Name: Configuração de Equipamentos e Remoção de Artefatos para Eletroencefalograma Simultâneo e Ressonância Magnética Funcional para Revisão Clínica em Epilepsia (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-23T14:15:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Aprenda a configurar equipamentos EEG-fMRI para revisão clínica em epilepsia. Este protocolo padronizado permite remover artefatos de imagem e mapear atividade epiléptica com precisão, auxiliando no planejamento neurocirúrgico.

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Este trabalho foi parcialmente apoiado pela Faculdade de Medicina, pelo Vice-Presidente de Pesquisa, pela UK HealthCare e pela Área Prioritária de Pesquisa da Universidade de Kentucky como parte da Iniciativa da Aliança da Faculdade de Medicina e pelos fundos de Start-Up do Dr. Jihye Bae fornecidos pelo Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Kentucky. Os autores agradecem aos participantes voluntários pela gravação e aos membros da equipe da Epilepsy-Neuroimaging Research Alliance, especialmente ao Dr. Brian Gold por liderar a equipe da aliança, ao Dr. Sridhar Sunderam pela orientação da pesquisa e a Susan V. Hollar e Emily Ashcraft pelo cuidado e gerenciamento do paciente.

<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>

Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

Este protocolo experimental é único em proporcionar uma transição suave de pacientes com epilepsia da UEM para a sala de varredura, permitindo que seja usado em ambientes clínicos e de pesquisa. O uso de eletrodos condicionais de RM aprovados pela FDA é um componente essencial tanto para registros clínicos durante o tempo gasto na UEM quanto para transferência segura para RM sem a necessidade de remover ou trocar os eletrodos do couro cabeludo do paciente. Na UEM, os eletrodos condicionais de RM são conectados a um amplificador para monitoramento simultâneo de vídeo e EEG. Para registros de EEG-fMRI, um amplificador de EEG condicional de RM e um scanner de RM podem ser usados com uma bobina de cabeça de 20 canais, que acomoda o tamanho do conjunto de eletrodos e dos fios de conexão. Deve-se notar que, antes de realizar os registros simultâneos de EEG-fMRI em pacientes com epilepsia, um teste executado com um indivíduo saudável é altamente recomendado para confirmar o funcionamento adequado de todos os equipamentos e familiarizar-se com cada passo necessário.
Além disso, a organização concreta da equipe e a seleção cuidadosa dos pacientes também desempenham um papel significativo nesse protocolo. Para ser viável tanto para o cenário clínico quanto para a pesquisa, é necessário ter uma equipe estruturada de epileptologistas, equipe de enfermagem, tecnólogos em EEG e engenheiros. Para a seleção dos pacientes, os critérios de inclusão e exclusão listados acima devem ser firmemente considerados.
Além disso, é importante abordar que, quando a análise de RMf informada pelo EEG é conduzida, a presença clara das principais características dos EEGs deve existir para orientar as alterações BOLD correspondentes na RMf. Portanto, ao realizar o registro de EEG-fMRI, é importante considerar os pacientes que demonstraram previamente as características alvo do EEG. Durante o período interictal em pacientes com epilepsia, os DEIs, que são anormais e sugerem potencial epileptogênico, são uma característica bem conhecida no EEG para referência às alterações BOLD16, embora o exemplo aqui não inclua este caso. Ao almejar obter DEIs nos registros interictais de EEG-fMRI, os experimentadores devem considerar pacientes com DEIs frequentes (pelo menos três IEDs/hora) observados por um EEG do couro cabeludo, a fim de garantir descargas epileptiformes suficientes durante uma sessão de varredura. O número de DEIs pode ser determinado a partir da monitorização do EEG na UEM, ou a partir da referência à frequência de IEDs observada nos registros prévios de EEG dos indivíduos, se existirem. Os registros obtidos dos dados de EEG-fMRI interictal podem trazer benefícios para a compreensão e potencialmente localização da zona de início das crises17.
