Name: てんかんの臨床レビューのための脳波と機能的磁気共鳴画像の同時診断のための機器のセットアップとアーチファクト除去 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-23T14:15:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: 学ぶてんかんの臨床レビューのための脳波と機能的磁気共鳴画像の同時診断プロトコル。アーティファクト除去を含む標準化された記録手法により、発作部位の特定精度を向上させ、神経外科手術計画を支援します。

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この作業は、医学部アライアンスイニシアチブの一環として、医学部、研究担当副学長、英国ヘルスケア、およびケンタッキー大学の電気およびコンピューター工学部から提供されたJihye Bae博士のスタートアップ資金によって部分的にサポートされました。著者らは、記録を行ったボランティア参加者とてんかん-神経画像研究アライアンスチームのメンバー、特にアライアンスチームを率いてくれたブライアンゴールド博士、研究メンターシップを提供してくれたスリダールサンダーラム博士、患者のケアと管理を担当したスーザンV.ホラーとエミリーアッシュクラフトに感謝します。

<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/pubmed?term=((Estimation+of+the+burden+of+active+and+life-time+epilepsy%3A+a+meta-analytic+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Early+Identification+of+refractory+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Combined+EEG+and+fMRI+studies+of+human+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22International+Review+of+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Combining+EEG+and+fMRI+in+the+study+of+epileptic+discharges%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Contribution+of+EEG%2FfMRI+to+the+definition+of+the+epileptic+focus%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Electroencephalography-functional+magnetic+resonance+imaging+of+epileptiform+discharges%3A+Noninvasive+investigation+of+the+whole+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Best+current+practice+for+obtaining+high+quality+EEG+data+during+simultaneous+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Method+for+simultaneous+fMRI%2FEEG+data+collection+during+a+focused+attention+suggestion+for+differential+thermal+sensation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Concurrent+EEG+and+functional+MRI+recording+and+integration+analysis+for+dynamic+cortical+activity+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Reliable+acquisition+of+electroencephalography+data+during+simultaneous+electroencephalography+and+functional+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((A+method+for+removing+imaging+artifact+from+continuous+EEG+recorded+during+functional+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((EEG+in+the+diagnosis%2C+classification%2C+and+management+of+patients+with+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurology%2C+Neurosurgery%2C+and+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Continuous+EEG-fMRI+in+patients+with+partial+epilepsy+and+focal+interictal+slow-wave+discharges+on+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Temporal+intermittent+rhythmic+delta+activity+%28TIRDA%29+in+the+diagnosis+of+complex+partial+epilepsy%3A+sensitivity%2C+specificity+and+predictive+value%5BTitle%5D)+AND+%22The+Canadian+Journal+of+Neurological+Sciences%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Significance+of+interictal+temporal+lobe+delta+activity+for+localization+of+the+primary+epileptogenic+region%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Association+of+EEG-fMRI+responses+and+outcome+after+epilepsy+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Has+recording+of+seizures+become+obsolete%5BTitle%5D)+AND+%22Revue+Neurologique%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Standardized+low-resolution+brain+electromagnetic+tomography+%28sLORETA%29%3A+technical+details%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+and+Findings+in+Experimental+and+Clinical+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Review+on+solving+the+forward+problem+in+EEG+source+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroengineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Brainstorm%3A+a+user-friendly+application+for+MEG%2FEEG+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+Intelligence+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Estimating+the+spatial+Nyquist+of+the+human+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%2C+Instruments%2C+%26+Computers%22%5BJournal%5D)">Estimating the spatial Nyquist of the human EEG.</a> Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 30, 8-19 (1998).</li>
<li>Michel, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+source+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((EEG-informed+fMRI%3A+A+review+of+data+analysis+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((EEG+topography+and+tomography+%28LORETA%29+in+the+classification+and+evaluation+of+the+pharmacodynamics+of+psychotropic+drugs%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+EEG+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Influence+of+midazolam+premedication+on+intraoperative+EEG+signatures+in+elderly+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Spatial-temporal+patterns+of+electrocorticographic+spectral+changes+during+midazolam+sedation%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Comparison+of+local+spectral+modulation%2C+and+temporal+correlation%2C+of+simultaneously+recorded+EEG%2FfMRI+signals+during+ketamine+and+midazolam+sedation%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">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>

