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

Detta arbete stöddes delvis av College of Medicine, vice president för forskning, UK HealthCare och Research Priority Area vid University of Kentucky som en del av College of Medicine Alliance Initiative och Dr. Jihye Baes startfonder från Institutionen för elektroteknik och datateknik vid University of Kentucky. Författarna tackar de frivilliga deltagarna för inspelningen och medlemmarna i Epilepsi-Neuroimaging Research Alliance-teamet, särskilt Dr. Brian Gold för att leda alliansteamet, Dr. Sridhar Sunderam för forskningsmentorskap och Susan V. Hollar och Emily Ashcraft för patientvård och hantering.

<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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+Identification+of+refractory+epilepsy.">Early Identification of refractory epilepsy.</a> The New England Journal of Medicine. 342 (5), 314-319 (2000).</li><li>Menon, V., Crottaz-Herbette, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+EEG+and+fMRI+studies+of+human+brain+function.">Combined EEG and fMRI studies of human brain function.</a> International Review of Neurobiology. 66, 291-321 (2005).</li><li>Gotman, J., Pittau, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+EEG+and+fMRI+in+the+study+of+epileptic+discharges.">Combining EEG and fMRI in the study of epileptic discharges.</a> Epilepsia. 52, 38-42 (2011).</li><li>Pittau, F., Dubeau, F., Gotman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+EEG/fMRI+to+the+definition+of+the+epileptic+focus.">Contribution of EEG/fMRI to the definition of the epileptic focus.</a> Neurology. 78 (19), 1479-1487 (2012).</li><li>Ikemoto, S., von Ellenrieder, N., Gotman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography-functional+magnetic+resonance+imaging+of+epileptiform+discharges:+Noninvasive+investigation+of+the+whole+brain.">Electroencephalography-functional magnetic resonance imaging of epileptiform discharges: Noninvasive investigation of the whole brain.</a> Epilepsia. 63 (11), 2725-2744 (2022).</li><li>Mullinger, K. J., Castellone, P., Bowtell, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Best+current+practice+for+obtaining+high+quality+EEG+data+during+simultaneous+fMRI.">Best current practice for obtaining high quality EEG data during simultaneous fMRI.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), e50283 (2013).</li><li>Douglas, P. K., 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=Method+for+simultaneous+fMRI/EEG+data+collection+during+a+focused+attention+suggestion+for+differential+thermal+sensation.">Method for simultaneous fMRI/EEG data collection during a focused attention suggestion for differential thermal sensation.</a> Journal of Visualized Experiments. (83), e3298 (2014).</li><li>Nguyen, T., Potter, T., Karmonik, C., Grossman, R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+EEG+and+functional+MRI+recording+and+integration+analysis+for+dynamic+cortical+activity+imaging.">Concurrent EEG and functional MRI recording and integration analysis for dynamic cortical activity imaging.</a> Journal of Visualized Experiments. (136), e56417 (2018).</li><li>Khoo, H. M., 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=Reliable+acquisition+of+electroencephalography+data+during+simultaneous+electroencephalography+and+functional+MRI.">Reliable acquisition of electroencephalography data during simultaneous electroencephalography and functional MRI.</a> Journal of Visualized Experiments. (169), e62247 (2021).</li><li>Allen, P. J., Josephs, O., Turner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+removing+imaging+artifact+from+continuous+EEG+recorded+during+functional+MRI.">A method for removing imaging artifact from continuous EEG recorded during functional MRI.</a> Neuroimage. 12 (2), 230-239 (2000).</li><li>Smith, S. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+in+the+diagnosis,+classification,+and+management+of+patients+with+epilepsy.">EEG in the diagnosis, classification, and management of patients with epilepsy.