Uma vez que um EEG limpo é obtido após o processamento das etapas de remoção do artefato, uma análise adicional do EEG pode ser aplicada. Por exemplo, a imagem da fonte de EEG (ESI) pode ser obtida aplicando-se tomografia eletromagnética cerebral padronizada de baixa resolução (sLORETA)18 para estimar a atividade elétrica correspondente do cérebro na superfície cortical. As fontes estimadas podem ser obtidas invertendo-se a matriz de campo de chumbo computada com base nas camadas da cabeça, crânio externo, crânio interno e córtex criadas a partir da RM do paciente usando o método dos elementos de contorno19. Existem inúmeras caixas de ferramentas disponíveis publicamente para obter imagens de fonte de EEG, e o Brainstorm é uma caixa de ferramentas baseada em MATLAB usada popularmente20.
Quando a ESI é considerada usando o EEG processado, o número total de eletrodos e suas distribuições devem ser cuidadosamente levados em conta para que possam cobrir razoavelmente toda a cabeça. O número mínimo de eletrodos necessários para implementar a ESI é de 32canais21,22, que é maior do que o número padrão de eletrodos usados em ambientes clínicos. Assim, recomenda-se incluir canais extras para cobrir toda a cabeça com espaçamento razoável. A seleção de canais neste estudo inclui 21 canais, que são convencionalmente utilizados na clínica para monitorização eletroencefalográfica, e 11 canais adicionais para cobrir totalmente a cabeça (Figura 1).
Aqui, não incluímos detalhes da análise por RMf, uma vez que esta está fora do escopo de nosso estudo. No entanto, uma possível direção é a análise por RMf informada pelo EEG23. Por exemplo, o tempo de ocorrência dos DEIs pode ser salvo como gatilhos de eventos para se correlacionar com a RMf, o que pode levar a uma análise rotineira de RMf relacionada a eventos. Neste caso, uma análise de modelo linear generalizado pode ser usada para encontrar as regiões cerebrais que mostram alterações no sinal da RMf no momento dos DEIs.
Ressaltamos que um estudo publicado recentemente10 mostrou que é possível utilizar um sistema de malha de fio de carbono quando uma técnica mais robusta de remoção de artefatos é necessária16. No entanto, queremos avaliar que a integração do sistema de malha de fio de carbono em nosso ambiente experimental com o eletrodo condicional de RM ainda não foi investigada.
Embora este estudo se concentre especificamente no período interictal da epilepsia, o protocolo introduzido para EEG-fMRI simultâneo pode ser estendido para o período ictal ou pós-ictal. No entanto, considerações específicas devem ser seguidas quando quaisquer configurações personalizadas são consideradas. Para a fase pós-ictal, uma preocupação importante que conhecemos é que o paciente receba um benzodiazepínico antes do transporte para a RM. Quanto à análise de frequência dos EEGs, tem sido relatado que os benzodiazepínicos não necessariamente alteram as bandas de frequência específicas 24,25 e, no caso de alterações modestas, estas estão confinadas à região somatossório-motora26 ou lobos frontais 27. Além disso, com relação ao EEG-fMRI simultâneo, as correlações delta EEG-BOLD não mostraram alterações após a injeção de benzodiazepínicos em comparação com um controle com injeção de solução salina27. O sinal BOLD estava diminuído apenas nas pequenas áreas do giro de Heschel e área motora suplementar.