著者らは、この研究は、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で実施されたと宣言しています。

この実験プロトコルは、てんかん患者のEMUからスキャンルームへのスムーズな移行を提供し、臨床および研究環境で使用できるようにするという点でユニークです。FDA承認のMR条件付き電極の使用は、EMUで過ごした時間中の臨床記録と、患者から頭皮電極を取り外したり交換したりすることなくMRIに安全に転送するために不可欠なコンポーネントです。EMUでは、MR条件付き電極がアンプに接続され、ビデオと脳波を同時に監視できます。EEG-fMRI記録の場合、MR条件付きEEGアンプとMRIスキャナーを20チャンネルヘッドコイルとともに使用でき、電極セットと接続ワイヤのサイズに対応します。てんかん患者で同時EEG-fMRI記録を実施する前に、すべての機器の適切な動作を確認し、必要な各ステップに精通するために、健康な被験者によるテストランを強くお勧めします。
さらに、チームの具体的な組織化と患者の慎重な選択もこのプロトコルで重要な役割を果たします。臨床と研究の両方の環境で実行可能であるためには、てんかん専門医、看護スタッフ、EEG技術者、およびエンジニアの構造化されたチームが必要です。患者の選択については、上記の包含および除外基準をしっかりと考慮する必要があります。
さらに、脳波情報に基づくfMRI分析を実施する場合、fMRIの対応する大胆な変化を導くために、脳波の重要な特徴の明確な存在が存在しなければならないことに対処することが重要です。したがって、EEG-fMRI記録を行う際には、以前に目標EEGの特徴を示した患者を考慮することが重要です。てんかん患者の間欠期間中、異常でありてんかん誘発性の可能性を示唆するIEDは、この例にはこの症例が含まれていないにもかかわらず、BOLD変化16を参照するためのよく知られたEEG機能です。発作間EEG-fMRI記録でIEDを取得することを目標とする場合、実験者は、スキャンセッション中に十分なてんかん様放電を確保するために、頭皮EEGによって観察される頻繁なIED(少なくとも3つのIED /時間)の患者を考慮する必要があります。IEDの数は、EMUのEEGモニタリングから、または被験者の以前のEEG記録に見られるIED周波数が存在する場合は参照から決定できます。得られた間脳波-fMRIデータの記録は、発作開始ゾーン17の理解と潜在的に局在化に利益をもたらす可能性があります。
アーティファクト除去ステップを処理した後にクリーンなEEGが得られたら、さらなるEEG分析を適用することができる。例えば、脳波源イメージング(ESI)は、標準化された低解像度脳電磁断層撮影(sLORETA)18 を適用して、皮質表面上の脳の対応する電気的活動を推定することによって得ることができる。推定された情報源は、境界要素法19を用いて患者のMRIから作成された頭部、外側頭蓋骨、内側頭蓋骨、および皮質層に基づいて計算されたリードフィールドマトリックスを反転することによって得ることができる。EEGソースイメージングを取得するための公開されているツールボックスは多数あり、Brainstormは一般的に使用されているMATLABベースのツールボックスの1つです20。
処理されたEEGを使用してESIを検討する場合、電極の総数とその分布を慎重に考慮して、頭部全体を合理的にカバーできるようにする必要があります。ESIの実装に必要な電極の最小数は32チャネル21,22であり、臨床現場で使用される標準の電極数よりも多くなっています。したがって、適度な間隔で頭全体を覆うために、追加のチャネルを含めることをお勧めします。この研究におけるチャネル選択には、EEGモニタリングのためにクリニックで従来使用されていた21チャネルと、頭部全体を覆う11の追加チャネルが含まれます(図1)。
ここでは、fMRI分析の詳細は、私たちの研究の範囲外であるため、含めません。しかしながら、可能な方向は、脳波インフォームドfMRI分析23である。たとえば、IEDの発生時刻をイベントトリガーとして保存してfMRIと相関させることができ、日常的なイベント関連のfMRI分析につながる可能性があります。この場合、一般化線形モデル分析を使用して、IED時のfMRI信号の変化を示す脳領域を見つけることができます。
最近発表された研究10 では、より堅牢なアーティファクト除去技術が必要な場合にカーボンワイヤーループシステムを使用できることが示されていることを指摘します16。しかし、我々の実験環境におけるカーボンワイヤループシステムとMR条件付き電極との統合はまだ検討されていないことを認識したい。
この研究は特にてんかんの間期に焦点を当てていますが、同時EEG-fMRIのために導入されたプロトコルは、発作期または発作後期にさらに拡張することができます。ただし、カスタマイズされた設定を検討する場合は、特定の考慮事項に従う必要があります。発作後の段階では、MRIに搬送される前に患者にベンゾジアゼピンを投与することが重要な懸念事項として認識されています。脳波の周波数分析に関しては、ベンゾジアゼピンが必ずしも特定の周波数帯域を変化させるとは限らないことが報告されており24,25、わずかな変化の場合、これらは体性感覚運動領域26または前頭葉27に限定されます。さらに、同時EEG-fMRIに関して、デルタEEG-BOLD相関は、生理食塩水注射による対照と比較して、ベンゾジアゼピン注射後に変化を示さなかった27。BOLD信号は、ヘッシェル回と補助運動領域の小さな領域でのみ減少しました。