</a> Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 76, 2-7 (2005).</li><li>Manganotti, P., 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=Continuous+EEG-fMRI+in+patients+with+partial+epilepsy+and+focal+interictal+slow-wave+discharges+on+EEG.">Continuous EEG-fMRI in patients with partial epilepsy and focal interictal slow-wave discharges on EEG.</a> Magnetic Resonance Imaging. 26 (8), 1089-1100 (2008).</li><li>Reiher, J., Beaudry, M., Leduc, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+intermittent+rhythmic+delta+activity+(TIRDA)+in+the+diagnosis+of+complex+partial+epilepsy:+sensitivity,+specificity+and+predictive+value.">Temporal intermittent rhythmic delta activity (TIRDA) in the diagnosis of complex partial epilepsy: sensitivity, specificity and predictive value.</a> The Canadian Journal of Neurological Sciences. 16 (4), 398-401 (1989).</li><li>Geyer, J. D., Bilir, E., Faught, R. E., Kuzniecky, R., Gilliam, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significance+of+interictal+temporal+lobe+delta+activity+for+localization+of+the+primary+epileptogenic+region.">Significance of interictal temporal lobe delta activity for localization of the primary epileptogenic region.</a> Neurology. 52 (1), 202-205 (1999).</li><li>Koupparis, 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=Association+of+EEG-fMRI+responses+and+outcome+after+epilepsy+surgery.">Association of EEG-fMRI responses and outcome after epilepsy surgery.</a> Neurology. 97 (15), e1523-1536 (2021).</li><li>Gotman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Has+recording+of+seizures+become+obsolete.">Has recording of seizures become obsolete.</a> Revue Neurologique. , 00865 (2023).</li><li>Pascual-Marqui, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+low-resolution+brain+electromagnetic+tomography+(sLORETA):+technical+details.">Standardized low-resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details.</a> Methods and Findings in Experimental and Clinical Pharmacology. 24, 5-12 (2002).</li><li>Hallez, H., 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=Review+on+solving+the+forward+problem+in+EEG+source+analysis.">Review on solving the forward problem in EEG source analysis.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 4, 46 (2007).</li><li>Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brainstorm:+a+user-friendly+application+for+MEG/EEG+analysis.">Brainstorm: a user-friendly application for MEG/EEG analysis.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 879716 (2011).</li><li>Srinivasan, R., Tucker, D. M., Murias, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+spatial+Nyquist+of+the+human+EEG.">Estimating the spatial Nyquist of the human EEG.</a> Behavior Research Methods, Instruments, &amp; Computers. 30, 8-19 (1998).</li><li>Michel, C. M., 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=EEG+source+imaging.">EEG source imaging.</a> Clinical Neurophysiology. 115 (10), 2195-2222 (2004).</li><li>Abreu, R., Leal, A., Figueiredo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG-informed+fMRI:+A+review+of+data+analysis+methods.">EEG-informed fMRI: A review of data analysis methods.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 12, 29 (2018).</li><li>Saletu, B., Anderer, P., Saletu-Zyhlarz, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+topography+and+tomography+(LORETA)+in+the+classification+and+evaluation+of+the+pharmacodynamics+of+psychotropic+drugs.">EEG topography and tomography (LORETA) in the classification and evaluation of the pharmacodynamics of psychotropic drugs.</a> Clinical EEG Neuroscience. 37 (2), 66-80 (2006).</li><li>Windmann, V., 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=Influence+of+midazolam+premedication+on+intraoperative+EEG+signatures+in+elderly+patients.">Influence of midazolam premedication on intraoperative EEG signatures in elderly patients.</a> Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1673-1681 (2019).</li><li>Nishida, M., Zestos, M. 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>

Författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

Detta experimentella protokoll är unikt för att ge en smidig övergång av patienter med epilepsi från EMU till skanningsrummet, vilket gör att det kan användas i kliniska och forskningsmiljöer. Användningen av FDA-godkända MR-villkorade elektroder är en viktig komponent för både kliniska registreringar under tiden i EMU och för säker överföring till MR utan att behöva ta bort eller byta hårbottenelektroder från patienten. I EMU är MR-konditionerade elektroder anslutna till en förstärkare för samtidig video- och EEG-övervakning. För EEG-fMRI-inspelningar kan en MR-villkorad EEG-förstärkare och en MR-skanner användas med en 20-kanals huvudspole, som rymmer storleken på elektroduppsättningen och anslutningsledningarna. Det måste noteras att innan man utför de samtidiga EEG-fMRI-inspelningarna hos patienter med epilepsi, rekommenderas en testkörning med ett friskt ämne för att bekräfta att all utrustning fungerar korrekt och att bli bekant med varje nödvändigt steg.
Dessutom spelar konkret organisation av teamet och noggrant urval av patienter också en viktig roll i detta protokoll. För att vara livskraftig för både kliniska och forskningsinställningar krävs det att ha ett strukturerat team av epileptologer, vårdpersonal, EEG-tekniker och ingenjörer. För patienturval måste ovanstående inklusions- och exklusionskriterier övervägas noggrant.
Dessutom är det viktigt att ta hänsyn till att när EEG-informerad fMRI-analys utförs måste tydlig närvaro av nyckelegenskaperna hos EEG finnas för att vägleda motsvarande DJÄRVA förändringar i fMRI. Därför är det viktigt att överväga patienter som tidigare har visat EEG-EEG-funktioner när man utför EEG-fMRI-registreringen. Under den interiktala perioden hos patienter med epilepsi är IED, som är onormala och tyder på epileptogen potential, en välkänd EEG-funktion för att hänvisa till BOLD-förändringarna16, även om exemplet här inte inkluderar detta fall. Vid inriktning för att erhålla IED i de interictala EEG-fMRI-inspelningarna bör experimenter överväga patienter med frekventa IED (minst tre IED / timme) observerade av en hårbotten-EEG för att säkerställa tillräckliga epileptiforma urladdningar under en skanningssession. Antalet IED kan bestämmas från EEG-övervakningen i EMU, eller genom att hänvisa till IED-frekvensen som ses i försökspersonernas tidigare EEG-registreringar om sådana finns. De erhållna registreringarna av interictala EEG-fMRI-data kan ge fördelar för att förstå och potentiellt lokalisera anfallsstartzon17.
När en ren EEG har erhållits efter bearbetning av artefaktborttagningsstegen kan ytterligare EEG-analys tillämpas. Till exempel kan EEG-källavbildning (ESI) erhållas genom att tillämpa standardiserad lågupplöst hjärnelektromagnetisk tomografi (sLORETA)18 för att uppskatta hjärnans motsvarande elektriska aktivitet på den kortikala ytan. De uppskattade källorna kan erhållas genom att invertera den beräknade blyfältmatrisen baserat på huvudet, yttre skallen, inre skallen och cortexskikten skapade från patientens MR med hjälp av gränselementmetoden19. Det finns många offentligt tillgängliga verktygslådor för att få EEG-källavbildning, och Brainstorm är en populärt använd MATLAB-baserad verktygslåda20.
När ESI övervägs med hjälp av det bearbetade EEG, måste det totala antalet elektroder och deras fördelningar beaktas noggrant så att de rimligen kan täcka hela huvudet. Det minsta antalet elektroder som krävs för att implementera ESI är 32 kanaler21,22, vilket är mer än det vanliga antalet elektroder som används i kliniska miljöer. Därför rekommenderas att inkludera extra kanaler för att täcka hela huvudet med rimligt avstånd. Kanalvalet i denna studie inkluderar 21 kanaler, som konventionellt används i kliniken för EEG-övervakning, och ytterligare 11 kanaler för att täcka huvudet helt (Figur 1).
Här inkluderar vi inte detaljer om fMRI-analys, eftersom detta ligger utanför ramen för vår studie. En möjlig riktning är dock EEG-informerad fMRI-analys23. Till exempel kan förekomsttiden för IED: er sparas som händelseutlösare för att korrelera med fMRI, vilket kan leda till en rutinmässig händelserelaterad fMRI-analys. I detta fall kan en generaliserad linjär modellanalys användas för att hitta hjärnregionerna som visar förändringar i fMRI-signalen vid tidpunkten för IED.
Vi påpekar att en nyligen publicerad studie10 har visat att det är möjligt att använda ett koltrådsslingsystem när en mer robust artefaktborttagningsteknik krävs16. Vi vill dock bedöma att integrationen av koltrådsslingsystemet i vår experimentella miljö med den MR-villkorade elektroden ännu inte har undersökts.
Även om denna studie specifikt fokuserar på den interiktala perioden av epilepsi, kan det införda protokollet för samtidig EEG-fMRI utvidgas ytterligare till den iktala eller postiktala perioden. Särskilda överväganden måste dock följas när anpassade inställningar beaktas. För den postiktala fasen är ett viktigt problem som vi är medvetna om att patienten ges en bensodiazepin före transport till MR. När det gäller frekvensanalys av EEG har det rapporterats att bensodiazepiner inte nödvändigtvis förändrar de specifika frekvensbanden 24,25, och vid blygsamma förändringar är dessa begränsade till den somatosensoriska-motoriska regionen26 eller frontalloberna27. Dessutom, med avseende på samtidig EEG-fMRI, visade delta EEG-BOLD-korrelationer inga förändringar efter bensodiazepininjektion jämfört med en kontroll med saltlösning27. BOLD-signalen minskade endast i de små områdena av Heschels gyrus och kompletterande motorområde.

