Name: Melhores práticas correntes para obtenção de dados de alta qualidade durante o EEG fMRI simultâneo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-06-03T08:57:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Aprenda a configurar equipamento de EEG compatível com ressonância magnética para aquisição simultânea de dados de EEG e fMRI de alta qualidade. Este protocolo minimiza artefatos e sincroniza sinais elétricos e hemodinâmicos cerebrais.

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Gostaríamos de agradecer os produtos do cérebro GmbH para fornecer seus equipamentos, experiência e ajudar na produção deste trabalho. Gostaríamos também de agradecer Glyn Spencer, da Universidade de Nottingham, na assistência com a produção do vídeo. Agradecemos também a Conselho de Engenharia e Física Science Research (EPSRC), EP/J006823/1 e Universidade de Nottingham para financiar esta pesquisa.

1. Preparando o Setup Experimental <ol><li> Antes da chegada do sujeito configurar o equipamento de EEG na sala de controle, onde o operador do scanner vai se sentar. Ligue o computador portátil para o hardware de EEG, como mostrado na Figura 1. Nota: todos os gatilhos de dispositivos periféricos eo scanner MR deve ter duração de mais de 200 ms para ser detectada pelo sistema de EEG. </li><li> Configurar o computador de estímulo, neste estudo, utilizamos um estímulo visual; marcadores são lidos no Recorder BrainVision no início e no final de cada período de estimulação. </li><li> Verifique se o espaço de trabalho para a gravação dos dados é configurada para a maior resolução temporal disponível e as configurações de filtro corretas. Para a maioria dos estudos AC-acoplamento com um filtro de 0,016-250 Hz é óptima, embora DC-acoplamento ou um mais elevadas (1 kHz) do filtro passa-baixo pode não ser necessária se sinais neuronais ultra-baixas ou altas frequências são de interesse, respectivamente. </li><li> Confira os marcadores do sindustrial de conservas e apresentação do estímulo para confirmar que eles estão sendo gravados pelo sistema de EEG corretamente. Ligar a sincronização do scanner e relógios EEG utilizando o painel de controle do Gravador de BrainVision. Em seguida, verifique se a sincronização é bem sucedido, se o set up está correto o ícone verde e &quot;Sync On&quot; dot aparecerá. </li><li> Configure o scanner de ressonância magnética na forma convencional, aqui estamos usando o corpo transmitir bobina de RF e uma cabeça de 32 canais receber bobina RF. Quando possível, é melhor usar uma cabeça de tamanho transmitir bobina para minimizar o risco de aquecimento RF da tampa EEG e cabos associados. No entanto na maioria dos scanners, a bobina de transmissão da cabeça não pode ser utilizado em conjugação com uma bobina de receptor multi-elemento, o qual leva a uma sub-óptima configurado para aquisição de dados de ressonância magnética (em particular paralelo imagiologia de aumento de velocidade não é possível). Estamos usando esta cabeça específica receber bobina, pois incorpora uma porta de acesso que permite que os cabos da tampa EEG para executar ao longo de um caminho reto para fora do scanner. </li><li> Verifique se as seqüências de RM a serem executados são criados. A sequência RMf deve usar uma fatia TR, que é um múltiplo do período de relógio de EEG (200 ms). Se usar um sistema MR Philips o calculador de temporização Philips pode ser usada para determinar a possível fatia e combinações TR. </li><li> Faça uma verificação final que todo o equipamento está gravando como o esperado. </li></ol> 2. Assunto Chegada <ol><li> Peça à pessoa para chegar com o cabelo limpo e vestindo roupas confortáveis, não-metálico. </li><li> Explique ao assunto a propósito da experiência e do que vai acontecer. </li><li> Peça à pessoa para preencher os formulários que são usados ​​para estabelecer que não há contra-indicações para MR digitalização e que os consentimentos sujeita à participação no experimento. Verifique as formas antes de prosseguir. Neste estudo, a aprovação do comitê de ética local foi obtido e todos os assuntos deram consentimento informado. </li><li> Meça a circunferência da cabeça e selecione o aplicativotampão ropriately tamanho (isto é, a menor tampão disponível que é maior do que o tamanho da cabeça). Coloque a tampa na cabeça de partida na parte da frente da cabeça e puxando para trás. Posicione a