puede usar tanto en entornos clínicos como de investigación. El EEG-fMRI simultáneo es una técnica que proporciona sinergia en la comprensión y localización del inicio de las convulsiones y la epilepsia. La implementación de EEG-fMRI simultáneo se puede utilizar para mapear los procesos temporales espaciales de los eventos epilépticos, que pueden guiar el tratamiento neuroquirúrgico para pacientes con epilepsia refractaria a la medicación, que es hasta un tercio de los pacientes con epilepsia.Para comenzar, marque las posiciones de los electrodos en el cuero cabelludo del paciente según el sistema 10-20. Después de marcar las posiciones de colocación de los electrodos, limpie el cuero cabelludo del paciente con gel de preparación de la piel en una gasa. Coloque pasta conductora en una taza de electrodos y adhiérala al cuero cabelludo del paciente, siguiendo el nombre del canal en el cable de electrodos.Después de colocar el último electrodo, asegure todos los electrodos al cuero cabelludo con pegamento en una gasa. Luego coloque todos los cables de los electrodos y coloque la unión del cable lejos del cuero cabelludo colocando almohadillas de gasa en el centro de la cabeza del paciente. Coloque una cubierta elástica para la cabeza para asegurar todos los electrodos.Conecte el arnés al amplificador para monitorear el EEG del paciente sincrónicamente con grabaciones de video. En la sala de monitoreo, conecte el adaptador USB 2 al kit de caja de disparos con un cable. A continuación, conecte la caja de sincronización al adaptador USB con un cable y conecte un extremo del cable de fibra óptica a la caja de sincronización.Conecte un cable de puerto USB del adaptador USB 2 al ordenador de grabación y conecte un cable de puerto USB desde la caja de sincronización al ordenador de grabación. Además, conecte un cable de puerto USB desde la caja de disparo a la computadora de grabación y el dongle de licencia de software a la computadora de grabación. Confirme la conexión de disparo desde el escáner.En la sala de escaneo, configure el amplificador de grabación de EEG y el kit de trineo MR dentro del escáner. Conecte el extremo del cable de fibra óptica de la sala de escaneo a la parte posterior del amplificador y encienda el amplificador. Una vez completada la configuración en la sala de escaneo, vaya a la sala de monitoreo y luego abra el software de grabación de EEG en la computadora de grabación y cree un espacio de trabajo haciendo clic en el menú del nuevo espacio de trabajo en la pestaña Archivo.Escanee el amplificador haciendo clic en el botón Buscar amplificador y configure los parámetros apropiados, incluidas las frecuencias de muestreo y las frecuencias de corte bajas y altas para la grabación. Establezca los parámetros del escáner para la fMRI. Apague la bomba de helio del escáner en la sala de escaneo para reducir aún más la introducción de artefactos en la señal de EEG.Transfiera al paciente a la sala de espera de escaneo y explíquele el procedimiento de grabación. Limpie la espalda del paciente y justo debajo del hombro izquierdo para la colocación de la derivación del ECG. Aplique un gel electrolítico abrasivo en el cable del ECG y colóquelo en la parte posterior izquierda del paciente.Aplique cinta adhesiva alrededor del cable y el cable del ECG para minimizar los artefactos de escaneo durante la grabación. Desconecte el mazo de cables EEG y conecte las uniones de cables a la caja de interfaz. A continuación, en la sala de exploración, acueste al paciente en la mesa de exploración con la cabeza en la mitad inferior abierta de la bobina de la cabeza.Aplique tapones para los oídos para reducir el ruido del escáner y coloque un cojín alrededor de la cabeza del paciente para minimizar los artefactos de movimiento de la cabeza. Conecte la mitad superior de la bobina de la cabeza para cerrar la bobina de la jaula del pájaro alrededor de la cabeza del paciente. Ajuste la altura de la cama.Conecte la caja de interfaz al amplificador y coloque los sacos de arena seguros MR alrededor de los cables. A continuación, en la sala de monitoreo, haga clic en el