Epilepsi drabbar nästan 70 miljoner människor världen över1. Så många som en av 150 personer med dåligt kontrollerad epilepsi dukar under för en plötslig oväntad död i epilepsi (SUDEP) varje år. Dessutom är ungefär 30% -40% av epilepsifallen eldfasta mot medicinsk behandling2. Neurokirurgisk behandling i form av resektion, frånkoppling eller neuromodulering kan vara en livsförändrande och livräddande åtgärd för patienter med eldfast epilepsi.
Samtidig elektroencefalogram och funktionell magnetisk resonanstomografi (EEG-fMRI) är en unik kombinerad teknik som mäter hjärnaktiviteter icke-invasivt och har gett fördelar för att förstå och lokalisera anfallsdebut vid epilepsi 3,4,5,6. Hårbotten-EEG kan användas för att lateralisera och lokalisera anfallszoner, men de har relativt dålig rumslig upplösning på grund av begränsad förmåga att bedöma djupa epileptogena källor. Medan fMRI har god rumslig upplösning i hela hjärnan, inklusive djupa regioner, är fMRI ensam inte specifikt för anfall. Hårbotten-EEG kan dock informera tolkningen av blodsyrenivåberoende (BOLD) aktiverings- eller deaktiveringsområden i fMRI, vilket ger en fMRI-teknik som är specifik för epilepsi. Således kan implementeringen av samtidig EEG-fMRI användas för att kartlägga spatiotemporala processer som är relevanta för att lokalisera både "var" och "när" av epileptiska händelser.
Förklaringar av hur man utför samtidig EEG-fMRI ges i tidigare studier 7,8,9,10. EEG-fMRI har dock underutnyttjats vid epilepsi, särskilt i kliniska miljöer. Det finns en studie som ger en generell procedur för EEG-fMRI-inspelningar, bakgrund och exempel på möjlig EEG-analys7. Dessutom har en studie som betonar hypnotisk induktion tillsammans med temperaturmätningar i samtidiga EEG-fMRI-inspelningar genomförts8. Vidare har en utvidgad EEG-fMRI-studie för att introducera en spatiotemporal och fMRI-begränsad EEG-bildmetod föreslagits 9,10. Dessutom har användningen av en koltrådslinga för att effektivt avlägsna artefakter från EEG-fMRI ansettsvara 10. Alla dessa studier misslyckas dock med att ta itu med utmaningar vid genomförande av EEG-fMRI-studier i en klinisk forskningsmiljö. I synnerhet begränsar användningen av EEG-taket genomförbarheten av dessa protokoll i kliniska miljöer, och detaljer om patienthantering saknas också. I denna studie tillhandahåller vi ett EEG-fMRI-registreringsprotokoll som kan användas i både kliniska och forskningsinställningar för patienter med epilepsi. Detta unika protokoll möjliggör en enkel patientövergång från en epilepsiövervakningsenhet (EMU) till skanningsrummet. Dessutom ger protokollet möjlighet att utöka sin tillämpning till postiktala periodinspelningar med epilepsipatienter. För EEG-fMRI är efterbehandling ett avgörande steg för att ta bort artefakter orsakade av MR-gradienter och fysiologiska artefakter, såsom de som är relaterade till hjärtslag. Därför tillhandahåller vi också steg-för-steg-procedurer för att ta bort EEG-artefakter med hjälp av en standardmallborttagningsmetod11 för klinisk granskning.