tampa corretamente, de modo que eletrodo Cz está situada a meio caminho entre o násio e inion e também centrada esquerda-direita. </li><li> Conecte os eletrodos na cabeça por: movendo o cabelo fora do caminho, a aplicação de álcool e gel Abralyte. Ligue o eléctrodo de ECG para a base da parte de trás através de um método semelhante ao utilizado para os eléctrodos do tampão. Este eletrodo é usado para medir os batimentos cardíacos. O posicionamento na base da parte de trás é recomendada para maximizar o sinal para ruído do R-pico do traçado do ECG, bem como para o conforto do sujeito. </li><li> O trabalho sobre os contactos, de modo a reduzir as impedâncias dos eléctrodos na cabeça, para menos de 10 kW (excluindo a resistência das resistências internas em cada eléctrodo). ECG e resistência EOG podem ser maiores que os sinais são mais fortes e bem conneCÇÕES pode ser difícil de alcançar, mas deve ser mantido abaixo de 50kΩ. </li><li> Verifique a qualidade dos dados EEG é satisfatória por inspeção visual dos dados na tela do monitor. </li></ol> 3. Gravação externa do scanner MR (Opcional: Somente necessário se você deseja comparar EEG Qualidade de Dados de dentro e fora do scanner MR) <ol><li> Configure o aparelho de apresentação e equipamentos EEG fora do scanner (em um local onde o campo magnético é baixo). Certifique-se de que a configuração é o mais semelhante possível ao usado dentro do scanner MR (em particular, o assunto deve ser supino e um processo similar de apresentação do estímulo deve ser utilizado). </li><li> Realização do experimento e registrar os dados de maneira semelhante ao utilizado no interior do scanner (ver Secção 4). </li></ol> 4. Definir Assunto up dentro do scanner MR <ol><li> Peça à pessoa para se sentar enquanto você configurar o equi EEGvolvimento na sala scanner MR. </li><li> Leve o amplificador no quarto blindado e colocá-lo em uma mesa na parte de trás do scanner. Fixe o amplificador a um cabo de fibra óptica de comprimento. Passe o cabo de fibra óptica através do guia de ondas e anexá-lo ao adaptador USB BrainAmp na sala de controle (Figura 1). </li><li> Registre-se o paciente na MR leitor paciente base de dados. </li><li> Leve o assunto para a sala e pedir para deitar na cama scanner. </li><li> Dê os tampões assunto, head-phones e botão de chamada, e garantir que eles são confortáveis. </li><li> Coloque a bobina de cabeça por cima da cabeça do sujeito. Os cabos de EEG deve deixar a bobina de cabeça ao longo do caminho mais curto possível. Agora pad cabeça do sujeito para minimizar o movimento da cabeça. </li><li> Mova o assunto no scanner deu, garantindo que os eletrodos FP1 e FP2 estão em isocentre do scanner de ressonância magnética na direção z. Isto é normalmente conseguido ao alinhar estes dois eléctrodos, com a luz que é utilizado para posicionar tele sujeito antes de entrar no furo. </li><li> Coloque a tampa EEG para o amplificador na parte traseira do scanner. Certifique-se de que não há nenhum fio circula nas derivações EEG (como estes podem levar a um aquecimento RF e também causar maiores artefatos de EEG para ser induzido) e que o cabeamento está isolado do MR vibrações, tanto quanto possível do scanner, aqui usamos uma viga em balanço para conseguir este isolamento. </li></ol> 5. Gravação dentro do scanner <ol><li> Fale com o tema do quarto do console para confirmar que eles podem ouvir o operador do scanner e estão OK. </li><li> Um segundo experimentador inicia o EEG, verificando-se eléctrodos ruidosos nos traços, bem como para o &quot;Sync On&quot; ponto verde na parte inferior do ecrã. </li><li> O claro efeito de crio-bombas sobre a gravação pode ser considerada (ver Figura 2). Portanto, desligue estas bombas durante a aquisição de dados, seguindo as instruções do fabricante. </li><li> Peça à pessoa para mover sua cabeça por um smaquantidade ll. A importância de manter a cabeça ainda pode ser visto a partir das grandes tensões no EEG que resultam de pequenos movimentos da cabeça. </li><li> Teste o registro da atividade neuronal, pedindo o assunto para abrir e fechar os olhos. Olhe para a atividade alfa occipital. Isso irá testar se você está medindo sinais fisiológicos, em vez de ruído. Se um sinal de alfa não pode ser visto em um sujeito (o que ocorre em alguns doentes), é possível testar a actividade neuronal, realizando um curto prazo do paradigma experimental, sem