Summary
Одновременное электроэнцефалографии (ЭЭГ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) является мощным инструментом нейровизуализации. Тем не менее, внутри томографа образует сложные условия для регистрации ЭЭГ данных и безопасность должны рассматриваться ЭЭГ правилам эксплуатации оборудования внутри сканера. Здесь мы представляем оптимизированы ЭЭГ-МРТ сбора данных протокола.
Abstract
Одновременное ЭЭГ МРТ обеспечивает превосходную временное разрешение ЭЭГ быть объединены с высокой пространственной точностью МРТ. Данные этих двух методов могут быть объединены в несколько способов, но все полагаются на получение высококачественных ЭЭГ и МРТ данных. ЭЭГ данных, полученных во время одновременных МРТ влияют несколько артефактов, в том числе градиент артефакт (в связи с изменением градиентов магнитного поля, необходимого для МРТ), артефакт импульса (связано с сердечным циклом) и артефактов движения (в результате движения в сильных магнитных поле сканер и мышечной активности). Последующая обработка методы успешно коррекции градиента и артефакты импульсов потребуется ряд критериев, которые будут выполнены во время сбора данных. Сведение к минимуму движение головы во время ЭЭГ-МРТ также необходимо для ограничения генерации артефактов.
Взаимодействие между радиочастотной (РЧ) импульсов, необходимых для МРТ и гоэлектронной ЭЭГ аппаратных может произойти и может вызвать отопления. Это только значительный риск, если правила техники безопасности не удовлетворены. Дизайн оборудования и настройке, а также тщательный отбор которых г-н последовательностей, выполняются с ЭЭГ имеющееся оборудование поэтому должны рассматриваться.
Вышеперечисленные проблемы подчеркнуть важность выбора экспериментальный протокол, используемый при выполнении одновременного ЭЭГ МРТ эксперимента. Основываясь на предыдущих исследованиях мы описываем оптимальной экспериментальной установки. Это обеспечивает высокое качество данных ЭЭГ при одновременном МРТ при использовании коммерческих ЭЭГ и МРТ системах с безопасностью риски к предмету сведена к минимуму. Покажем это набор параметров, с ЭЭГ-МРТ эксперимента с использованием простых визуальных стимулов. Тем не менее, гораздо более сложные стимулы могут быть использованы. Здесь мы показываем, ЭЭГ-МРТ установку параметров с использованием GmbH мозга продукты (Gilching, Германия) MRplus, 32 каналов ЭЭГ системы в сочетании с Philips Achieva (Best, Нидерланды) 3Т МР-томографа, хотямногие методы могут быть перенесены в другие системы.
Introduction
Одновременное электроэнцефалографии (ЭЭГ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) позволяет отличной временной разрешающей ЭЭГ быть объединены с высокой пространственной точностью МРТ. Есть несколько способов, в которых данные из этих двух условий можно комбинировать один, но все полагаются на получение высококачественных ЭЭГ и МРТ данных. На сегодняшний день одновременная ЭЭГ-МРТ были использованы для изучения корреляции между колебательных ритмов (измеренные с ЭЭГ) и оксигенации крови ответов (с помощью оксигенации крови в зависимости от уровня (жирный) МРТ), например, 2,3. Он также был использован для изучения ли характеристики вызвала сигнал может объяснить дисперсию в BOLD сигнала на экспериментальной за экспериментальной основе 4,5. В клинических исследованиях основное использование техники в том, чтобы исследовать очаги интериктальных эпилептических разрядов, которые могут помочь в планировании хирургического и в настоящее время трудно локализовать неинвазивным6,7. Чтобы достичь слияния ЭЭГ и МРТ данных, которые требуется, важно иметь высококачественные данные из обоих методов. Тем не менее, ЭЭГ данных, полученных при одновременном МРТ зависит от нескольких артефактов, в том числе градиент артефакт (за счет изменения магнитного поля, необходимые для МРТ), пульс артефакт (связано с сердечного цикла) и артефактов движения (в результате движений в сильном магнитного поля сканера, а также мышечной активности). Эти артефакты значительно больше, чем активность нейронов интерес и, следовательно, снижение (у источника) и коррекции артефактов (через пост-обработка) оба необходимы для обеспечения успешной реализации одновременного ЭЭГ-МРТ.