A epilepsia afeta cerca de 70 milhões de pessoas em todo o mundo1. Uma em cada 150 pessoas com epilepsia mal controlada sucumbe a uma morte súbita inesperada em epilepsia (SUDEP) todos os anos. Além disso, cerca de 30%-40% dos casos de epilepsia são refratários ao tratamento clínico2. O tratamento neurocirúrgico na forma de ressecção, desconexão ou neuromodulação pode ser uma medida que muda e salva vidas para pacientes com epilepsia refratária.
O eletroencefalograma simultâneo e a ressonância magnética funcional (EEG-fMRI) são uma técnica combinada única que mede as atividades cerebrais de forma não invasiva e tem proporcionado benefícios para a compreensão e localização do início das crises na epilepsia3,4,5,6. EEGs do couro cabeludo podem ser usados para lateralizar e localizar zonas de início de crises, mas eles têm resolução espacial relativamente pobre devido às capacidades limitadas com relação à avaliação de fontes epileptogênicas profundas. Embora a RMf tenha boa resolução espacial em todo o cérebro, incluindo regiões profundas, a RMf isoladamente não é específica para convulsões. No entanto, EEGs do couro cabeludo podem informar a interpretação de áreas de ativação ou desativação dependentes do nível de oxigênio no sangue (BOLD) na RMf, produzindo assim uma técnica de RMf específica para epilepsia. Assim, a implementação simultânea de EEG-fMRI pode ser usada para mapear processos espaço-temporais relevantes para localizar tanto o 'onde' quanto o 'quando' de eventos epilépticos.
Explicações sobre como realizar EEG-RMf simultâneas são fornecidas em estudos prévios 7,8,9,10. No entanto, a RMf tem sido subutilizada em epilepsia, especialmente em ambientes clínicos. Existe um estudo que fornece um procedimento geral para registros de EEG-fMRI, antecedentes e exemplos de possíveis análises de EEG7. Além disso, um estudo enfatizando a indução hipnótica juntamente com medidas de temperatura em registros simultâneos de EEG-RMffoi realizado 8. Além disso, um estudo expandido de EEG-fMRI para introduzir um método de imagem de fonte de EEG com restrição de RMf e espaço-temporal foi proposto 9,10. Além disso, o uso de uma alça de fio de carbono para remover efetivamente artefatos do EEG-fMRI tem sido considerado10. No entanto, todos esses estudos falham em abordar os desafios na realização de estudos de EEG-fMRI em um ambiente de pesquisa clínica. Em particular, o uso da tampa do EEG restringe a viabilidade desses protocolos em ambientes clínicos, e detalhes sobre o manejo do paciente também estão faltando. Neste estudo, fornecemos um protocolo de registro de EEG-fMRI que pode ser usado em ambientes clínicos e de pesquisa para pacientes com epilepsia. Este protocolo único permite uma fácil transição do paciente de uma unidade de monitoramento de epilepsia (UEM) para a sala de varredura. Além disso, o protocolo oferece o potencial de expandir sua aplicação para registros do período pós-ictal em pacientes com epilepsia. Para EEG-fMRI, o pós-processamento é uma etapa crucial na remoção de artefatos causados por gradientes de RM e artefatos fisiológicos, como aqueles relacionados aos batimentos cardíacos. Assim, também fornecemos procedimentos passo a passo para remover artefatos de EEG usando um método padrão de remoção degabarito11 para revisão clínica.

<table><tbody><tr><td>Scanner de ressonância magnética 3T Magnetom Prisma fit</td><td>Siemens Healthineers</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Abralyt HiCl, 10 g.</td><td>EASYCAP GmbH</td><td></td><td>Gel condutor para eletrodo de ECG.</td></tr><tr><td>BrainAmp MR plus 32 canais</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-01300</td><td></td></tr><tr><td>BrainVision Analyzer Versão 2.2.0.7383</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td>Software de análise de EEG.</td></tr><tr><td>Caixa de interface BrainVision 32 entradas</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>BVI-32</td><td></td></tr><tr><td>Licença do gravador BrainVision com dongle</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-170-3000</td><td></td></tr><tr><td>Gravador BrainVision Versão 1.23.0003</td> Software <td>de gravação de EEG</td> da <td>Brain Products GmbH</td><td></td>.</tr><tr><td>Colódio (não flexível)</td><td>Cola Mavidon</td><td></td><td>para fixar eletrodos de EEG.</td></tr><tr><td>Cabo de fibra óptica (30m uma linha)</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-345-3020</td><td></td></tr><tr><td>Conjunto de eletrodos Gold Cup, 32 canais</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>GCE-32</td><td>2+ itens são recomendados ao gerenciar vários assuntos com período sobreposto/próximo de permanência da Unidade de Monitoramento de Epilepsia (EMU).</td></tr><tr><td>Eletrodos Gold Cup</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>GCE-EKG</td><td></td></tr><tr><td>Harness, 32 leads, reutilizável</td><td>Ives EEG Solutions, LLC</td><td>HAR-32</td><td>2+ itens são recomendados ao gerenciar vários assuntos com período sobreposto/fechado de&nbsp; Unidade de Monitoramento de Epilepsia (EMU).</td></tr><tr><td>Kit MR-sled incluindo placas de base de 100% e 75% de comprimento, pernas de bloco de baixo perfil (3 cm) para cada placa de base, rampa e sistemas de cintas configurados manualmente</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BV-79123-PRISMA SKYRA</td><td></td></tr><tr><td>Natus NeuroWorks EEG</td><td>Natus Software Natus usado para monitoramento de EEG na Unidade de Monitoramento de Epilepsia (EMU).</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nuprep Gel de Preparação da Pele</td><td>Weaver and Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Conjunto inicial passivo, incluindo consumíveis (gel, seringas, pontas dispensadoras, arruelas adesivas, etc.) para facilitar a aquisição de dados prontos para uso</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-C-5303</td><td></td></tr><tr><td>SyncBox compl. Caixa de extensão para gravações de sincronização de fase</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 usado para o scanner de ressonância magnética.</td></tr><tr><td>Ten 20 Pasta de Eletrodo Neurodiagnóstico Condutivo</td><td>Weaver and Co.</td><td></td><td>Gel condutor para eletrodos de EEG.</td></tr><tr><td>Kit TriggerBox para BrainAmp</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-110-9010</td><td>Triggerbox; Este kit permite expandir a largura do gatilho do scanner para que o sinal do gatilho possa ser detectado no BrainVision Recorder corretamente. Este kit pode não ser necessário dependendo das características do sinal de disparo fornecido pelo scanner.</td></tr><tr><td>Amplificador EMU40EX Xltek</td><td>Natus</td><td></td><td>Um amplificador usado na Unidade de Monitoramento de Epilepsia (EMU).</td></tr></tbody></table>