<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

Samtidig elektroencefalogram och funktionell magnetisk resonanstomografi (EEG-fMRI) är en unik kombinerad teknik som ger synergi vid förståelse och lokalisering av anfallsdebut vid epilepsi. Rapporterade experimentella protokoll för EEG-fMRI-inspelningar misslyckas dock med att ta upp detaljer om att utföra sådana procedurer på epilepsipatienter. Dessutom är dessa protokoll begränsade enbart till forskningsinställningar. För att fylla gapet mellan patientövervakning i en epilepsiövervakningsenhet (EMU) och forskning med en epilepsipatient introducerar vi ett unikt EEG-fMRI-registreringsprotokoll för epilepsi under interiktalperioden. Användningen av en MR-villkorad elektroduppsättning, som också kan användas i EMU för en samtidig EEG- och videoinspelning i hårbotten, möjliggör en enkel övergång av EEG-inspelningar från EMU till skanningsrummet för samtidiga EEG-fMRI-inspelningar. Detaljer om registreringsprocedurerna med denna specifika MR-villkorade elektroduppsättning tillhandahålls. Dessutom förklarar studien steg-för-steg EEG-bearbetningsprocedurer för att avlägsna bildartefakterna, som sedan kan användas för klinisk granskning. Detta experimentella protokoll främjar en ändring av den konventionella EEG-fMRI-registreringen för förbättrad tillämplighet i både kliniska (dvs. EMU) och forskningsinställningar. Dessutom ger detta protokoll potential att utöka denna modalitet till postiktala EEG-fMRI-inspelningar i klinisk miljö.