Пост-обработки методы в настоящее время для коррекции градиента и артефакты импульсов потребуется ряд критериев, которые будут удовлетворены во время сбора данных для того, чтобы производить высококачественные данные ЭЭГ. За предыдущее десятилетие на ОПТIMAL экспериментальную установку для записи данных высокого качества превратилась в наше понимание причин артефакты 8-10 улучшилась, и мы узнали, как изменить экспериментальные методы, чтобы уменьшить артефакты в источнике 11,12 и улучшения выполнение пост-обработки алгоритмов коррекции. Эти разработки включают в себя улучшение выборки градиента нагрузок и синхронизации сканера часы 13,14 и использование vectocardiogram 15,16, чтобы обеспечить чистой сердечной след, чем традиционная ЭКГ. Vectocardiogram следа происходит от четырех электродов, расположенных на груди со строгой фильтра нижних частот используется 14-16. В результате следа относительно не зависит от градиента артефакты и нечувствительна к артефакт кровотока делает R-пикового детектирования легче. Тем не менее, средства для записи vectocardiogram не доступна на всех МРТ сканеры и поэтому будет только кратко упоминается в этом студы. Важность минимизации артефактов и строгие очистки данных было подчеркнуто, что недавняя демонстрация артефактов движения записаны в данных ЭЭГ может коррелировать жирным деятельности, не связанной с этой задачей интереса, производя ложные результаты, если крайняя не соблюдать осторожность во всем экспериментальный процесс 17.
Изложенный здесь метод представляет текущий оптимальный подход для получения высокого качества ЭЭГ и МРТ данных одновременно, используя MR аппаратных и импульсных последовательностей, которые широко доступны, наряду с коммерчески поставляется ЭЭГ оборудования. Реализация предлагаемого метода приобретения, в сочетании с использованием соответствующих пост-обработки методами, даст ЭЭГ и МРТ данных, которые могут использоваться, чтобы ответить на ряд важных вопросов неврологии.
Protocol
1. Подготовка экспериментальной установки
- До прибытия субъекта созданы ЭЭГ оборудования в диспетчерской, где оператор сканера будет сидеть. Подключите портативный компьютер к ЭЭГ оборудование, как показано на рисунке 1. Примечание: все триггеры от периферийных устройств и МР-томографа должна быть длительностью более 200 мкс быть обнаружены ЭЭГ системы.
- Настройка компьютера стимул, в этом исследовании, мы используем визуальный стимул; маркеров считываются в Recorder BrainVision в начале и в конце каждого периода стимуляции.
- Убедитесь, что рабочее пространство для записи данных установлен на самом высоком временном разрешении и правильной настройки фильтра. В большинстве исследований AC-соединение с фильтром 0.016-250 Гц оптимальна хотя DC-муфты или выше (1 кГц) низкочастотного фильтра может потребоваться, если ультра низкой или высокой частоты нейронных сигналов представляют интерес, соответственно.
- Проверьте мarkers со сканера и предъявления стимула, чтобы подтвердить, что они были записаны на ЭЭГ система правильно. Включите синхронизацию сканер и часов с помощью ЭЭГ контроль BrainVision панели записывающего устройства. Затем проверьте, синхронизация выполнена успешно, если создана правильная зеленый значок и "Sync On" точка появится.
- Настройка сканера MR обычным образом, здесь мы используем тело передает радиочастотную катушку и 32 Старший канал получит РФ катушку. Когда это возможно, лучше использовать головку размером передавать катушки, чтобы минимизировать риск высокочастотного нагрева ЭЭГ крышкой и связанные с ними кабелей. Однако на большинстве сканеров, катушка голову передачи не может быть использован в сочетании с многоэлементной приемной катушки, что приводит к неоптимальной создан на приобретение МРТ данных (в частности параллельной визуализации ускорения невозможен). Мы используем эту конкретные головы приемной катушки, потому что она включает в себя порт доступа, которая позволяет кабели от ЭЭГ крышкой для запуска по прямой Pате из сканера.
