同步脑电图和功能性磁共振成像的设备设置和伪影去除，用于癫痫临床审查
2023年6月23日
本文详细介绍了可用于临床和研究环境的同步脑电图和功能性磁共振成像（EEG-fMRI）记录程序。还包括用于去除成像伪影以进行临床审查的脑电图处理程序。本研究的重点是发作间期癫痫的例子。
在本视频中，我们介绍了一种独特的EEG-fMRI记录方案，可用于临床和研究环境。同步脑电图功能磁共振成像是一种在理解和定位癫痫发作和癫痫方面提供协同作用的技术。同步实施脑电图-功能磁共振成像可用于绘制癫痫事件的空间时间过程，这可以指导药物难治性癫痫患者的神经外科治疗，占癫痫患者的三分之一。
首先，根据 10-20 系统在患者头皮上标记电极位置。标记电极放置位置后，使用纱布上的皮肤制备凝胶清洁患者的头皮。将导电糊剂放在一个电极杯上，并按照电极电缆上的通道名称将其粘附在患者的头皮上。
放置最后一个电极后，用纱布上的胶水将所有电极固定在头皮上。然后排列所有电极电缆，并通过在患者头部中心放置纱布垫将电缆连接放置在远离头皮的地方。放置弹性头盖以固定所有电极。
将线束连接到放大器，以通过视频记录同步监测患者的脑电图。在监控室中，使用电缆将 USB 2 适配器连接到触发盒套件。然后用电缆将同步盒连接到USB适配器，并将光纤电缆的一端连接到同步盒。
将 USB 端口电缆从 USB 2 适配器连接到录制计算机，并将 USB 端口电缆从同步盒连接到录制计算机。此外，将 USB 端口电缆从触发盒连接到录制计算机，并将软件许可证加密狗连接到录制计算机。确认扫描仪的触发器连接。
在扫描室中，在扫描仪内设置脑电图记录放大器和MR雪橇套件。将扫描室中光缆的末端连接到放大器的背面，然后打开放大器。在扫描室中完成设置后，移至监控室，然后在记录计算机中打开脑电图记录软件，然后单击"文件"选项卡下的新工作区菜单创建工作区。
通过单击扫描放大器按钮扫描放大器并设置适当的参数，包括采样率以及用于记录的低截止频率和高截止频率。设置功能磁共振成像的扫描仪参数。关闭扫描室中的扫描仪氦气泵，以进一步减少将伪影引入脑电图信号。
将患者转移到扫描候诊室，并向患者解释记录程序。清洁患者的背部和左肩下方，以放置心电图导联线。在心电图导联线上涂抹研磨性电解质凝胶，并将其放在患者的左侧背部。
在心电图导联和电缆周围贴上胶带，以尽量减少记录过程中的扫描伪影。断开 EEG 线束并将电缆接头连接到接口盒。接下来在扫描室中，将患者放在扫描台上，头部位于头部线圈的下半部分。
使用耳塞以减少扫描仪的噪音，并在患者头部周围放置一个垫子，以尽量减少头部运动伪影。连接头部线圈的上半部分，以关闭患者头部周围的鸟笼线圈。调整床的高度。
将接口盒连接到放大器，并将 MR 安全沙袋放在电缆周围。接下来在监测室中，单击阻抗检查按钮以检查EEG电极的阻抗。确认患者已准备好进行记录后，单击播放按钮开始脑电图记录。
运行功能磁共振成像采集扫描。打开脑电图分析软件。对于 MR 伪影校正，请单击"转换"，然后单击"特殊信号处理和 MR 校正"选项卡。
在新创建的窗口中，选择使用标记。从扫描仪中选择触发信号，然后单击下一步。选择交错和基于时间选项，插入触发信号的时间信息，然后单击下一步。
选中"为平均值启用基线校正"，并取消选中"整个项目的计算基线"。插入开始值和结束值。选择使用滑动平均计算。
插入滑动平均值的区间总数。检查所有通道的常用间隔和校正错误，然后单击下一步。在以下窗口中，选择使用所有通道进行校正，然后单击下一步。
选中执行缩减采样并选择 500 赫兹作为新频率。选中应用低通滤波器，选择使用 FIR 滤波器，插入 70 赫兹作为截止频率，然后单击下一步。选择一个"存储更正的数据"选项。
然后单击完成。要通过高通滤波器应用直流电去除，请单击转换。然后 数据过滤 和 IIR 过滤器选项卡。
选中"低截止频率"下的"启用"，插入 0.5 赫兹的截止频率。选择两个滤波器顺序，然后单击 OK.To 删除有氧弹道伪影，单击转换，然后单击特殊信号处理和 CB 校正选项卡。在随后打开的窗口中，选择使用峰值检测并选中半自动模式。
在"搜索脉冲模板"部分下，将"开始"（以秒为单位）"插入为 60，将"长度（秒）"插入为 20。然后检查标记找到的模板以确认选择了适当的心电图通道。插入脉冲速率、相关和振幅的参数。
插入 R 表示使用我们的峰值标记标记脉冲，然后单击下一步。选中使用整个数据计算时间延迟并插入用于平均值的脉冲间隔总数。在"正确跟随通道"下，将所有 EEG 通道移动到右列（ECG 通道除外），然后单击"下一步"。
在下一页上，选择一个"存储更正的数据"选项作为首选，然后单击"完成"。在导航栏底部的时间轴上滑动，并检查基本模板ECG的位置，并用蓝色阴影框突出显示，以确认ECG的基本模板已正确标记。在CB矫正交互模式窗口中，通过双击表中的相应行来检查每个标记的ECG。
根据需要通过移动红色垂直线来调整检测到的峰值位置。检查完所有心电图后，单击"完成"。要通过陷波滤波器应用电源线和交流噪声消除，请单击转换，然后单击数据过滤和IIR滤波器选项卡。
然后选中Notch Enabled，选择Frequency并单击 OK.In 处理后的脑电数据，存在清晰的焦点左颞慢波，这是从癫痫监测单元记录的脑电图中观察到的。我们独特的方案为癫痫患者提供了从癫痫监测单元到扫描室的平稳过渡，扫描室可以进一步扩展到发作后窗口。
概述
本文介绍了一种同步脑电图和功能性磁共振成像（EEG-fMRI）记录的详细协议，适用于临床和研究环境。重点是癫痫发作间期，强调EEG处理程序以消除成像伪影。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 临床研究
- 成像技术
背景
- 同步EEG-fMRI增强了对癫痫发作起始的理解。
- 它有助于定位癫痫事件。
- 这种技术对于药物治疗无效的癫痫患者至关重要。
- 多达三分之一的癫痫患者可能从这种方法中受益。
研究目的
- 建立标准化EEG-fMRI记录协议。
- 改进伪影去除以获得准确的临床审查。
- 为癫痫治疗的神经外科手术计划提供便利。
使用的方法
- 使用10-20系统在头皮上标记电极位置。
- 使用导电膏并用胶水固定电极。
- 将EEG设备连接到MRI扫描仪以进行同步记录。
- 在EEG分析过程中实施伪影校正程序。
主要结果
- 成功设置EEG-fMRI记录协议。
- 有效去除EEG信号中的MR伪影。
- 提高癫痫活动映射的准确性。
- 为神经外科干预提供了更好的指导。
结论
- EEG-fMRI协议适用于临床和研究应用。
- 伪影校正对于可靠的EEG数据至关重要。
- 这种方法可以显著受益于癫痫管理。
常见问题
Executive Industry Relevance