o MR do scanner de funcionamento e a olhar para a média do potencial evocado. </li><li> O artefato de pulso pode ser visto claramente nos dados brutos (ver Figura 2), em especial sobre os eletrodos nos templos. Use o traçado de ECG para corrigir este artefato em tempo real usando RecView (ou em pacotes de software de pós-processamento). </li><li> Assim como cada um exame de ressonância magnética começa os gradientes causará grandes artefatos nos dados de EEG. </li><li> When o experimento fMRI está pronto para começar, - com o sistema de apresentação do estímulo em um estado pronto - então começar a guardar os dados de EEG, seguindo os passos indicados. </li><li> Agora iniciar o experimento, a verificação de que os marcadores da apresentação de estímulo e o scanner MR pode ser visto na BrainVision Recorder. Aqui o estímulo consiste de um tabuleiro de xadrez radial de campo total em 100% de contraste. A taxa de inversão é 2Hz tal que uma resposta evocada ocorrerá a cada 500 milissegundos e é colocada uma marca no arquivo de EEG em cada inversão da imagem. </li><li> A qualidade dos dados de EEG vai aparecer para ser muito pobre, mas pode ser limpo, seja on-line em RecView ou durante o pós-processamento. Para a correcção artefacto gradiente de trabalhar sem comprometer a gravação de sinais neuronais, a apresentação do estímulo não deve ser bloqueado para o TR e da frequência de repetição de estímulo não deve ser igual à frequência de repetição de fatia. </li><li> Correção artefato Gradiente devem ser realizadas UOt antes da correcção artefacto do pulso (ver Figuras 3 e 4). Os dados podem então ser segmentada de acordo com a apresentação do estímulo e analisados ​​com inúmeras técnicas, das quais a mais simples é uma média para a investigação de respostas evocadas (ver Figura 6). </li></ol> 6. Analisando o assunto <ol><li> Uma vez que a digitalização estiver concluída, levar o assunto para fora do scanner e ajudá-los a tirar a tampa de EEG. </li><li> Permita-lhes para lavar os cabelos. </li><li> Eles agora estão livres para sair. </li></ol> 7. Esclarecendo ao final do experimento <ol><li> Arrumar o equipamento de EEG como exigido pelo seu laboratório. Se o fabricante MR exige isso, certifique-se de que o hardware de sincronização é desligado no final de cada sessão e não deixou ligado à eletrônica scanner. </li><li> Finalmente, a tampa de EEG deve ser limpo. Para fazer isso, mergulhe a tampa em água (normalmente por cerca de 5 min)ou uma mistura de água e desinfetante (o desinfetante deve ser escolhido de acordo espectro e desinfetante recomendação agente patogénico pertinente do fabricante cap. tempo de exposição e concentração de desinfetante deve seguir as orientações do fabricante do desinfetante.). Em seguida, use uma escova de dentes para limpar afastado gel residual. É muito importante para limpar a tampa totalmente para garantir o bom desempenho da tampa quando posteriormente utilizado. </li></ol> 8. Análise <ol><li> Aqui, a análise de EEG em tempo real tem sido demonstrado, no entanto, também é possível e normalmente desejável pós-processar os dados de EEG. Isto pode ser feito de um certo número de pacotes de análise, tais como os produtos cerebral Analisador 2 ou EEGLAB. </li><li> Gradiente e correcção artefacto de pulso pode ser realizada utilizando uma variedade de métodos, tais como: artefacto média subtracção 18,19 (vulgarmente utilizados para a correcção de gradiente e frequentemente usado para correcção artefato pulso), a análise de componente independente 20,21 </saté&gt; ou base ideal define 22 (para correção de artefato de impulsos). </li><li> Os dados podem então ser analisados ​​no tempo ou no domínio da frequência de olhar para respostas evocadas e contínua atividade oscilatório. </li><li> Aqui, o traçado de ECG registados utilizando o sistema de produtos cerebral de modo a obter a informação necessária para a correcção de pulso artefato. Na configuração padrão do traçado de ECG é gravado por meio de um eléctrodo específico colocado na parte traseira do sujeito. Em nosso laboratório usamos também uma solução não-padrão, que emprega um vectrocardiogram para gerar o traçado cardíaco (esta solução está disponível apenas com o equipamento de monitorização fisiológica Philips). Temos achado que este pode ser útil se um traço limpo não pode ser obtida usando o ECG convencional set-up. </li></ol>