- Убедитесь, что MR последовательности для запуска настроены. МРТ последовательность должна использовать кусочек TR, кратное ЭЭГ период времени (200 мкс). При использовании Philips MR системы калькулятор Philips времени может быть использована для определения возможных срез и TR комбинаций.
- Сделайте одну окончательную проверку, что все оборудование находится в режиме записи, как ожидалось.
2. Тема прибытия
- Попросите его, чтобы прибыть с чистыми волосами и ношение удобной, неметаллических одежды.
- Объясните предмет цели эксперимента и что будет происходить.
- Попросите его заполнения форм, которые используются для определения, что нет противопоказаний для сканирования и MR, что предметом согласие на участие в эксперименте. Проверьте формы, прежде чем продолжить. В этом исследовании утверждение местным комитетом по этике была получена, и все пациенты дали информированное согласие.
- Измерьте окружность головый выбора соответствующего размера колпачок (т.е. наименьший доступный колпачок, который больше, чем размер головы). Поместите крышку на голове, начиная с передней части головы и потянув назад. Установите крышку правильно, так, что электрод Cz расположено на полпути между назион и ИНИОН, а также центром влево-вправо.
- Подключите электроды к голове: перемещение волос из пути, применяя спирте и затем Abralyte геля. Установите электрод ЭКГ на базу обратно способом, аналогичным тому, который используется для крышки электродов. Этот электрод для измерения сердцебиения. Позиционирование в основании задней рекомендуется максимального сигнала к шуму Р-пик на кривой ЭКГ, а также предмет комфорта.
- Работа на контакты с тем, чтобы уменьшить полное сопротивление электродов на голове до менее чем 10 кОм (исключая сопротивление внутренних сопротивлений в каждом электроде). ЭКГ и ЭОГ сопротивления может быть выше, так как сигналы достаточно сильныER и хорошее может быть трудно достичь, но должна быть ниже 50 кОм.
- Проверьте качество данных ЭЭГ удовлетворительное путем визуального осмотра данных на экране монитора.
3. Работу за пределами МР-томограф
(Дополнительно: требуется только, если вы хотите сравнить качество данных ЭЭГ изнутри и снаружи МР-томограф)
- Настройка аппарата представления и ЭЭГ оборудования вне сканера (в месте, где магнитное поле низкой). Убедитесь, что установка как можно более близкими тому, который используется внутри сканера MR (в частности, этот вопрос должен быть лежа и аналогичный процесс предъявления стимула должна быть использована).
- Выполнение эксперимента и записи данных таким же образом, используемой внутри сканера (см. главу 4).
4. Установка Тема внутри сканера MR
- Попросите его сесть, пока вы SEт до ЭЭГ принадлежности в номере МР-томографа.
- Возьмите усилителя в экранированной комнате и разместить его на столе в задней части сканера. Прикрепить усилитель к длинному волоконно-оптического кабеля. Передайте волоконно-оптического кабеля через волновод и приложите его к адаптеру USB BrainAmp в диспетчерской (рис. 1).
- Регистрация пациента в пациента МР-томографа базы данных.
- Возьмите предмет в комнату и попросить их лечь на планшет сканера.
- Предоставить субъекту затычки для ушей, наушники и кнопка вызова, и убедиться, что они удобны.
- Положите голову катушки над головой испытуемого. ЭЭГ кабели должны покинуть голову катушки по кратчайшему пути возможно. Сейчас площадку головы объекта, чтобы минимизировать движения головой.
- Перевести тему в сканер Диаметр цилиндра, обеспечение того, чтобы электроды Fp1 и Fp2 находятся на изоцентра из МР-томографа в Z-направлении. Обычно это достигается путем выравнивания этих двух электродов с свет, который уСЭД для размещения объекта до входа в отверстие.