てんかんは世界中で約7,000万人を苦しめています1。コントロール不良のてんかんの150人に1人が、毎年てんかんの突然の予期せぬ死(SUDEP)に屈しています。さらに、てんかん症例の約30%〜40%は医学的管理に難治性です2。切除、切断、または神経調節の形での脳神経外科治療は、難治性てんかん患者の人生を変える、命を救う手段になる可能性があります。
脳波と機能的磁気共鳴画像法(EEG-fMRI)は、脳活動を非侵襲的に測定する独自の複合技術であり、てんかんの発作発症の理解と局在化に役立っています3,4,5,6。頭皮EEGは、発作開始ゾーンを側方化および局在化するために使用できますが、深部てんかん発生源の評価に関する機能が限られているため、空間分解能は比較的低くなります。fMRIは深部を含む脳全体の空間分解能が良好ですが、fMRIだけでは発作に特異的ではありません。ただし、頭皮EEGは、fMRIの血中酸素濃度依存性(BOLD)活性化または不活性化領域の解釈を通知できるため、てんかんに特異的なfMRI技術が生成されます。したがって、同時EEG-fMRIの実装は、てんかんイベントの「どこで」と「いつ」の両方の位置を特定することに関連する時空間プロセスをマッピングするために使用できます。
EEG-fMRIの同時実施方法の説明は、以前の研究7、8、9、10で提供されています。しかし、EEG-fMRIはてんかん、特に臨床現場ではあまり活用されていません。EEG-fMRI記録の一般的な手順、背景、および可能なEEG分析の例を提供する研究が存在します7。また、脳波-fMRI同時記録における温度測定とともに催眠誘導を重視した研究が実施されています8。さらに、時空間およびfMRI制約付き脳波源イメージング法を導入するための拡張EEG-fMRI研究が提案されています9,10。さらに、EEG-fMRIからアーチファクトを効果的に除去するためのカーボンワイヤーループの使用が検討されています10。しかし、これらの研究はすべて、臨床研究環境でEEG-fMRI研究を実施する際の課題に対処できていません。特に、EEGキャップの使用は、臨床現場でのこれらのプロトコルの実現可能性を制限し、患者管理に関する詳細も欠落しています。この研究では、てんかん患者の臨床と研究の両方の設定で使用できるEEG-fMRI記録プロトコルを提供します。この独自のプロトコルにより、てんかんモニタリングユニット(EMU)からスキャンルームへの患者の移行が容易になります。さらに、このプロトコルは、てんかん患者の発作後期間の記録への適用を拡大する可能性を提供します。EEG-fMRIの場合、MRI勾配によって引き起こされるアーチファクトや心拍に関連するものなどの生理学的アーチファクトを除去するための重要なステップは後処理です。したがって、臨床レビューのための標準的なテンプレート除去方法11を使用してEEGアーチファクトを除去するための段階的な手順も提供します。