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A produção deste artigo foi patrocinado por Brain Products GmbH. Pierluigi Castellone é um empregado do cérebro Products GmbH, que fabrica alguns instrumentos e software utilizados neste artigo.

Conselho Geral Desde o layout físico de todos os quartos do scanner é diferente reconhecemos que você pode não ser capaz de posicionar seus amplificadores de EEG fora do furo do ímã. Neste caso, um bom compromisso é o de colocar os amplificadores sobre uma almofada de borracha de espessura de modo a dissociar-los a partir das vibrações do scanner, como muito possível. Se você achar que a correção artefato gradiente não está funcionando bem, em seguida, verificar os tempos entre volume ou marcadores fatia, já que é provável que, neste caso, que a TR que tem sido de entrada para o console MR não é precisamente a TR, que está sendo gerado . Neste caso, você vai precisar entrar em contato com o fabricante relevante scanner de ressonância magnética para obter mais assistência. Os passos mais importantes no processo de aquisição de dados de EEG durante RMf simultânea são aquelas tomadas medidas para assegurar que todas as fontes de ruído externas foram reduzidos (por exemplo, bombas cyrocooler e vibração do equipamento de EEG). Para allow correcção artefato gradiente óptima é importante para assegurar que o relógio de scanner de EEG e RM são sincronizados, o TR fatia é um múltiplo do período de relógio do scanner e que o sujeito está na posição ideal. Para garantir óptimas pulso artefato correcção muitas técnicas exigem um rastreio cardíaco limpo a partir do qual pode ser detectada R picos, sugerimos que esta pode ser melhor conseguida utilizando um VCG, embora seja também possível com um ECG bem posicionada. Se pelo ECG, então é recomendado para colocar esta na base da parte de trás para maximizar a relação sinal-ruído do R-pico, com o benefício adicional de este ser um sítio mais fácil acesso do que uma posição perto do coração 23. Posicionando o ECG nos resultados tórax em artefatos de movimento, devido à respiração que está sendo adicionado ao traço dessa liderança, bem como fazendo com que o artefato gradiente de variar ao longo do tempo. Isto pode resultar numa saturar o rastreio e / ou correcção artefato gradiente não trabalhar, devido à variabilidade de modeloe, portanto, não é recomendado. Discussão Geral EEG-RMf é uma ferramenta poderosa para o estudo da função cerebral, como a alta resolução temporal do EEG pode ser combinada com a elevada resolução espacial de ressonância magnética. Até à data, uma série de estudos têm utilizado esta abordagem multi-modal para obter uma melhor compreensão da função cerebral. EEG-fMRI tem sido aplicada em voluntários saudáveis, a fim de investigar a correlação entre ritmos oscilatórios (medido com EEG) e respostas a oxigenação do sangue (usando fMRI BOLD), por exemplo, 2,3. Também tem sido utilizado para estudar se a características do sinal evocado pode explicar a variação no sinal de NEGRITO uma base experimental-a-ensaio 4,5. Em estudos clínicos, o principal uso da técnica foi investigar os focos de descargas epilépticas interictais que são inerentemente difíceis de localizar de forma não invasiva 6,7. Esses exemplos mostram o poder dessa imag multi-modalferramenta ing. No entanto, para permitir o estudo de tais fenómenos, é importante ter acesso a melhor qualidade possível de dados de EEG e de ressonância magnética. Para alcançar este objectivo dentro do scanner MR é importante ter o melhor conjunto experimental e também para escolher a maioria dos métodos de análise apropriados. Os métodos de análise ótimas vai até certo ponto dependem da questão de pesquisa de interesse, como é que os métodos de correção usado para a remoção de artefatos. Por exemplo, o tamanho e número de movimentos que tenham ocorrido durante a gravação irá determinar a combinação mais eficaz de algoritmos para remover o artefacto do gradiente. No entanto, o ideal experimental set-up do hardware EEG e fMRI é relativamente independente de questões de pesquisa específicas. As diretrizes apresentadas aqui são, portanto, de valor geral e pode ser seguido em experimentos com diferentes hardware EEG e scanner MR do que estamos acostumados. Aqui demonstramos os métodos de aquisição que should ser seguido para adquirir dados de EEG e fMRI de alta qualidade. Utilizou-se um estímulo visual com base num paradigma de estímulo empregue anteriormente 24. No entanto, as mesmas técnicas para a aquisição de dados pode ser aplicada independentemente do paradigma utilizado para estimular a actividade cerebral de interesse. Ao escolher o seu paradigma deve notar-se que a qualidade dos dados de EEG, que podem ser obtidos quando se grava no interior do ambiente de RMN com as técnicas actualmente disponíveis para os utilizadores (e descrito aqui) ainda colocar algumas limitações na actividade do cérebro que pode ser estudada: existem dificuldades específicas na gravação atividade EEG em baixo (&lt;5 Hz) e alta freqüência (&gt; 80 Hz), onde bandas de pulso residual e artefatos de gradiente podem residir. Além disso, é preciso ter cuidado ao escolher o paradigma de modo que a possibilidade de movimento do assunto relacionado com a tarefa seja minimizado. Este é um problema porque artefatos de movimento nos dados de EEG são frequentemente difíceis de artefatos corretos e pequeno pode serdifícil identificar claramente, embora eles ainda podem dominar os sinais neuronais. Esses artefatos de movimento pode causar correlações espúrias, mas plausível com os dados fMRI 17. Métodos de pós-processamento simultâneo de EEG-fMRI são numerosos e, como tal, a discussão está além do escopo deste trabalho. Como mencionado anteriormente o gradiente de pulso e artefacto pode ser removida utilizando uma série de técnicas que incluem a média artefato subtracção 18,19, 20,21 análise de componentes independentes, base óptima define beamformers 22 e 25. Muitas vezes, uma combinação destes métodos pode ser empregue 23 e o desempenho dos métodos é dependente de factores tais como a intensidade do campo magnético e o paradigma utilizado. Os métodos pós-processamento óptimas para um estudo específico dependerá também de extrair os sinais a partir dos dados, sejam estes ritmos oscilatórios ou potenciais evocados podem ter uma influência sobre o pométodos de processamento de rua empregado. Enquanto há considerável investigação em curso visando a aquisição e análise de dados de métodos melhorados para simultânea de EEG-fMRI, já é possível, usando as técnicas descritas aqui, para responder a questões importantes da neurociência, que exigem a combinação de alta resolução espacial da fMRI ea excelente resolução temporal do EEG.