När en patient läggs in i EMU spelas en samtidig hårbotten EEG och video in. Ett syfte med EEG-övervakning av en neurolog är att utvärdera epileptiforma urladdningar, vilket potentiellt kan informera lokaliseringen av anfallsstarten. När extraordinär dynamik hos specifika EEG-kanaler särskiljs kan elektrodplatserna associeras med anfallslokalisering. Under den interictala perioden betraktas interictala epileptiforma urladdningar (IED), inklusive spikar och skarpa vågor, traditionellt som markörer för områden med epileptogenicitet. Dessutom kan de erhållna inspelningarna av interictal EEG-fMRI-data vara fördelaktiga för att förstå och lokalisera anfallen. För att validera detta EEG-fMRI-registrerings- och EEG-behandlingsprotokoll utvärderar vi EEG: s kvalitet genom att jämföra det efterbehandlade EEG med det från EMU, och vi bekräftar att samma urskiljbara EEG-egenskap observeras i båda fallen.
Fokal delta långsam aktivitet tyder vanligtvis på en underliggande hjärnstrukturell lesion eller ett område där neuronerna inte fungerar som förväntat, vilket ofta observeras efter stroke, huvudskador, hjärninfektioner eller demens. Det är dock inte ovanligt att patienter med fokal epilepsi uppvisar fokal deltaaktivitet nära eller på platsen för deras epileptogena zon. Dessutom, även om fokal deltaaktivitet är mindre specifik än IED, kan den specificera lokaliserad strukturell patologi som motsvarar anfallsstart vid epilepsi12. Dessutom motsvarar fokala interictala långsamma vågor i EEG fokal BOLD-aktivering på fMRI som matchar det epileptogena området hos patienter med partiell epilepsi13.
Det är anmärkningsvärt att vid epilepsi med temporallobstart är en typ av deltaaktivitet som kallas temporal intermittent rytmisk delta (TIRDA) ibland närvarande, och det anses vara en IED-ekvivalent14. Temporalt intermittent polymorft delta (TIPDA) anses däremot inte vara IED-ekvivalent15. I de bearbetade EEG-data finns tydliga fokala vänstertemporala långsamma vågor (TIPDA), vilket observeras från EEG som registrerats vid EMU (figur 7). Även om denna deltaaktivitet inte är IED-ekvivalent, föreslår den vänster temporal neuronal dysfunktion.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> Figur 1: Ett exempel på 32 elektrodval för samtidig EEG-fMRI-registrering. I kliniken anses 21 kanaler vanligtvis för EEG-övervakning. För att uppfylla ett minimalt antal elektroder för att utföra EEG-källavbildning (ESI) ingår ytterligare 11 kanaler för att täcka huvudet helt. Alla elektroder är guldkoppar för att undvika MR-effekter. I figuren används olika färger för att skilja olika elektroder, och färgerna matchar de fysiska kabelfärgerna. Varje rektangulär låda i botten indikerar en korsning som ska anslutas till en sele, som kommer att anslutas till en förstärkare för inspelning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> Figur 2: Elektrodplaceringar. (A) Placering av elektroderna i patientens hårbotten och (B) arrangemang av kabelkorsningarna. De vänstra bilderna i (A) och (B) ger en vy uppifrån och de högra bilderna ger en vy av patienten på vänster sida. De röda pilarna i (B) anger placeringen av gasbindor. Detta hjälper till att undvika avbildningsartefakter. Områdena inringade i blått i (B) visar hur kabelkorsningarna är ordnade. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> Figur 3: Anslutning av utrustning i övervakningsrummet . (A) En översikt över USB 2-adaptern, Syncbox och Triggerbox-anslutningen. Detaljerad bild av (B) USB 2-adaptern och Syncbox-kabelanslutningarna, (C) Syncbox- och fiberoptiska kabelanslutningen och (D) kabelanslutningarna i Triggerbox. Stjärnmärkena på (B), (C) och (D) visar platsen för USB-kablarna som ska anslutas till inspelningsdatorn. Ett schematiskt diagram över EEG-registreringssystemet och de anslutningar som krävs mellan hårdvaran finns i figur 1 i Mullinger et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> Figur 4: Anslutning av utrustning i skanningsrummet . (A) En översikt över anslutningen av EEG-förstärkare i skannern. (B) Lindade kablar från gränssnittsboxen för att ansluta EEG-elektroderna (den röda kabeln är för EKG-måttet). (C) Anslutning av gränssnittsboxen och EEG-förstärkaren och MR-säkra sandsäckar placerade för att minska MR-artefakter. (D) Anslutning av förstärkaren (överst) och batteriet (botten) och anslutning av fiberoptisk kabel från Syncbox i övervakningsrummet till förstärkaren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> Bild 5: Skärmbild av arbetsytans inställningar i EEG-inspelningsprogrammet. Antalet kanaler och samplingsfrekvensen kan ställas in under förstärkarinställningarna. Dessutom kan specifikationen för varje kanal ändras vid behov genom att klicka på tabellen längst ner. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> Bild 6: Pipeline för borttagning av EEG-artefakter med representativa exempel. De råa EEG-spåren visas längst ner till vänster. Det nedre mittdiagrammet visar EEG-spår efter applicering av MR-artefaktkorrigering och ett högpassfilter på 0,5 Hz på rå EEG. Det nedre högra diagrammet visar EEG-spår efter applicering av CB-artefaktkorrigering och ett hackfilter på 60 Hz på det bearbetade EEG. EEG-spåren visas i gemensamt markläge för att effektivt visualisera hur varje process påverkar varje inspelad kanal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> Figur 7: Jämförelse av det bearbetade EEG-EEG från en samtidig EEG-fMRI-registrering (vänster) och ett EEG registrerat vid EMU (höger). Den röda cirkeln indikerar fokala vänster temporala långsamma vågor vid samma kanaler. EEG-spåren visas i ett dubbelt bananformat, vilket traditionellt beaktas i kliniken. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>

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

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

Denna artikel beskriver inspelningsprocedurer för samtidig elektroencefalogram och funktionell magnetisk resonanstomografi (EEG-fMRI) som kan användas i både kliniska och forskningsinställningar. EEG-bearbetningsprocedurer för att ta bort bildartefakter för klinisk granskning ingår också. Denna studie fokuserar på exemplet epilepsi under interiktalperioden.