configuração de equipamentos e remoção de artefatos para eletroencefalograma simultâneo e ressonância magnética funcional para revisão clínica em epilepsia

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

O eletroencefalograma simultâneo e a ressonância magnética funcional (EEG-fMRI) são uma técnica combinada única que fornece sinergia na compreensão e localização do início das crises na epilepsia. No entanto, os protocolos experimentais relatados para registros de EEG-fMRI falham em abordar detalhes sobre a realização de tais procedimentos em pacientes com epilepsia. Além disso, esses protocolos são limitados apenas a ambientes de pesquisa. Para preencher a lacuna entre o monitoramento de pacientes em uma unidade de monitoramento de epilepsia (UEM) e a realização de pesquisas com um paciente com epilepsia, introduzimos um protocolo único de registro de EEG-fMRI de epilepsia durante o período interictal. O uso de um conjunto de eletrodos condicionais de RM, que também pode ser usado na UEM para um EEG do couro cabeludo e gravação de vídeo simultâneos, permite uma transição fácil dos registros de EEG da UEM para a sala de varredura para registros simultâneos de EEG-fMRI. Detalhes sobre os procedimentos de gravação usando este conjunto específico de eletrodos condicionais de RM são fornecidos. Além disso, o estudo explica passo a passo os procedimentos de processamento de EEG para remover os artefatos de imagem, que podem ser usados para revisão clínica. Este protocolo experimental promove uma alteração no registro convencional de EEG-fMRI para maior aplicabilidade em ambientes clínicos (i.e., UEM) e de pesquisa. Além disso, esse protocolo oferece o potencial de expandir essa modalidade para registros pós-ictais de EEG-fMRI no cenário clínico.