Simultaneous EEG-fMRI with artifact removal enables precise localization of epileptic activity, supporting translational research and clinical review in neurology. This protocol bridges research and clinical workflows, enhancing predictive confidence in seizure onset mapping and supporting risk-adjusted decisions for neurosurgical intervention. The approach strengthens portfolio value by enabling standardized, reproducible data acquisition across discovery and clinical settings.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neural pathways implicated in epilepsy for mechanistic de-risking.
- Supports functional target validation by correlating electrophysiological and hemodynamic signals.
- Facilitates predictive confidence in identifying seizure onset zones for translational research.
Screening & Assay Development
- Prepares validated neurophysiological systems for downstream compound screening or biomarker studies.
- Standardizes artifact removal to ensure reproducibility and quantitative EEG outputs.
- Enables reliable evaluation of interventions targeting epileptic networks.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant systems by capturing interictal and potential postictal brain activity.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation by supporting both EMU and MRI workflows.
- De-risks translational advancement by ensuring artifact-free, clinically reviewable data.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates from early discovery through translational research, supporting both hypothesis testing and clinical review in epilepsy.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on seizure localization and neural network involvement.
- Screening: Delivers reproducible, artifact-corrected EEG-fMRI data for quantitative analysis.
- Analytics: Provides synchronized electrophysiological and imaging readouts for robust statistical comparison.
- Translational Research: Bridges EMU and MRI workflows, supporting biomarker alignment and clinical applicability.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized protocol adaptable across research and clinical environments.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in epilepsy research.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and scalability of neuroimaging workflows.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for neuromodulatory or pharmacological interventions.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of epilepsy research and clinical programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EEG-fMRI setup and artifact correction procedures.
- Needs MR-conditional electrode sets and compatible EEG-fMRI instrumentation.
- Demands cross-team standardization for data acquisition and processing.
- Adaptable to both EMU and MRI environments for flexible deployment.
- Artifact removal is essential for clinical review and translational reliability.