Utrustningsinstallation och artefaktborttagning för samtidig elektroencefalogram och funktionell magnetisk resonanstomografi för klinisk granskning vid epilepsi

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

I den här videon introducerar vi ett unikt EEG-fMRI-inspelningsprotokoll som kan användas i både klinik- och forskningsmiljöer. Samtidig EEG-fMRI är en teknik som ger synergi i förståelsen och lokaliseringen av anfallsdebut och epilepsi. Implementering av samtidig EEG-fMRI kan användas för att kartlägga de rumsliga temporala processerna av epileptiska händelser, vilket kan vägleda neurokirurgisk behandling för patienter med läkemedelsrefraktär epilepsi, vilket är upp till en tredjedel av patienterna med epilepsi.Börja med att markera elektrodpositioner på patientens hårbotten baserat på 10-20-systemet. Efter markering av elektrodplaceringspositioner, rengör patientens hårbotten med hudberedningsgel på gasväv. Placera ledande pasta på en elektrodkopp och fäst den vid patientens hårbotten, enligt kanalnamnet på elektrodkabeln.Efter att ha placerat den sista elektroden, säkra alla elektroder i hårbotten med lim på gasbindning. Ordna sedan alla elektrodkablar och placera kabelkorsningen långt från hårbotten genom att placera kuddar av gasväv på mitten av patientens huvud. Placera ett elastiskt huvudskydd för att säkra alla elektroder.Anslut selen till förstärkaren för att övervaka patientens EEG synkront med videoinspelningar. I övervakningsrummet ansluter du USB 2-adaptern till triggerboxsatsen med en kabel. Anslut sedan synkroniseringsboxen till USB-adaptern med en kabel och anslut ena änden av den fiberoptiska kabeln till synkboxen.Anslut en USB-portkabel från USB 2-adaptern till inspelningsdatorn och anslut en USB-portkabel från Sync Box till inspelningsdatorn. Anslut dessutom en USB-portkabel från triggerboxen till inspelningsdatorn och programvarulicensdongeln till inspelningsdatorn. Bekräfta utlösaranslutningen från skannern.Ställ in EEG-inspelningsförstärkaren och MR-slädsatsen inuti skannern i skanningsrummet. Anslut änden av den fiberoptiska kabeln i skanningsrummet till förstärkarens baksida och slå på förstärkaren. När installationen är klar i skanningsrummet, flytta till övervakningsrummet och öppna sedan EEG-inspelningsprogramvaran i inspelningsdatorn och skapa en arbetsyta genom att klicka på den nya arbetsytans meny under fliken Arkiv.Skanna förstärkaren genom att klicka på knappen Sök efter förstärkare och ställ in lämpliga parametrar, inklusive samplingsfrekvenser och låga och höga avstängningsfrekvenser för inspelning. Ställ in skannerparametrarna för fMRI. Stäng av skannerns heliumpump i skanningsrummet för att ytterligare minska införandet av artefakter i EEG-signalen.Överför patienten till skanningsväntrummet och förklara registreringsproceduren för patienten. Rengör patientens rygg och höger under vänster axel för EKG-blyplacering. Applicera en slipande elektrolytgel på EKG-ledningen och placera den på vänster baksida av patienten.Applicera tejp runt EKG-kabeln och kabeln för att minimera skanningsartefakter under inspelningen. Koppla bort EEG-selen och anslut kabelanslutningarna till gränssnittsboxen. Nästa i skanningsrummet, lägg ner patienten på skanningsbordet med huvudet i den öppna nedre halvan av huvudspolen.Applicera öronproppar för att minska skannerns buller och placera en kudde runt patientens huvud för att minimera artefakter för huvudrörelser. Anslut den övre halvan av huvudspolen för att stänga fågelburspolen runt patientens huvud. Justera sänghöjden.Anslut gränssnittsboxen till förstärkaren och placera MR-säkra sandsäckar runt kablarna. Nästa i övervakningsrummet, klicka på impedanskontrollknappen för att kontrollera impedansen hos EEG-elektroderna. Efter att ha bekräftat att patienten är redo för inspelningen, starta EEG-inspelningen genom att klicka på uppspelningsknappen.Kör fMRI-inhämtningssökningen. Öppna EEG-analysprogrammet. För MR-artefaktkorrigering, klicka på fliken Transformationer, sedan Speciell signalbehandling och MR-korrigering.I ett nyskapat fönster väljer du Använd markörer. Välj en utlösningssignal från skannern och klicka på Nästa. Välj interfolierade och Baserat på tid alternativ, sätt in tidsinformationen för utlösningssignalen och klicka på Nästa.Markera Aktivera baslinjekorrigering för Genomsnitt och avmarkera Beräkna baslinje över hela artefakten. Infoga start- och slutvärdena. Välj