Quando um paciente é admitido na UEM, um EEG do couro cabeludo e um vídeo simultâneos são gravados. Um dos objetivos da monitorização do EEG por um neurologista é avaliar a presença de descargas epileptiformes, que podem potencialmente informar a localização do início da crise. Quando a dinâmica extraordinária de canais específicos de EEG é distinguida, a localização dos eletrodos pode ser associada à localização das crises. Durante o período interictal, as descargas epileptiformes interictais (IEDs), incluindo pontas e ondas agudas, são tradicionalmente consideradas como marcadores de áreas de epileptogenicidade. Além disso, os registros obtidos dos dados de EEG-fRMf interictal podem ser vantajosos para entender e localizar as crises. Para validar esse protocolo de registro e processamento de EEG-RMf, avaliamos a qualidade do EEG comparando o EEG pós-processado com o da UEM, e confirmamos que a mesma característica distinguível do EEG é observada em ambos os casos.
A atividade lenta delta focal é tipicamente sugestiva de uma lesão estrutural cerebral subjacente ou uma área onde os neurônios não estão funcionando como esperado, o que é frequentemente observado após derrames, lesões na cabeça, infecções cerebrais ou demência. No entanto, não é incomum que pacientes com epilepsia focal demonstrem atividade delta focal perto ou no local de sua zona epileptogênica. Além disso, embora a atividade delta focal seja menos específica do que os DEIs, ela pode especificar patologia estrutural localizada correspondente ao início de crises epilépticas12. Além disso, ondas lentas interictais focais no EEG correspondem à ativação focal BOLD na RMf que corresponde à área epileptogênica em pacientes com epilepsia parcial13.
É notável que, na epilepsia de início do lobo temporal, um tipo de atividade delta denominada delta rítmico intermitente temporal (TIRDA) às vezes está presente, sendo considerado um equivalente deIED14. Ao contrário, o delta polimórfico intermitente temporal (TIPDA) não é considerado equivalente ao IED15. Nos dados de EEG processados, ondas lentas temporais esquerdas focais claras (TIPDA) estão presentes, o que é observado a partir do EEG registrado na UEM (Figura 7). Embora essa atividade delta não seja equivalente ao IED, ela sugere disfunção neuronal temporal esquerda.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig01.jpg"> Figura 1: Exemplo de seleções de 32 eletrodos para registro simultâneo de EEG-RMf. Na clínica, 21 canais são comumente considerados para a monitorização do EEG. Para atender a um número mínimo de eletrodos para realizar imagens de fonte de EEG (ESI), 11 canais adicionais são incluídos para cobrir totalmente a cabeça. Todos os eletrodos são copos de ouro para evitar efeitos de RM. Na figura, cores diferentes são usadas para distinguir diferentes eletrodos, e as cores correspondem às cores do cabo físico. Cada caixa retangular na parte inferior indica uma junção a ser conectada a um arnês, que será conectado a um amplificador para gravação. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig02.jpg"> Figura 2: Colocação dos eletrodos. (A) Colocação dos eletrodos no couro cabeludo do paciente e (B) disposição das junções dos cabos. As imagens da esquerda em (A) e (B) fornecem uma visão frontal superior e as imagens da direita fornecem uma visão do lado esquerdo do paciente. As setas vermelhas em (B) indicam a colocação de compressas de gaze. Isso ajuda a evitar artefatos de imagem. As áreas circundadas em azul em (B) mostram como as junções de cabos estão organizadas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig03.jpg"> Figura 3: Conexão do equipamento na sala de monitoramento . (A) Uma visão geral do adaptador USB 2, Syncbox e conexão Triggerbox. Imagem detalhada de (B) o adaptador USB 2 e as conexões de cabo Syncbox, (C) o Syncbox e a conexão de cabo de fibra óptica e (D) as conexões de cabo no Triggerbox. As marcas de estrela em (B), (C) e (D) mostram a localização dos cabos USB a serem conectados ao PC de gravação. Um diagrama esquemático do sistema de registro do EEG e as conexões necessárias entre o hardware é fornecido na Figura 1 em Mullinger et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig04.jpg"> Figura 4: Conexão do equipamento na sala de varredura . (A) Uma visão geral da conexão do amplificador de EEG no scanner. (B) Cabos enrolados da caixa de interface para conectar os eletrodos de EEG (o cabo vermelho é para a medida de ECG). (C) Conexão da caixa de interface e do amplificador de EEG e sacos de areia seguros de RM colocados para reduzir artefatos de RM. (D) Conexão do amplificador (parte superior) e da bateria (parte inferior) e conexão do cabo de fibra óptica do Syncbox na sala de monitoramento ao amplificador. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig05.jpg"> Figura 5: Captura de tela das configurações do espaço de trabalho no software de gravação de EEG. O número de canais e a taxa de amostragem podem ser definidos sob as configurações do amplificador. Além disso, a especificação de cada canal pode ser modificada, se necessário, clicando na tabela na parte inferior. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig06.jpg"> Figura 6: Pipeline de remoção de artefato de EEG com exemplos representativos. Os traços brutos de EEG são exibidos no canto inferior esquerdo. O gráfico do meio inferior mostra os traços do EEG após a aplicação da correção do artefato de RM e um filtro passa-alta de 0,5 Hz no EEG bruto. O gráfico inferior direito exibe traços de EEG após a aplicação da correção de artefato CB e um filtro de entalhe de 60 Hz no EEG processado. Os traços de EEG são exibidos no modo de solo comum para visualizar efetivamente como cada processo influencia cada canal gravado. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64919/64919fig07.jpg"> Figura 7: Comparação do EEG processado a partir de um registro simultâneo de EEG-fMRI (esquerda) e um EEG registrado na UEM (direita). O círculo vermelho indica ondas lentas temporais focais esquerdas nos mesmos canais. Os traços de EEG são exibidos em formato de banana dupla, tradicionalmente considerada na clínica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64919/64919fig07large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Este artigo detalha procedimentos simultâneos de registro de eletroencefalograma e ressonância magnética funcional (EEG-fMRI) que podem ser usados em ambientes clínicos e de pesquisa. Procedimentos de processamento de EEG para remoção de artefatos de imagem para revisão clínica também estão incluídos. Este estudo enfoca o exemplo da epilepsia durante o período interictal.