- Прикрепить ЭЭГ крышки к усилителю на задней панели сканера. Убедитесь, что нет никаких проводов не петель в ЭЭГ приводит (это может привести к нагреванию РФ, а также привести к большей ЭЭГ артефакты, чтобы быть вызван) и того, что кабельное изолирован от МР-томографа вибрации как можно больше, здесь мы используем луч консольные Для достижения этой изоляции.
5. Запись внутри сканера
- Поговорите с предметом из консоли номер, чтобы подтвердить, что они могут услышать сканера оператором и в порядке.
- Второй экспериментатор начинает ЭЭГ мониторинг, проверка на шумных электродов в следах, а также для зеленого "Sync On" точку в нижней части экрана.
- Четкого эффекта крио-насосов на записи можно увидеть (см. Рисунок 2). Таким образом, отключить эти насосы во время сбора данных, после руководства изготовителя.
- Попросите его-го ходаEIR голову на небольшую величину. Важность сохранения головка все еще может быть видно из больших напряжений в ЭЭГ, которые являются результатом небольших движений головы.
- , Чтобы прослушать запись нейронной активности, задавая тему, чтобы открыть и закрыть глаза. Посмотрите на затылочной альфа-активности. Это позволит проверить, является ли вы измеряете физиологические сигналы, а не шум. Если альфа-сигнал не может быть видно на предмет (что имеет место в некоторых субъектах) можно для проверки на активность нейронов, выполнив краткосрочной перспективе экспериментальной парадигмы без протекания МР-томографа и посмотреть для усредненных вызванных потенциалов.
- Импульс артефакт можно ясно увидеть в исходных данных (см. Рисунок 2), особенно на электродах над храмами. Используйте ЭКГ, чтобы исправить этот артефакт в реальном времени, используя RecView (или в пост обработки в пакетах программного обеспечения).
- Как только каждый МРТ начинается градиенты вызовет крупные артефакты на ЭЭГ данных. </ EM>
- При МРТ эксперимента готова начать, - с системой предъявления стимула в состоянии готовности - тогда начать сохранение данных ЭЭГ, следуя инструкциям, появляющимся.
- Теперь начать эксперимент, проверив, что маркеры с презентации стимула и МР-томографа можно увидеть в BrainVision записи. Здесь стимул состоит из полного поля радиальных шахматном при 100% контраста. Реверсирование Скорость 2 Гц так, что вызванный ответ будет происходить каждые 500 мс и маркер помещается в ЭЭГ файл на каждое изображение разворота.
- ЭЭГ качества данных окажется очень бедная, но она может быть очищена, либо он-лайн в RecView или во время пост-обработки. Для того, чтобы поправочного градиента артефакт работать без ущерба для записи нейронных сигналов, стимул презентации не должен быть заблокирован в TR и частота стимул повтор не должна быть равной частоты повторения среза.
- Градиент артефакт коррекции мУсть осуществляться до корректировки артефакт импульса (см. рисунки 3 и 4). Данные могут быть сегментирован в соответствии с предъявления стимула и проанализированы с помощью многочисленных методов; простой из которых составляет в среднем для исследования вызванных потенциалов (см. рисунок 6).
6. Тема Разбор полетов
- После завершения сканирования, возьмите предмет из сканера и помочь им снять ЭЭГ крышкой.
- Позвольте им мыть волосы.
- Они сейчас могут свободно уйти.
7. Уборка в конце эксперимента
- Соберите ЭЭГ оборудования в соответствии с требованиями Вашей лаборатории. Если производитель MR требует его, убедитесь, что синхронизация аппаратных отключен в конце каждой сессии, а не оставили подключенного к сканеру электроники.
- Наконец, ЭЭГ крышки должны быть очищены. Для этого замочите в воде крышкой (как правило, примерноoximately 5 мин) или воды и дезинфицирующих смеси (дезинфицирующее должны быть выбраны в соответствии соответствующих патогенов рекомендации спектра и дезинфицирующее средство изготовителем насадок. Выдержка и дезинфицирующее концентрация должна следовать указаниям изготовителя дезинфицирующего средства.). Затем используйте зубную щетку, чтобы очистить от остаточных геля. Это очень важно, чтобы очистить крышку полностью обеспечить надлежащее исполнение крышку, когда последующей эксплуатации.