Eletroencefalografia simultânea (EEG) e ressonância magnética funcional (fMRI) permite a excelente resolução temporal do EEG de ser combinada com a alta precisão espacial da fMRI. Há um certo número de maneiras pelas quais os dados a partir destas duas modalidades podem ser combinadas 1, mas apoiam-se sobre a aquisição de dados de EEG e de ressonância magnética de alta qualidade. Até à data, simultânea EEG-fMRI tem sido usado para estudar a correlação entre ritmos oscilatórios (medido com EEG) e as respostas de oxigenação do sangue (usando o nível de oxigenação do sangue dependente (BOLD) fMRI) eg 2,3. Também tem sido utilizado para estudar se as características do sinal de evocado pode explicar a variação no sinal de NEGRITO uma base experimental-a-ensaio 4,5. Em estudos clínicos, o principal uso da técnica foi investigar os focos de descargas epilépticas interictais, que podem ajudar no planejamento cirúrgico e atualmente são difíceis de localizar de forma não invasiva6,7. Para atingir a fusão de dados de EEG e de ressonância magnética que é desejado, é essencial ter dados de alta qualidade a partir de ambas as modalidades. No entanto, os dados de EEG adquiridos durante fMRI simultâneo são afetados por vários artefatos, incluindo o artefato gradiente (devido aos campos magnéticos mudanças necessárias para fMRI), o artefato de pulso (ligada ao ciclo cardíaco) e artefatos de movimento (resultantes de movimentos no forte campo magnético do scanner, bem como a actividade do músculo). Esses artefatos são significativamente maiores do que a atividade neuronal de interesse e, portanto, redução (na fonte) e correção dos artefatos (via pós-processamento) são ambos necessários para permitir a implementação bem sucedida de EEG-fMRI simultâneo. Os métodos pós-processamento actualmente disponíveis para corrigir a inclinação e artefactos de impulsos exigem um certo número de critérios a ser satisfeita durante a aquisição de dados de modo a produzir dados de EEG de alta qualidade. Ao longo da década anterior, o optimal experimental set-up para a gravação de dados de alta qualidade tem evoluído como o nosso entendimento das causas dos artefatos 8-10 melhorou e aprendemos como modificar os métodos experimentais, de modo a reduzir os artefatos na fonte 11,12 e para melhorar a desempenho dos algoritmos de correção de pós-processamento. Estes desenvolvimentos incluem melhorar a amostragem da onda gradiente através da sincronização dos relógios de scanner 13,14 ea utilização de um vectocardiogram 15,16 para proporcionar um traço cardíaca mais limpo do que o ECG tradicional. O traço vectocardiogram é derivada de quatro eletrodos colocados no peito com um rigoroso filtro passa-baixa empregadas 14-16. Como resultado, o traço é relativamente pouco afetado por artefatos de gradiente e é insensível ao artefato fluxo de sangue tornando a detecção R-pico mais fácil. No entanto, a possibilidade de gravar um vectocardiogram não está disponível em todos os scanners de ressonância magnética e, portanto, só serão mencionados brevemente neste study. A importância da minimização de artefatos e limpeza rigorosa dos dados foi destacado pela recente demonstração de que os artefatos em movimento gravadas nos dados de EEG pode correlacionar com a atividade BOLD alheios à tarefa de interesse, produzindo resultados falsos se extremo cuidado não é tomado em todo o processo experimental 17. O método aqui apresentado representa a melhor abordagem atual para a obtenção de dados de EEG e fMRI de alta qualidade simultaneamente, usando hardware MR e seqüências de pulsos que são amplamente disponíveis, juntamente com equipamentos de EEG fornecido comercialmente. Implementação do método de aquisição sugerido, em conjunto com o uso de métodos de pós-processamento adequado, trará dados de EEG e fMRI que podem ser usados ​​para responder a uma série de questões importantes da neurociência.

<table><tbody><tr>Scanner <td></td><td></td><td>de ressonância magnética 3T</td><td>Aqui usamos um Philips Achieva, mas qualquer scanner de ressonância magnética deve funcionar.</td></tr><tr><td>BrainVision Recorder</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00010</td><td>1ª Licença Item</td></tr><tr><td>BrainVision RecView</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00051</td><td>módulo básico</td></tr><tr><td>BrainAmp MR plus</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-01840</td><td>amplificador único</td></tr><tr><td>BrainAmp Adaptador USB</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02041</td><td>BUA64</td></tr><tr><td>SyncBox</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02675</td><td>SyncBox cabos de</td></tr><tr><td>fibra óptica completos e conectores USB</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 Cabo USB2)</td><td>Estes vêm com o equipamento listado acima.</td></tr><tr><td>BrainCap MR</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>BP-03000-MR</td><td>Tampa de EEG de 32 canais para uso em MR</td></tr><tr><td>Abralyte 2000 gel condutor</td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060219</td><td>Gel condutor e abrasivo para conectar eletrodos ao couro cabeludo</td></tr><tr><td>Álcool isopropílico BP</td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060224</td><td>Para ser aplicado antes do Gel Abralyte. Álcool isopropílico 70% (60 ml) - para desengordurar a pele</td></tr><tr><td>Cotonete com ponta de algodão</td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060234</td><td>Para aplicação de Abralyte e Álcool Isopropílico. Cotonetes Não estéreis, 100 peças</td></tr></tbody></table>

melhores práticas correntes para obtenção de dados de alta qualidade durante o eeg fmri simultâneo