Configuração de Equipamentos e Remoção de Artefatos para Eletroencefalograma Simultâneo e Ressonância Magnética Funcional para Revisão Clínica em Epilepsia

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

Neste vídeo, apresentamos um protocolo único de gravação de EEG-fMRI que pode ser usado em ambientes clínicos e de pesquisa. EEG-fMRI simultâneo é uma técnica que fornece sinergia no entendimento e localização do início da crise e epilepsia. A implementação simultânea de EEG-fMRI pode ser usada para mapear os processos espaço-temporais de eventos epilépticos, o que pode orientar o tratamento neurocirúrgico de pacientes com epilepsia refratária à medicação, que é até um terço dos pacientes com epilepsia.Para começar, marque as posições dos eletrodos no couro cabeludo do paciente com base no sistema 10-20. Após a marcação das posições de colocação dos eletrodos, limpe o couro cabeludo do paciente com gel de preparação de pele sobre gaze. Coloque a pasta condutora em um copo de eletrodo e cole-a no couro cabeludo do paciente, seguindo o nome do canal no cabo dos eletrodos.Após a colocação do último eletrodo, prenda todos os eletrodos ao couro cabeludo com cola sobre gaze. Em seguida, disponha todos os cabos do eletrodo e coloque a junção do cabo longe do couro cabeludo, colocando compressas de gaze no centro da cabeça do paciente. Coloque uma tampa elástica na cabeça para prender todos os eletrodos.Conecte o chicote ao amplificador para monitorar o EEG do paciente de forma síncrona com gravações de vídeo. Na sala de monitoramento, conecte o adaptador USB 2 ao kit da caixa de gatilho com um cabo. Em seguida, conecte a caixa de sincronização ao adaptador USB com um cabo e conecte uma extremidade do cabo de fibra óptica à caixa de sincronização.Conecte um cabo de porta USB do adaptador USB 2 ao computador de gravação e conecte um cabo de porta USB da caixa de sincronização ao computador de gravação. Além disso, conecte um cabo de porta USB da caixa de gatilho ao computador de gravação e o dongle de licença de software ao computador de gravação. Confirme a conexão do gatilho do scanner.Na sala de digitalização, configure o amplificador de gravação de EEG e o kit de trenó MR dentro do scanner. Conecte a extremidade do cabo de fibra óptica na sala de digitalização à parte traseira do amplificador e ligue o amplificador. Quando a configuração estiver concluída na sala de digitalização, vá para a sala de monitoramento e, em seguida, abra o software de gravação de EEG no computador de gravação e crie um espaço de trabalho clicando no novo menu do espaço de trabalho na guia Arquivo.Digitalize o amplificador clicando no botão Scan for Amplifier e configure os parâmetros apropriados, incluindo taxas de amostragem e frequências de corte baixas e altas para gravação. Defina os parâmetros do scanner para o fMRI. Desligue a bomba de hélio do scanner na sala de varredura para reduzir ainda mais a introdução de artefatos no sinal de EEG.Transfira o paciente para a sala de espera de digitalização e explique o procedimento de gravação ao paciente. Limpe as costas do paciente e logo abaixo do ombro esquerdo para a colocação do eletrodo no ECG. Aplique um gel eletrolítico abrasivo no eletrodo do ECG e coloque-o na parte traseira esquerda do paciente.Aplique fita adesiva ao redor do cabo e do cabo do ECG para minimizar os artefatos de digitalização durante a gravação. Desconecte o chicote de EEG e conecte as junções do cabo à caixa de interface. Em seguida, na sala de digitalização, deite o paciente na mesa de digitalização com a cabeça na metade inferior aberta da bobina da cabeça.Aplique protetores auriculares para reduzir o ruído do scanner e coloque uma almofada ao redor da cabeça do paciente para minimizar os artefatos de movimento da cabeça. Conecte a metade superior da bobina da cabeça para fechar a bobina da gaiola do pássaro ao redor da cabeça do paciente. Ajuste a altura da cama.Conecte a caixa de interface ao amplificador e coloque os sacos de areia seguros MR ao redor dos cabos. Em seguida, na sala de monitoração, clique no botão de verificação de impedância