8. Анализ
- Здесь в реальном времени анализ ЭЭГ была продемонстрирована, однако это также возможно и обычно желательно для пост-обработки данных ЭЭГ. Это может быть сделано в ряде анализ пакетов, таких как мозг продукты Анализатор 2 или EEGLAB.
- Градиент и коррекции импульса артефакт может быть выполнена с использованием различных методов, таких как: средний артефакт вычитание 18,19 (обычно используется для коррекции градиент и часто используется для коррекции артефактов импульса), независимые анальный компонентлиза 20,21 или оптимальных базисных наборов 22 (для коррекции артефактов импульс).
- Данные могут быть проанализированы в временной или частотной области, чтобы посмотреть на вызванных ответов и текущих колебательной активности.
- Здесь записаны кривой ЭКГ с помощью системы мозга продукты так, чтобы получить информацию, необходимую для импульса коррекции артефакта. В стандартной конфигурации кривой ЭКГ записывается при помощи специального электрода, расположенного на задней части предмета. В нашей лаборатории мы используем также нестандартное решение, в котором работают vectrocardiogram для создания сердечной следа (Это можно сделать только с Philips физиологического мониторинга оборудования). Мы обнаружили, что это может быть полезно, если чистый след не может быть получена с использованием обычной ЭКГ настройки.
Representative Results
Рисунок 3 показывает качество сигнала и следовало ожидать при отсутствии коррекции артефактов не было выполнено. Понятно, что любой нейронной активности скрыта. Фиг.3С показано, что градиент артефакт имеет место на различных частотах, гармоники частоты среза приобретения в МРТ последовательности, охватывающие весь частотный диапазон записи. 4 показаны импульса артефакт которая открывается только градиент артефакт был удален помощью пост-обработки методом средней артефакт вычитание в анализатор 2 (версия 2.0.2). Очевидно, что существует значительное пространственное изменение этого артефакта и что O1, один из каналов, представляющих интерес для этого визуального эксперимента показывает особенно большой импульс артефакта. Этот артефакт имеет более низкую частоту, чем градиент артефакт (в основном ниже 10 Гц - фиг.4С) и связана с сердечной деятельности показано на рисунке 5. ЭЭГ качества данных, которые могут быть достигнуты после градиент и коррекции импульса артефакт, здесь импульса артефакт был скорректирован с использованием средних артефакт вычитание в анализатор 2 и R-пиков сердечного сигнала было обнаружено от кривой ЭКГ. Очевидно, что амплитуда остальные сигналы намного меньше, и, следовательно, нейронных сигналов больше не скрыт, как показано на вызывали ответы, полученные на фиг.6 и 7. 6 показан типичный вызванного ответа производится путем усреднения по всем 300 раздражители. Однако вариабельность этого ответа через блоки можно увидеть на рисунке 7, и именно это естественный и непредсказуемые изменения в нейронных ответов, которые могут быть использованы, чтобы допросить корреляции между смелыми и ЭЭГ ответа при одновременной записи были выполнены.
s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg "SRC =" / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg "/>
Рисунок 1. Принципиальная схема установки ЭЭГ оборудования и необходимые подключения между оборудованием, как описано в протоколе. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .
Рисунок 2. Преобразование Фурье сигнала собранных на тему лежит неподвижно с крио-насосов (красный) и OFF (черный) для представителя канала (Р7).
Рисунок 4 десять секунд ЭЭГ данных, записанных на 16 различных каналов во время параллельного МРТ показано после градиент артефакт коррекции с использованием ААС на 16 различных каналов (A);. Сосредоточив внимание на 5 секунд данных из Оз (B), с соответствующим преобразованием Фурье (C Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .