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultânea de EEG-RMf permite a excelente resolução temporal do EEG para ser combinado com a maior precisão espacial dos RMf. Os dados destas duas modalidades podem ser combinados em um número de maneiras, mas apoiam-se sobre a aquisição de dados de EEG e de ressonância magnética de alta qualidade. Os dados de EEG adquiridos durante fMRI simultâneo são afetados por vários artefatos, incluindo o artefato gradiente (devido às mudanças gradientes de campo magnético necessários para fMRI), o artefato de pulso (ligada ao ciclo cardíaco) e artefatos de movimento (resultantes de movimentos no magnético forte campo do scanner, ea atividade muscular). Métodos de pós-processamento para a correção com sucesso o gradiente e artefatos de pulso requerem uma série de critérios que devem ser satisfeitos durante a aquisição de dados. Minimizando o movimento da cabeça durante o EEG-fMRI também é fundamental para limitar a geração de artefatos. Interações entre a frequência de rádio (RF) de pulsos necessários para MRI e the hardware EEG pode ocorrer e pode causar aquecimento. Este é apenas um risco significativo se as diretrizes de segurança não estão satisfeitos. Design de hardware e set-up, bem como uma selecção cuidadosa de seqüências de RM que são executados com o hardware presente EEG deve, portanto, ser considerados. As questões acima destacar a importância da escolha do protocolo experimental utilizado ao realizar um experimento de EEG-fMRI simultâneo. Com base em pesquisas anteriores, descrevemos um experimental ótimo set-up. Isto fornece dados de EEG de alta qualidade durante fMRI simultâneo quando se utiliza sistemas de EEG e fMRI comerciais, com os riscos de segurança para o assunto minimizado. Demonstramos este set-up em um experimento EEG-fMRI utilizando um estímulo visual simples. No entanto, os estímulos muito mais complexos podem ser usados. Aqui nós mostramos o EEG-fMRI set-up usando um cérebro Products GmbH (Gilching, Alemanha) MRplus, 32 canais sistema de EEG em conjunto com a Philips Achieva (Best, Holanda) 3T MR scanner, emboramuitas das técnicas podem ser transferidas para outros sistemas.

A Figura 3 mostra a qualidade do sinal que se espera quando nenhuma correcção artefacto foi executada. É claro que qualquer atividade neuronal é obscurecida. Figura 3C mostra que o artefato gradiente ocorre em freqüências distintas que são harmônicas da freqüência de aquisição de fatia na seqüência fMRI, abrangendo a faixa de freqüência da gravação. Figura 4 mostra o artefato pulso que se revela quando o artefato gradiente foi removido utilizando o método de pós-processamento de média subtração do artefato em Analyzer 2 (versão 2.0.2). É evidente que existe uma variação considerável de espaço e que este artefato O1, um dos canais de interesse para esta experiência visual, mostra particularmente um grande artefacto de pulso. Este artefacto tem uma frequência menor do que o artefacto gradiente (principalmente abaixo de 10 Hz - Figura 4C) e está ligada à actividade cardíaca Figura 5 mostra.<html> a qualidade dos dados de EEG, que pode ser alcançado depois de gradiente de pulso e correcção artefacto; aqui o artefacto pulso foi corrigido usando média artefato subtracção no analisador de 2-R, e os picos da forma de onda cardíaca foram detectados a partir do traçado de ECG. É evidente que a amplitude dos restantes sinais são muito menores e, portanto, sinais neuronais não são mais obscurecido, como mostrado pelas respostas evocadas obtidos nas Figuras 6 e 7. Figura 6 mostra uma resposta típica evocado produzido pela média em todos os 300 estímulos. No entanto, a variabilidade desta resposta entre os blocos pode ser visto na Figura 7, e é esta variação natural e imprevisível nas respostas neuronais que podem ser utilizados para interrogar as correlações entre as respostas em negrito e EEG quando as gravações simultâneas foram executadas. s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Se um diagrama esquemático da configuração do equipamento de EEG e as ligações necessárias entre hardware, como descrito no protocolo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig1large.jpg" target="_blank">clique aqui para ver figura maior</a> . <img alt="Figura 2" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2.jpg" /> Figura 2. Transformada de Fourier do sinal coletado em um assunto ainda deitado com as crio-bombas em (vermelho) e fora (preto) para um canal representativo (P7). <img alt="Figura 3" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3.jpg" /> <strong&gt; Figura 3 Dez segundos de dados de EEG matérias gravado durante concorrente MRI em 16 canais diferentes (A);. concentrando-se em 5 segundos de dados de Oz (B);. associado com a transformada de Fourier (C) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a figura maior</a> . <img alt="Figura 4" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4.jpg" /> Figura 4 Dez segundos de dados de EEG gravados em 16 canais diferentes durante concorrente MRI mostrados após a correção artefato gradiente usando AAS em 16 canais diferentes (A);. Foco em 5 segundos de dados de Oz (B), com os associados com transformada de Fourier (C </strong&gt;). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a figura maior</a> . <img alt="Figura 5" fo:content-width="2.4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5.jpg" /> Figura 5 a dez. segundos de dados de EEG registrado on16 canais diferentes durante fMRI simultâneo, mostrado após gradiente e correção artefato pulso usando AAS (A), concentrando-se em 5 segundos de dados de Oz (B), com a associada com transformada de Fourier (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver figura maior</a> . <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Figura 6" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6.jpg" /> Figura 6. Resposta evocada EEG média (300 em média) para os canais 01 e ​​02 (à esquerda) e mapa topográfico associado para o P120 (à direita). <img alt="Figura 7" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7.jpg" /> Figura 7. Variação da resposta evocada através de blocos para o canal O1 (respostas foram em média dentro de 30 blocos seg).