<table><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>ECG電極用導電性ゲル。</td></tr><tr><td>BrainAmp MR plus 32チャンネル</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>脳波解析ソフトウェア。</td></tr><tr><td>BrainVisionインターフェースボックス32入力</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>BVI-32</td><td></td></tr><tr><td>BrainVisionレコーダーライセンスとドングル</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-170-3000</td><td></td></tr><tr><td>BrainVisionレコーダー バージョン1.23.0003</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td>EEG記録ソフトウェア。</td></tr><tr><td>コロディオン(非フレキシブル)</td><td>Mavidon</td><td></td><td>Glueで脳波電極を固定します。</td></tr><tr><td>光ファイバーケーブル(30m 1ライン)</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 は、てんかんモニタリングユニット(EMU)の滞在期間が重複/閉鎖する複数の被験者を管理する場合に推奨されます。</td></tr><tr><td>ゴールドカップ電極</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>GCE-EKG</td><td></td></tr><tr><td>ハーネス, 32 リード, 再利用可能な</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>HAR-32</td><td>2+ アイテムは、重複/終了期間が &nbsp;てんかんモニタリングユニット(EMU)の滞在。</td></tr><tr><td>MRスレッドキットには、長さ100%および75%の長さのベースプレート、各ベースプレート用のロープロファイル(3cm)ブロック脚、ランプ、ストラップシステムが含まれ、ハンドで構成</td>されました <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>てんかんモニタリングユニット(EMU)での脳波モニタリングに使用されるソフトウェア。</td></tr><tr><td>Nuprep Skin Prep Gel</td><td>Weaver and Co.</td> (ニュープレップ スキン プレップ ジェル ウィーバー アンド カンパニー)<td></td><td></td></tr><tr><td>消耗品(ゲル、シリンジ、ディスペンシングチップ、接着剤ワッシャーなど)を含むパッシブスターターセットで、すぐにデータを取得</td>可能 <td>Brain Products GmbH</td><td>S-C-5303</td><td></td></tr><tr><td>SyncBox compl. 位相同期記録用エクステンションボックス</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>MRIスキャナーに使用するソフトウェアです。</td></tr><tr><td>テン20導電性神経診断電極ペースト</td><td>ウィーバーアンドカンパニー</td><td></td><td>EEG電極用の導電性ゲル。</td></tr><tr>BrainAmp <td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-110-9010</td> Triggerbox<td>用TriggerBox</td><td>キット;このキットは、スキャナーからトリガー幅を広げて、トリガー信号をBrainVision Recorderで適切に検出できるようにすることができます。スキャナーが提供するトリガー信号の特性によっては、このキットが必要ない場合があります。</td></tr><tr><td>Xltek EMU40EXアンプ</td><td>Natus</td><td></td><td>てんかんモニタリングユニット(EMU)で使用されるアンプです。</td></tr></tbody></table>

てんかんの臨床レビューのための脳波と機能的磁気共鳴画像の同時診断のための機器のセットアップとアーチファクト除去

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

脳波と機能的磁気共鳴画像法(EEG-fMRI)の同時比較技術は、てんかんの発作発症の理解と局在化に相乗効果をもたらす独自の複合技術です。しかし、EEG-fMRI記録のための報告された実験プロトコルは、てんかん患者に対するそのような手順の実施に関する詳細に対処していない。さらに、これらのプロトコルは研究環境のみに限定されています。てんかんモニタリングユニット(EMU)での患者モニタリングとてんかん患者を対象とした研究の実施との間のギャップを埋めるために、間期間のてんかんの独自のEEG-fMRI記録プロトコルを導入します。頭皮脳波とビデオの同時記録のためにEMUでも使用できるMR条件付き電極セットを使用することで、脳波記録をEMUからスキャンルームに簡単に移行して、脳波-fMRIを同時に記録することができます。この特定のMR条件付き電極セットを使用した記録手順の詳細が提供されます。さらに、この研究では、臨床レビューに使用できる画像アーチファクトを除去するための段階的なEEG処理手順について説明しています。この実験プロトコルは、従来のEEG-fMRI記録の修正を促進し、臨床(すなわち、EMU)と研究環境の両方での適用性を高めます。さらに、このプロトコルは、このモダリティを臨床現場での発作後のEEG-fMRI記録に拡張する可能性を提供します。