Рисунок 5. Десять секунд ЭЭГ данных, записанных on16 различных каналов во время параллельного МРТ, показали после импульса градиента и артефакт коррекции с использованием ААС (A), с акцентом на 5 секунд данных из страны Оз (B), с соответствующим преобразованием Фурье (C). Щелкните здесь для просмотра увеличить рисунок .
Рисунок 6. Средние ЭЭГ вызвала отклик (300 средних) для каналов 01 и 02 (слева) и связанные с топографической карты для P120 (справа).
Рисунок 7. Изменение вызвала отклик по всей блоков для канала O1 (ответы были усреднены в течение 30 блоков сек).
Discussion
Генеральный Совет Поскольку физические расположение всех номеров сканер отличается мы признаем, что вы не можете быть в состоянии расположить усилители ЭЭГ вне отверстие магнита. В этом случае хороший компромисс заключается в размещении усилителей на толстую резиновую прокладку таким образом, чтобы отделить их от сканера вибраций, насколько возможно. Если вы обнаружите, что коррекция градиента артефакт не работает хорошо, а затем проверить раз между объемом или ломтиком маркеров, так как она, скорее всего, в этом случае, что TR, введенные в консоли MR точно не TR, который генерируется . В этом случае вам нужно будет связаться с соответствующим производителем МР-томографа для дальнейшей помощи.
Наиболее важных шагов в процессе сбора данных ЭЭГ при одновременном МРТ являются те, принятых для обеспечения, что все внешние источники шума были сведены к минимуму (например cyrocooler насосы и вибрации ЭЭГ оборудования). Чтобы аллож оптимальной коррекции артефакт градиент важно, чтобы гарантировать, что ЭЭГ и МРТ часы синхронизированы сканер, срез TR является кратным периоду часы сканер и что объект оптимально расположен. Для обеспечения оптимальной импульсной коррекции артефактов многие методы требуют чистого сердечного след от которого R-пиков могут быть обнаружены, мы предполагаем, что это может быть лучше всего достигается использованием ВКГ, хотя это также возможно с хорошо расположенный ЭКГ. При использовании ЭКГ, то рекомендуется, чтобы этот у основания задней максимального сигнала к шуму Р-пик с дополнительным преимуществом, что является более простым сайт для доступа чем положение рядом с центром 23. Размещение ЭКГ на груди приводит артефакты движения в связи с дыханием, добавляемого в след от этого преимущество в счете, а также вызывает градиент артефакт изменяться с течением времени. Это может привести к насыщающей следов и / или коррекции градиента артефакт не работали в связи с изменчивостью шаблонаи, следовательно, не рекомендуется.
Общий раздел ЭЭГ-МРТ является мощным инструментом для изучения функций мозга, так как высоким временным разрешением ЭЭГ может быть в сочетании с высоким пространственным разрешением МРТ. На сегодняшний день ряд исследований использовали это мультимодальный подход, чтобы получить лучшее понимание функции мозга. ЭЭГ-МРТ была применена для здоровых добровольцев, чтобы исследовать корреляцию между колебательных ритмов (измеренные с ЭЭГ) и оксигенации крови ответов (с помощью МРТ BOLD), например, 2,3. Он также был использован для изучения ли характеристики вызвала сигнал может объяснить дисперсию в BOLD сигнала на экспериментальной за экспериментальной основе 4,5. В клинических исследованиях основное использование техники в том, чтобы исследовать очаги интериктальных эпилептических разрядов, которые по своей природе трудно локализовать неинвазивного 6,7. Эти примеры показывают, сила этого мультимодального мнимойIng инструмента. Тем не менее, для того, чтобы изучение таких явлений, важно иметь доступ к максимально возможным качеством ЭЭГ и МРТ данных. Для достижения этой цели внутри сканера MR важно иметь лучшие экспериментальной установки, а также выбора наиболее подходящих методов анализа. Оптимальных методов анализа будет в некоторой степени зависеть от исследования вопрос, представляющий интерес, как будет коррекция методы, используемые для удаления артефактов. Например, размер и количество движений, которые имели место во время записи будет определять наиболее эффективную комбинацию алгоритмов для удаления градиента артефакта. Однако оптимальная экспериментальную установку ЭЭГ и МРТ аппаратных относительно независима от конкретных вопросов исследования. Руководящие принципы, изложенные здесь, следовательно, общей ценностью и могут быть предприняты в экспериментах с использованием различных ЭЭГ и МР-томографа аппаратных, чем мы привыкли.