Eletroencefalografia simultânea (EEG) e ressonância magnética funcional (fMRI) é uma ferramenta poderosa de neuroimagem. No entanto, o interior de um scanner de ressonância magnética constitui um ambiente difícil para gravação de dados de EEG e de segurança deve ser considerada sempre que operar o equipamento EEG dentro de um scanner. Aqui, apresentamos um protocolo de aquisição de dados de EEG-fMRI otimizado.

Melhores práticas correntes para obtenção de dados de alta qualidade durante o EEG fMRI simultâneo

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

O objetivo geral deste procedimento é configurar equipamentos de EEG compatíveis com RM dentro de um scanner de RM para a aquisição simultânea de dados de EEG e fRM de alta qualidade. Isso é realizado primeiramente configurando corretamente os filtros de EEG, a taxa de amostragem e a sincronização. O próximo passo é garantir que existam boas conexões entre os eletrodos de EEG e o couro cabeludo do sujeito.O terceiro passo é posicionar corretamente o equipamento de EEG ao redor do scanner de RM. O passo final é posicionar de forma ideal o sujeito dentro do scanner de RM para a aquisição padrão de dados de E-E-G-F-M-R-I por meio de equipamentos comercialmente disponíveis. Este procedimento garante que os artefatos nos dados de EEG sejam minimizados e amostrados de forma ideal, permitindo assim a remoção máxima de artefatos por métodos de pós-processamento.A principal vantagem da combinação da aquisição de dados de EEG e FMI em experimentos E-E-G-F-M-I é que essa abordagem permite o monitoramento simultâneo dos sinais elétricos e hemodinâmicos do cérebro humano. Glen Spencer, um estudante de doutorado do meu laboratório, me ajudará a demonstrar este experimento antes da chegada do sujeito. Configure o equipamento de EEG na sala de controle onde o operador do scanner ficará sentado.Conecte o computador portátil ao EEG e ligue o computador, que irá gravar os dados de EEG e abrir o Brain Vision Recorder. Certifique-se de que o espaço de trabalho para a gravação dos dados esteja configurado para a resolução temporal mais alta disponível. Em seguida, configure os filtros.O acoplamento CA com uma banda de filtro variando de 0,016 a 250 hertz é geralmente ideal. Configure o computador de estímulo. Este estudo utiliza estímulos visuais.Os marcadores são registrados no gravador Brain Vision no início e no fim de cada período de estimulação. Agora, confirme que os relógios do EEG e do escâner de ressonância magnética estão sincronizados. Primeiro, ative a sincronização dos relógios do escâner e do EEG utilizando o painel de controle do software.Em seguida, verifique a sincronização para saber se está correta. O ícone de ponto verde e a marcação de sincronização aparecerão. Depois, configure o escâner de RM.Neste caso, estão em uso uma bobina transmissora RF corporal e uma bobina receptora RF de cabeça com 32 canais. Sempre que possível, é preferível utilizar uma bobina transmissora de tamanho compatível com a cabeça, pois isso minimiza o risco de aquecimento por RF do capacete de EEG e dos cabos associados. Um porto de acesso na bobina de cabeça é útil.Permite que os cabos do capuz de EEG sigam um trajeto retilíneo a partir do scanner. Agora, verifique as sequências. A sequência de FMRI deve usar um TR de fatia que seja múltiplo de 200 microssegundos, que é o período do relógio de EEG.Por fim, realize uma última verificação. O equipamento alto está gravando conforme esperado. Primeiro, explique ao sujeito o objetivo do experimento e o que irá acontecer.Em seguida, meça a circunferência da cabeça do sujeito para determinar o tamanho do capacete. Coloque o capacete sobre a cabeça, começando na parte frontal e puxando para trás. Posicione o capacete corretamente.O eletrodo CZ precisa estar diretamente entre a nasion e a nian e também centralizado no eixo esquerdo-direito. Agora conecte os eletrodos à cabeça. Primeiro, afaste os cabelos. Em seguida, aplique álcool seguido do gel leve ABRY para estabelecer a conexão elétrica entre o eletrodo e a cabeça.Em seguida, fixe um eletrodo de ECG na base das costas usando um método semelhante ao utilizado para os eletrodos do capuz. Este eletrodo mede os batimentos cardíacos com os eletrodos conectados. Ajuste seus contatos para reduzir suas impedâncias a menos de 10 quilohms.Isso exclui a resistência dos resistores internos em cada eletrodo. Por fim, verifique os dados para garantir que a qualidade dos dados de EEG seja satisfatória. Peça ao sujeito que se sente enquanto você configura o equipamento de EEG na sala do scanner de RM.Em seguida, leve o amplificador para a sala blindada e coloque-o sobre uma mesa na parte traseira do scanner. Conecte o amplificador a um cabo de fibra óptica longo. Passe o cabo de fibra óptica através do guia de onda e conecte-o ao adaptador USB brain AMP na sala de controle.Agora, leve o sujeito para a sala e peça a ele ou a ela que se sente na maca do scanner. Forneça ao sujeito protetores auriculares, fones de ouvido e o botão de