患者がEMUに入院すると、頭皮の脳波とビデオが同時に記録されます。神経内科医によるEEGモニタリングの目的の1つは、てんかん様放電を評価することであり、これは発作発症の局在を潜在的に知らせることができる。特定のEEGチャネルの異常なダイナミクスが区別されると、電極の位置は発作の局在化と関連し得る。発作期の間隙期には、スパイクや鋭い波を含む発作間性てんかん様放電(IED)は、伝統的にてんかん原性の領域のマーカーと見なされています。さらに、得られた発作間EEG-fMRIデータの記録は、発作を理解し、局在化するのに有利であり得る。この脳波-fMRI記録と脳波処理プロトコルを検証するために、後処理された脳波とEMUの脳波を比較することで脳波の質を評価し、両方の場合に同じ識別可能な脳波特性が観察されることを確認します。
焦点デルタの遅い活動は、通常、脳卒中、頭部外傷、脳感染症、または認知症の後にしばしば観察される、根底にある脳構造病変またはニューロンが期待どおりに機能していない領域を示唆しています。しかし、限局性てんかんの患者がてんかん原性ゾーンの近くまたは部位で限局性デルタ活性を示すことは珍しくありません。さらに、病巣デルタ活性はIEDsよりも特異的ではないが、てんかんにおける発作発症に対応する限局性の構造病理を特定することができる12。さらに、EEGの焦点中間発作性徐波は、部分てんかん患者のてんかん原性領域と一致するfMRIでの焦点BOLD活性化に対応します13。
側頭葉発症てんかんでは、側頭間欠性リズミカルデルタ(TIRDA)と呼ばれるデルタ活動の一種が存在することがあり、IEDと同等のものと見なされることは注目に値します14。それどころか、時間的断続的多型デルタ(TIPDA)は、IEDに相当する15とは見なされません。処理された脳波データには、EMUで記録された脳波から観測される明確な焦点左側頭徐波(TIPDA)が存在します(図7)。このデルタ活性はIEDと同等ではありませんが、左側頭神経機能障害を示唆しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> 図1:脳波-fMRI同時記録のための32種類の電極選択の例。 クリニックでは、EEGモニタリングのために21チャンネルが一般的に考慮されています。EEGソースイメージング(ESI)を行うための最小数の電極を満たすために、頭部を完全にカバーするために11の追加チャネルが含まれています。すべての電極は、MR効果を避けるためにゴールドカップです。図では、異なる電極を区別するために異なる色が使用されており、色は物理的なケーブルの色と一致しています。下部の各長方形のボックスは、ハーネスに接続される1つのジャンクションを示しており、ハーネスは録音のためにアンプに接続されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> 図2:電極の配置。 (A)患者の頭皮への電極の配置、および(B)ケーブル接合部の配置。(A)と(B)の左側の画像は上正面図を提供し、右側の画像は患者の左側の画像を提供します。(B)の赤い矢印はガーゼパッドの配置を示す。これにより、イメージングのアーチファクトを回避できます。(B)の青色で丸で囲んだ部分は、ケーブルジャンクションの配置を示しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> 図3:監視室の機器接続 。 (A)USB 2アダプター、シンクボックス、トリガーボックスの接続の概要。(B)USB 2アダプターとシンクボックスケーブル接続、(C)シンクボックスと光ファイバーケーブル接続、および(D)トリガーボックスのケーブル接続の詳細図。(B)、(C)、(D)の星印は、録画PCに接続するUSBケーブルの位置を示しています。EEG記録システムとハードウェア間で必要な接続の概略図は、Mullingerらの図1に提供されています7。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> 図4:スキャンルームの機器接続 。 (A)スキャナー内のEEGアンプ接続の概要。(B)EEG電極を接続するためにインターフェースボックスからケーブルを巻き付けます(赤いケーブルはECG測定用です)。(C)インターフェースボックスとEEGアンプの接続、MRアーティファクトを低減するために配置されたMR安全土嚢。(D)アンプ(上)とバッテリー(下)の接続、および監視室のシンクボックスからアンプへの光ファイバーケーブルの接続。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> 図5:EEG記録ソフトウェアのワークスペース設定のスクリーンショット。 チャンネル数とサンプリングレートは、アンプ設定で設定できます。さらに、各チャンネルの仕様は、必要に応じて、下部の表をクリックして変更できます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> 図6:代表的な例を含むEEGアーティファクト除去パイプライン。 生の脳波トレースは左下に表示されます。下の中央のプロットは、生のEEGにMRアーチファクト補正と0.5Hzのハイパスフィルターを適用した後のEEGトレースを示しています。右下のプロットは、処理された脳波にCBアーチファクト補正と60Hzのノッチフィルターを適用した後の脳波トレースを示しています。EEGトレースはコモングラウンドモードで表示され、各プロセスが記録された各チャネルにどのように影響するかを効果的に視覚化します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> 図7:脳波-fMRI同時記録(左)とEMUで記録した脳波(右)で処理した脳波の比較。 赤い円は、同じチャンネルでの焦点左側頭遅波を示します。EEGトレースは、伝統的に診療所で考慮されているダブルバナナ形式で表示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>