Använd beräkning av glidande medelvärde.Infoga det totala antalet intervall för glidande medelvärde. Kontrollera den vanliga användningen av alla kanaler för dåliga intervall och korrigering och klicka på Nästa. I följande fönster väljer du Använd alla kanaler för korrigering och klickar på Nästa.Markera Gör nedsampling och välj 500 hertz för en ny frekvens. Markera Använd lågpassfilter, välj Använd FIR-filter, sätt in 70 hertz för en avstängningsfrekvens och klicka på Nästa. Välj ett alternativ för Lagra korrigerade data.Klicka sedan på Slutför. För att tillämpa likströmsborttagning med ett högpassfilter, klicka på transformationen. Sedan fliken Datafiltrering och IIR-filter.Markera Aktiverad under Låg avstängning, sätt in en avstängningsfrekvens på 0,5 hertz. Välj filterordningen som två och klicka OK.To ta bort kardioballistiska artefakter, klicka på transformationerna och sedan på fliken Speciell signalbehandling och CB-korrigering. I fönstret som sedan öppnas väljer du Använd toppdetektering och markerar Halvautomatiskt läge.Under avsnittet Search Pulse Template infogar du Start på sekunder som 60 och Längd i sekunder som 20. Kontrollera sedan Markera hittad mall för att bekräfta att lämplig EKG-kanal har valts. Infoga parametrar för pulsfrekvens och korrelation och amplitud.Sätt in R för markeringspulser med våra toppmarkörer och klicka på Nästa. Markera Använd hela data för att beräkna tidsfördröjningen och infoga det totala antalet pulsintervall som används för genomsnitt. Under Korrigera följande kanaler flyttar du alla EEG-kanaler till den högra kolumnen, utom EKG-kanalen och klickar på Nästa.På nästa sida väljer du ett alternativ för Lagra korrigerade data som föredras och klickar på Slutför. Dra över tidsaxeln längst ner i navigeringsfältet och kontrollera var basmallens EKG är markerat med en blå skuggad ruta för att bekräfta att EKG: s basmall är korrekt markerad. I fönstret CB-korrigering interaktivt läge kontrollerar du varje markerat EKG genom att dubbelklicka på motsvarande rad i tabellen.Justera de identifierade toppplatserna efter behov genom att flytta de röda vertikala linjerna. När alla EKG har granskats klickar du på Slutför. För att applicera kraftledning och växelströmsbrusborttagning med ett hackfilter, klicka på fliken Transformation sedan Datafiltrering och IIR-filter.Kontrollera sedan Notch Enabled, välj Frekvens och klicka OK.In de bearbetade EEG-data, tydliga fokala vänstra temporala långsamma vågor är närvarande, vilket observeras från EEG som registrerats vid epilepsiövervakningsenheten. Vårt unika protokoll ger en smidig övergång för patienter med epilepsi från epilepsiövervakningsenheten till skanningsrummet, som kan förlängas ytterligare in i det postiktala fönstret.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Magnetic Resonance elastografi Metodik för utvärdering vävnadstekniska Construct tillväxt

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging

Magnetiskt Assisted Remote Controlled mikrokateter Tips Nedböjning under Magnetic Resonance Imaging

X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time

Universal Handhållna Tredimensionell optoakustisk Imaging Probe för djup vävnad Human angiografi och funktionella Prekliniska studier i realtid

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

Snabb Scan elektronspinnresonans öppnar nya vägar för Imaging fysiologiskt viktiga parametrar<em&gt; In Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Magnetisk levitation Tillsammans med Portable Imaging och analys for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition

Metabolt stöd av censurerade, levande hjärnans vävnader under magnetresonans mikroskopi förvärvet

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Optimerade inställningar och protokoll för magnetiska Domain Imaging med In Situ hysteres mätning

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Handhållna kliniska Photoacoustic Imaging System för realtid noninvasiv små djur Imaging

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, ...

Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

Magnetiska, akustiska och optiska trippelresponsiva mikrobubblor för magnetisk hypertermi och pothotothermal kombinationscancerbehandling

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Elektriska och magnetiska fältenheter för stimulering av biologiska vävnader

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...