Здесь мы показали, приобретение методы, которые зачиститьD необходимо следовать, чтобы приобрести высокое качество ЭЭГ и МРТ данных. Мы использовали визуального стимула на основе ранее использованы стимул парадигмы 24. Тем не менее, те же методы для сбора данных может быть применен независимо от парадигма используется для стимуляции активности мозга интерес. При выборе парадигмы следует отметить, что качество данных ЭЭГ, которые могут быть достигнуты при записи в среде MR с методами настоящее время доступны для пользователей (и описано здесь) еще место некоторые ограничения на активность мозга, которые могут быть изучены: есть определенные трудности в записи ЭЭГ-активности в странах с низким (<5 Гц) и высокой частоты (> 80 Гц) полосах, где остаточная пульсация и градиент артефакты могут находиться. Кроме того, следует соблюдать осторожность при выборе парадигмы так что возможность перемещения объекта, связанные с задачей сведена к минимуму. Это проблема, потому что артефакты движения в данных ЭЭГ часто трудно правильно и небольшие артефакты можноТрудно четко определить, хотя они по-прежнему могут доминировать нейронных сигналов. Эти артефакты движения может привести к ложным, но правдоподобных корреляции с данными МРТ 17.
Последующая обработка методов для одновременного ЭЭГ-МРТ многочисленны и как такое обсуждение их выходит за рамки этой работы. Как упоминалось ранее градиента и импульса артефакт можно удалить с помощью ряда методов, которые включают в среднем 18,19 артефакт вычитания, анализ независимых компонентов 20,21, устанавливает оптимальную основу 22 и beamformers 25. Часто комбинации этих методов может быть использовано 23 и производительность метода зависит от таких факторов, как величина магнитного поля и парадигма использованы. Оптимальное пост-обработки методы конкретного исследования будет также зависеть от сигналов для извлечения из данных, будь то колебательный ритм или вызванных потенциалов могут оказывать влияние на роST-обработки методов.
Хотя существуют значительные текущие исследования ориентации улучшенной сбора и анализа данных методов для одновременного ЭЭГ-МРТ, уже можно, используя методы, описанные здесь, чтобы ответить на важные вопросы, которые требуют неврологии Сочетание высокого пространственного разрешения и МРТ отличное временное разрешение ЭЭГ.
Disclosures
Производство этой статье был организован мозг Products GmbH. Пьерлуиджи Castellone является сотрудником мозга Products GmbH, которая производит некоторые инструменты и программное обеспечение, используемое в этой статье.
Acknowledgments
Мы хотели бы поблагодарить мозга Products GmbH для обеспечения их оборудованием, опытом и помощь в написании этой работы. Мы также хотели бы поблагодарить Глин Спенсер, Ноттингемский университет, в содействии производству видео. Мы также благодарим инженерных и физических наук Исследовательского Совета (EPSRC), EP/J006823/1 и Ноттингемского университета за финансирование работы.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3T MR scanner | Here we use a Philips Achieva but any MR scanner should work. | ||
| BrainVision Recorder | Brain Products GmbH | BP-00010 | 1st License item |
| BrainVision RecView | Brain Products GmbH | BP-00051 | basis module |
| BrainAmp MR plus | Brain Products GmbH | BP-01840 | single amplifier |
| BrainAmp USB Adapter | Brain Products GmbH | BP-02041 | BUA64 |
| SyncBox | Brain Products GmbH | BP-02675 | SyncBox complete |
| Fibre Optic cables and USB connectors | Brain Products GmbH | BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 USB2 Cable) | These come with the above listed equipment. |
| BrainCap MR | EASYCAP GmbH | BP-03000-MR | 32 channel EEG cap for use in MR |
| Abralyte 2000 conductive Gel | Brain Products GmbH | FMS-060219 | Conductive and abrasive gel to connect electrodes to scalp |
| Isopropyl Alcohol BP | Brain Products GmbH | FMS-060224 | To be applied before Abralyte Gel. Isopropylalcohol 70% (60 ml)-for degreasing the skin |
| Cotton tipped swab | Brain Products GmbH | FMS-060234 | For application of Abralyte and Isopropyl Alcohol. Cotton Swabs Non-sterile, 100 pieces |
References
- Kilner, J. M., Mattout, J., Henson, R., Friston, K. J. Hemodynamic correlates of EEG: A heuristic. Neuroimage. 28, 280-286 (2005).