この記事では、臨床と研究の両方の設定で使用できる脳波と機能的磁気共鳴画像(EEG-fMRI)の同時記録手順について詳しく説明します。臨床レビューのために画像アーチファクトを除去するためのEEG処理手順も含まれています。本研究は,間期におけるてんかんの例に着目した。

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

このビデオでは、クリニックと研究の両方の設定で使用できる独自のEEG-fMRI記録プロトコルを紹介します。同時脳波-fMRIは、発作発症とてんかんの理解と局在化に相乗効果をもたらす技術です。同時EEG-fMRIの実装は、てんかんイベントの空間的時間的プロセスをマッピングするために使用でき、てんかん患者の最大3分の1である投薬難治性てんかん患者の脳神経外科治療を導くことができます。まず、10-20システムに基づいて患者の頭皮の電極位置に印を付けます。電極の配置位置をマークした後、ガーゼ上の皮膚準備ジェルを使用して患者の頭皮を洗浄します。1つの電極カップに導電性ペーストを置き、電極ケーブルのチャネル名に従って患者の頭皮に接着します。最後の電極を配置した後、ガーゼの接着剤ですべての電極を頭皮に固定します。次に、すべての電極ケーブルを配置し、患者の頭の中心にガーゼのパッドを置いて、ケーブル接合部を頭皮から遠くに配置します。弾性ヘッドカバーを配置して、すべての電極を固定します。ハーネスをアンプに接続して、患者の脳波をビデオ録画と同期して監視します。監視室で、USB 2アダプターをトリガーボックスキットにケーブルで接続します。次に、同期ボックスをケーブルでUSBアダプターに接続し、光ファイバーケーブルの一方の端を同期ボックスに接続します。USB 2 アダプターからレコーディング コンピューターに USB ポート ケーブルを接続し、同期ボックスからレコーディング コンピューターに USB ポート ケーブルを接続します。さらに、トリガーボックスからレコーディングコンピュータにUSBポートケーブルを接続し、ソフトウェアライセンスドングルをレコーディングコンピュータに接続します。スキャナーからトリガー接続を確認します。スキャンルームでは、スキャナー内に脳波記録アンプとMRスレッドキットを設置します。スキャンルームの光ファイバーケーブルの端をアンプの背面に接続し、アンプの電源を入れます。スキャンルームでのセットアップが完了したら、モニタリングルームに移動し、レコーディングコンピューターでEEGレコーディングソフトウェアを開き、[ファイル]タブの新しいワークスペースメニューをクリックしてワークスペースを作成します。スキャン ampリファイア ボタンをクリックしてアンプをスキャンし、サンプリングレートや録音用の低カットオフ周波数と高カットオフ周波数などの適切なパラメーターを設定します。fMRIのスキャナーパラメータを設定します。スキャンルームのスキャナーヘリウムポンプのスイッチを切り、EEG信号へのアーチファクトの導入をさらに減らします。患者をスキャン待合室に移し、記録手順を患者に説明します。ECGリードを配置するために、患者の背中と左肩のすぐ下を清掃します。ECGリードに研磨電解質ゲルを塗布し、患者の左背面に置きます。ECGリードとケーブルの周りに粘着テープを貼って、記録中のスキャンアーティファクトを最小限に抑えます。EEGハーネスを外し、ケーブルジャンクションをインターフェースボックスに接続します。次にスキャンルームで、ヘッドコイルの下半分を開いた状態で患者をスキャンテーブルに置きます。耳栓をしてスキャナーのノイズを減らし、患者の頭の周りにクッションを置いて頭の動きのアーチファクトを最小限に抑えます。ヘッドコイルの上半分を接続して、患者の頭の周りの鳥かごコイルを閉じます。ベッドの高さを調整します。インターフェースボックスをアンプに接続し、MR安全土嚢をケーブルの周りに配置します。次にモニタリング室で、インピーダンスチェックボタンをクリックしてEEG電極のインピーダンスを確認します。患者が記録の準備ができていることを確認したら、再生ボタンをクリックしてEEG記録を開始します。fMRI取得スキャンを実行します。脳波解析ソフトウェアを開きます。MRアーティファクト補正の場合は、「変換」、「特殊信号処理およびMR補正」タブの順にクリックします。