botón de verificación de impedancia para verificar la impedancia de los electrodos EEG. Después de confirmar que el paciente está listo para la grabación, inicie la grabación del EEG haciendo clic en el botón de reproducción.Ejecute el escaneo de adquisición de fMRI. Abra el software de análisis de EEG. Para la corrección de artefactos MR, haga clic en la pestaña Transformaciones, luego en Procesamiento de señal especial y Corrección MR.En una ventana recién creada, seleccione Usar marcadores. Elija una señal de activación del escáner y haga clic en Siguiente. Seleccione las opciones intercaladas y Basado en tiempo, inserte la información de tiempo de la señal de activación y haga clic en Siguiente.Marque Habilitar corrección de línea base para promedio y desactive Línea base de cómputo en todo el artefacto. Inserte los valores inicial y final. Seleccione Usar cálculo de media móvil.Inserte el número total de intervalos para la media móvil. Compruebe el uso común de todos los canales para intervalos incorrectos y corrección y haga clic en Siguiente. En la siguiente ventana, seleccione Usar todos los canales para corrección y haga clic en Siguiente.Marque Do Downsampling y elija 500 hertz para una nueva frecuencia. Marque Aplicar filtro de paso bajo, seleccione Usar filtro FIR, inserte 70 hercios para una frecuencia de corte y haga clic en Siguiente. Seleccione una opción Almacenar datos corregidos.A continuación, haga clic en Finalizar. Para aplicar la eliminación de corriente continua mediante un filtro de paso alto, haga clic en Transformación. A continuación, la pestaña Filtrado de datos y filtros IIR.Marque Habilitado en Corte bajo, inserte una frecuencia de corte de 0,5 hercios. Elija el orden de filtro como dos y haga clic en OK.To eliminar artefactos balísticos cardiovasculares, haga clic en la pestaña Transformaciones y, a continuación, en Procesamiento de señal especial y Corrección CB. En la ventana que se abre posteriormente, seleccione Usar detección de picos y marque Modo semiautomático.En la sección Plantilla de pulso de búsqueda, inserte Inicio en segundos como 60 y Longitud en segundos como 20. A continuación, marque Marcar plantilla encontrada para confirmar que se ha elegido el canal de ECG adecuado. Inserte parámetros para Frecuencia de pulso y Correlación y Amplitud.Inserte R para marcar pulsos con nuestros marcadores de pico y haga clic en Siguiente. Marque Usar datos completos para calcular el retardo de tiempo e inserte el número total de intervalos de pulso utilizados para el promedio. En Corregir canales siguientes, mueva todos los canales de EEG a la columna derecha, excepto el canal de ECG y haga clic en Siguiente.En la página siguiente, seleccione una opción de almacenamiento de datos corregidos como preferida y haga clic en Finalizar. Deslice el dedo sobre el eje de tiempo en la parte inferior de la barra de navegación y compruebe dónde está resaltada la plantilla base ECG con un cuadro sombreado azul para confirmar que la plantilla base del ECG está marcada correctamente. En la ventana del modo interactivo de corrección CB, compruebe cada ECG marcado haciendo doble clic en la fila correspondiente de la tabla.Ajuste las ubicaciones de los picos detectados según sea necesario moviendo las líneas verticales rojas. Una vez que se hayan revisado todos los ECG, haga clic en Finalizar. Para aplicar la línea eléctrica y la eliminación de ruido de corriente alterna mediante un filtro de muesca, haga clic en la pestaña Transformación, luego Filtrado de datos y Filtros IIR.Luego marque Notch Enabled, seleccione Frecuencia y haga clic OK.In los datos de EEG procesados, las ondas lentas temporales focales izquierdas claras están presentes, que se observan desde el EEG registrado en la unidad de monitoreo de epilepsia. Nuestro protocolo único proporciona una transición sin problemas para los pacientes con epilepsia de la unidad de monitoreo de epilepsia a la sala de exploración, que se puede extender aún más en la ventana postictal.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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