para verificar a impedância dos eletrodos de EEG. Depois de confirmar que o paciente está pronto para a gravação, inicie a gravação do EEG clicando no botão play.Execute a varredura de aquisição de fMRI. Abra o software de análise de EEG. Para correção de artefatos de RM, clique na guia Transformações, depois em Processamento de Sinais Especiais e Correção de RM.Em uma janela recém-criada, selecione Usar marcadores. Escolha um sinal de gatilho no scanner e clique em Avançar. Selecione as opções intercaladas e Baseado no Tempo, insira as informações de tempo do sinal de gatilho e clique em Avançar.Marque Habilitar correção de linha de base para média e desmarque Calcular linha de base sobre todo o artefato. Insira os valores inicial e final. Selecione Usar cálculo de média deslizante.Insira o número total de intervalos para média deslizante. Verifique o uso comum de todos os canais para intervalos incorretos e correção e clique em Avançar. Na janela a seguir, selecione Usar todos os canais para correção e clique em Avançar.Marque Do Downsampling e escolha 500 hertz para uma nova frequência. Marque Aplicar filtro passa-baixa, selecione Usar filtro FIR, insira 70 hertz para uma frequência de corte e clique em Avançar. Selecione uma opção Armazenar Dados Corrigidos.Em seguida, clique em Concluir. Para aplicar a remoção de corrente contínua por um filtro passa-alta, clique no botão Transformação. Em seguida, guia Filtragem de dados e filtros IIR.Marque Habilitado em Corte baixo, insira uma frequência de corte de 0,5 hertz. Escolha a ordem do filtro como dois e clique OK.To remover artefatos cardiobalísticos, clique na guia Transformações, depois em Processamento de Sinais Especiais e Correção CB. Na janela que se abre posteriormente, selecione Usar detecção de pico e marque Modo semiautomático.Na seção Modelo de Pulso de Pesquisa, insira Iniciar em segundos como 60 e Comprimento em segundos como 20. Em seguida, marque Marcar modelo encontrado para confirmar se o canal de ECG apropriado foi escolhido. Insira parâmetros para Frequência de Pulso e Correlação e Amplitude.Insira R para marcar pulsos com nossos marcadores de pico e clique em Avançar. Marque Usar dados inteiros para calcular o atraso de tempo e insira o número total de intervalos de pulso usados para a média. Em Corrigir Canais Seguintes, mova todos os canais de EEG para a coluna da direita, exceto o canal de ECG e clique em Avançar.Na próxima página, selecione uma opção de armazenar dados corrigidos como preferida e clique em Concluir. Deslize sobre o eixo do tempo na parte inferior da barra de navegação e verifique onde o ECG do modelo base está realçado com uma caixa sombreada azul para confirmar se o modelo base do ECG está marcado corretamente. Na janela do modo interativo de correção CB, verifique cada ECG marcado clicando duas vezes em sua linha correspondente na tabela.Ajuste os locais de pico detectados conforme necessário, movendo as linhas verticais vermelhas. Depois que todos os ECGs forem revisados, clique em Concluir. Para aplicar a remoção de ruído de linha de energia e corrente alternada por um filtro de entalhe, clique na guia Transformação e depois em Filtragem de Dados e Filtros IIR.Em seguida, marque Notch Enabled, selecione Frequency e clique em OK.In os dados de EEG processados, ondas lentas temporais focais claras à esquerda estão presentes, o que é observado a partir do EEG registrado na unidade de monitoramento de epilepsia. Nosso protocolo exclusivo fornece uma transição suave para pacientes com epilepsia da unidade de monitoramento de epilepsia para a sala de varredura, que pode ser estendida para a janela pós-ictal.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Nós apresentamos um método de coleta de sinais eletrocorticográfica para fins de pesquisa de seres humanos que são submetidos a monitorização invasiva epilepsia. Nós mostramos como usar a plataforma de software BCI2000 para coleta de dados, processamento de sinal e apresentação do estímulo. Especificamente, nós demonstramos Sigfried, uma ferramenta BCI2000 baseado em tempo real de mapeamento cerebral funcional.