新しく作成したウィンドウで、[マーカーを使用] を選択します。スキャナーからトリガー信号を選択し、[次へ]をクリックします。インターリーブと時間に基づくオプションを選択し、トリガー信号の時間情報を挿入して、[次へ]をクリックします。[平均のベースライン補正を有効にする] をオンにし、[成果物全体のベースラインの計算] をオフにします。開始値と終了値を挿入します。[スライド平均計算を使用] を選択します。スライディング平均の間隔の合計数を挿入します。すべてのチャネルの共通使用で不適切な間隔と修正を確認し、[次へ]をクリックします。次のウィンドウで、「すべてのチャンネルを補正に使用」を選択し、「次へ」をクリックします。[ダウンサンプリングを行う] をオンにして、新しい周波数として 500 ヘルツを選択します。[ローパス フィルタの適用] をオンにし、[FIR フィルタを使用] を選択し、カットオフ周波数として 70 ヘルツを挿入して、[次へ] をクリックします。[修正されたデータの保存] オプションを 1 つ選択します。次に、[完了] をクリックします。ハイパスフィルターによる直流除去を適用するには、変換をクリックします。次に、[データフィルタリング]タブと[IIRフィルター]タブ。[低カットオフ] の [有効] にチェックを入れ、0.5 ヘルツのカットオフ周波数を挿入します。フィルターの順序を2つとして選択し、OK.To カーディオ弾道アーティファクトを削除し、[変換]、[特殊信号処理およびCB補正]タブの順にクリックします。その後に開いたウィンドウで、[ピーク検出を使用]を選択し、[半自動モード]をオンにします。[パルステンプレートの検索]セクションで、[秒単位の開始]を60、[秒単位の長さ]を20と入力します。次に、[見つかったテンプレートをマーク]をチェックして、適切なECGチャネルが選択されていることを確認します。脈拍数と相関および振幅のパラメータを挿入します。ピークマーカーでマークパルスのRを挿入し、[次へ]をクリックします。[データ全体を使用] をオンにして時間遅延を計算し、平均に使用するパルス間隔の合計数を挿入します。[フォローするチャネルを修正する]で、ECGチャネルを除くすべてのEEGチャネルを右側の列に移動し、[次へ]をクリックします。次のページで、必要に応じて[修正されたデータの保存]オプションを1つ選択し、[完了]をクリックします。ナビゲーションバーの下部にある時間軸をスライドし、基本テンプレートECGが青い影付きのボックスで強調表示されている場所を確認して、ECGの基本テンプレートが正しくマークされていることを確認します。CB補正インタラクティブモードウィンドウで、テーブル内の対応する行をダブルクリックして、マークされた各ECGを確認します。必要に応じて、赤い縦線を移動して、検出されたピーク位置を調整します。すべてのECGを確認したら、[完了]をクリックします。ノッチフィルタによる電力線と交流ノイズ除去を適用するには、[変換]、[データフィルタリング]、および[IIRフィルタ]タブをクリックします。次に、[ノッチ有効]をオンにし、[周波数]を選択してクリックします 処理されたEEGデータ OK.In、てんかんモニタリングユニットで記録されたEEGから観察される明確な焦点左側頭徐波が存在します。当社独自のプロトコルは、てんかんモニタリングユニットからスキャンルームへのてんかん患者のスムーズな移行を提供し、スキャンルームはさらに後尻骨ウィンドウに拡張することができます。

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Research

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磁気共鳴イメージング下磁気アシストリモート制御マイクロカテーテルの先端偏向

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ディープティシュ人間血管造影および機能前臨床研究のためのユニバーサルハンドヘルド三次元光音響イメージングプローブリアルタイムで

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