chamada. Em seguida, certifique-se absolutamente de que o sujeito está confortável.Agora, acomode o suporte na cabeça do sujeito para minimizar movimentos. Coloque a bobina de cabeça sobre a cabeça do sujeito. Os cabos de EEG devem sair da bobina de cabeça pelo caminho mais curto disponível.Em seguida, mova o sujeito para o interior do orifício do scanner. Certifique-se de que os eletrodos FP um e FP dois estejam alinhados ao centro ISO do scanner de RM no eixo Z. Agora, conecte o capuz de EEG ao amplificador na parte traseira do scanner.Não deve haver laços de fios nos cabos do EEG. Isole ao máximo os cabos do EEG das vibrações do scanner de RM aqui. Isso é feito utilizando uma viga em balanço.Os amplificadores também podem ser colocados diretamente na placa do scanner, como mostrado aqui. Nesse caso, é importante usar os cabos de fita mais curtos disponíveis. Certifique-se de que os cabos e amplificadores estejam isolados contra vibrações e de que o sistema esteja centralizado no eixo definido.Fale com o participante da sala de controle para confirmar que ele consegue ouvir o operador do scanner e que se sente bem. Um segundo experimentador deve monitorar o EEG, verificando canais ruidosos nas traçados, bem como a presença do sink verde ligado na parte inferior da tela.Agora, desligue as bombas criogênicas para interromper o efeito prejudicial dessas bombas na qualidade da gravação. Em seguida, peça ao sujeito para mover a cabeça ligeiramente. A importância de manter a cabeça imóvel pode ser observada pelos grandes potenciais elétricos registrados na EEG que resultam de pequenos movimentos da cabeça.Em seguida, teste a gravação da atividade neuronal pedindo ao sujeito que abra e feche os olhos. A atividade alfa occipital deve ser medida acima do nível de ruído. O artefato de pulso pode ser claramente observado nos dados brutos, particularmente nos eletrodos sobre as têmporas.Utilize o traçado do ECG para corrigir esse artefato em tempo real usando o rec view. Assim que a qualidade dos dados for otimizada e o sujeito estiver pronto, inicie os exames preparatórios de ressonância magnética e planeje o posicionamento dos cortes para a fRMI. Assim que cada exame de ressonância magnética começar, os gradientes causarão grandes artefatos no EEG.Quando o experimento de FMRI estiver pronto para começar, inicie o salvamento dos dados do EEG. Agora, comece o experimento. Certifique-se de que os marcadores da apresentação do estímulo e do escâner de RM sejam vistos no gravador Brain Vision.A qualidade do EEG parecerá muito ruim, mas pode ser melhorada na visualização de gravação ou durante o pós-processamento. Primeiro, corrija o artefato de gradiente feito aqui na visualização de gravação antes de remover o artefato de pulso. Com o artefato de gradiente removido.Prossiga com a correção do artefato de pulso. Esta é uma qualidade de sinal esperada quando nenhuma correção de artefato foi realizada. É evidente que qualquer atividade neuronal está obscurecida.O artefato de gradiente ocorre em frequências distintas que são harmônicas da frequência de aquisição de fatias na sequência de FMRI, abrangendo toda a faixa de frequência da gravação. Uma vez que o artefato de gradiente tenha sido removido, o artefato de pulso é revelado. Existe uma variação espacial considerável desse artefato, e oz, um dos canais de interesse para este experimento visual, exibe um artefato de pulso particularmente intenso.Esse artefato possui uma frequência mais baixa do que o artefato de gradiente e está associado à atividade cardíaca. Nesses dados, o artefato de pulso foi corrigido utilizando a subtração média de artefatos no analisador dois, e os picos R da onda cardíaca foram detectados a partir do traçado do ECG. Os sinais remanescentes são muito menores e revelam sinais neuronais.Agora, segmente os dados de acordo com a apresentação do estímulo para análise, sendo o mais simples os gráficos da resposta evocada média para cada canal. Essas respostas evocadas para os canais oh um e oh dois são médias calculadas a partir de 300 estímulos. Um mapa topográfico do P um 20 está à direita; examinar as respostas evocadas, médias ao longo de blocos de 32º, medidas no canal oh um, revela uma variação natural e imprevisível das respostas.Essa variação pode ser usada para investigar correlações entre gravações simultâneas de respostas BOLD e respostas EEG. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão das melhores práticas atuais para obter dados EEG de alta qualidade com FMRI simultâneo, utilizando equipamentos comercialmente disponíveis. Uma vez que as medições tenham sido realizadas usando a configuração descrita neste vídeo, métodos adicionais de análise podem ser aplicados aos dados de EEG e FMRI para identificar as características espaciais e temporais dos sinais elétricos e hemodinâmicos do cérebro humano.

best-current-practice-for-obtaining-high-quality-eeg-data-during

Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

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