Gravação Humanos eletrocorticográfica (ECOG) Sinais para pesquisa neurocientífica e mapeamento em tempo real Funcional Cortical

Fonte: Papadelis, C., , et al., Oscilações Interictais de Alta Frequência Detectadas com Magnetoencefalografia e Eletroencefalografia Simultâneas como Biomarcador de Epilepsia Pediátrica. J. Vis. Exp.{TAG_ 27}} (2016).  Este vídeo demonstra o método de uso de registros de eletroencefalografia (EEG) e magnetoencefalografia (MEG) para identificar descargas epileptiformes interictais (IEDs) e oscilações de alta frequência (HFOs) para localizar regiões propensas a convulsões no cérebro.

 Eletroencefalografia e magnetoencefalografia simultâneas para identificar regiões cerebrais propensas a convulsões 

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

A ressonância magnética de conectividade funcional em estado de repouso identificou anormalidades em pacientes com uma ampla gama de distúrbios neuropsiquiátricos, incluindo epilepsia devido a malformações do desenvolvimento cortical. A estimulação magnética transcraniana em combinação com EEG pode demonstrar que pacientes com epilepsia apresentam hiperexcitabilidade cortical em regiões com conectividade anormal.

A Multimodal Imaging- e baseada Estimulação método de avaliação de conectividade relacionadas com o cérebro Excitabilidade em doentes com epilepsia

Oscilações de alta frequência (HFO) surgiram como biomarcadores pré-cirúrgicos para a identificação da zona epileptogênica em pacientes pediátricos com epilepsia refratária. Uma metodologia para a gravação não-invasiva, a detecção e localização de HFO com electroencefalográfica couro cabeludo simultânea (EEG) e magnetoencephalography (MEG) é apresentada.

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Um EEG-fMRI multimodal de imagens método, conhecido como a fonte de EEG fMRI restrita spatiotemporal imagem método, é descrito aqui. O método apresentado utiliza mapas sub fMRI condicionalmente-ativo, ou antecedentes, para orientar a localização de origem do EEG em uma forma que melhora a especificidade espacial e limita a resultados erróneos.

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Este artigo fornece um protocolo simples para a aquisição de dados de eletroencefalografia de boa qualidade (EEG) durante o EEG simultâneo e ressonância magnética funcional utilizando produtos médicos prontamente disponíveis.

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A magnetoencefalografia (MEG) e a eletroencefalografia de alta densidade (HD-EEG) raramente são registradas simultaneamente, embora forneçam informações confirmatórias e complementares. Aqui, ilustramos a configuração experimental para registrar MEG e HD-EEG simultâneos e a metodologia para analisar esses dados com o objetivo de localizar áreas cerebrais epileptogênicas e eloquentes em crianças com epilepsia resistente a medicamentos.

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Aprenda a configurar equipamentos EEG-fMRI para revisão clínica em epilepsia. Este protocolo padronizado permite remover artefatos de imagem e mapear atividade epiléptica com precisão, auxiliando no planejamento neurocirúrgico.

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