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
June 23rd, 2023
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。
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。
概要
この記事では、臨床および研究環境の両方で適用可能な、脳波と機能的磁気共鳴画像（EEG-fMRI）の同時記録の詳細なプロトコルを提示します。焦点は間発期のてんかんに当てられ、画像化のアーティファクトを除去するためのEEG処理手順を強調しています。
主要な研究要素
科学の分野
- 神経科学
- 臨床研究
- 画像技術
背景
- 同時EEG-fMRIは発作の発症の理解を深めます。
- これはてんかん症の発作の局在化を助けます。
- この技術は薬物療法に反応しないてんかん患者にとって重要です。
- てんかん患者の最大3分の1がこのアプローチの恩恵を受ける可能性があります。
研究の目的
- 標準化されたEEG-fMRI記録プロトコルを確立すること。
- 正確な臨床レビューのためのアーティファクト除去を改善すること。
- てんかん治療のための神経外科的計画を促進すること。
使用された方法
- 10-20システムを使用して頭皮上の電極位置をマークすること。
- 導電性ペーストを塗布し、接着剤で電極を固定すること。
- 同期記録のためにEEG機器をMRIスキャナーに接続すること。
- EEG分析中にアーティファクト修正手順を実装すること。
主な結果
- EEG-fMRI記録プロトコルの成功的なセットアップ。
- EEG信号からMRアーティファクトの効果的な除去。
- てんかん活動のマッピングの精度の向上。
- 神経外科的介入のガイダンスの強化。
結論
- EEG-fMRIプロトコルは臨床および研究応用に実行可能である。
- アーティファクトの修正は信頼性の高いEEGデータに不可欠である。
- このアプローチはてんかん管理に大きな利益をもたらす可能性があります。
よくある質問
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.