- Goldman, R. I., Stern, J. M., Engel, J., Cohen, M. S. Simultaneous EEG and fMRI of the alpha rhythm. Neuroreport. 13, 2487-2492 (2002).
- Laufs, H. Endogenous Brain Oscillations and Related Networks Detected by Surface EEG-Combined fMRI. Human Brain Mapping. 29, 762-769 (2008).
- Debener, S., Ullsperger, M., Siegel, M., Engel, A. K. Single-trial EEG-fMRI reveals the dynamics of cognitive function. Trends in Cog. Sci. 10, 558-563 (2006).
- Eichele, T., et al. Assessing the spatiotemporal evolution of neuronal activation with single-trial event-related potential and functional MRI. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 17789-17803 (2005).
- Lemieux, L. Electroencephalography-correlated functional MR imaging studies of epileptic activity. Neuroimaging Clinics of North America. 14, 487 (2004).
- Grouiller, F., et al. With or without spikes: localization of focal epileptic activity by simultaneous electroencephalography and functional magnetic resonance imaging. Brain. 134, 2867-2886 (2011).
- Debener, S., Mullinger, K. J., Niazy, R. K., Bowtell, R. W. Properties of the ballistocardiogram artefact as revealed by EEG recordings at 1.5, 3 and 7 Tesla static magnetic field strength. Int. J. of Psychophys. 67, 189-199 (2008).
- Yan, W. X., Mullinger, K. J., Brookes, M. J., Bowtell, R. W. Understanding Gradient Artefacts in Simultaneous EEG/fMRI. Neuroimage. 46, 459-471 (2008).
- Yan, W. X., Mullinger, K. J., Geirsdottir, G. B., Bowtell, R. W. Physical modelling of pulse artefact sources in simultaneous EEG/fMRI. Human Brain Mapping. 31, 604-620 (2010).
- Mullinger, K. J., Brookes, M. J., Stevenson, C. M., Morgan, P. S., Bowtell, R. W. Exploring the feasibility of simultaneous EEG/fMRI at 7 T. Magnetic Resonance Imaging. 26, 607-616 (2008).
- Mullinger, K. J., Yan, W. X., Bowtell, R. W. Reducing the Gradient Artefact in Simultaneous EEG-fMRI by Adjusting the Subject's Axial Position. NeuroImage. 54, 1942-1950 (2011).
- Mandelkow, H., Halder, P., Boesiger, P., Brandeis, D. Synchronization facilitates removal of MRI artefacts from concurrent EEG recordings and increases usable bandwidth. Neuroimage. 32, 1120-1126 (2006).
- Mullinger, K. J., Morgan, P. S., Bowtell, R. W. Improved Artefact Correction for Combined Electroencephalography/Functional MRI by means of Synchronization and use of VCG Recordings. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 27, 607-616 (2008).
- Chia, J. M., Fischer, S. E., Wickline, S. A., Lorenz, C. H. Performance of QRS detection for cardiac magnetic resonance imaging with a novel vectorcardiographic triggering method. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 12, 678-688 (2000).
- Fischer, S. E., Wickline, S. A., Lorenz, C. H. Novel Real-Time R-Wave Detection Algorithm Based on the Vectorcardiogram for Accurate Gated Magnetic Resonance Acquisitions. Magnetic Resonance In Medicine. 42, 361-370 (1999).
- Jansen, M., et al. Motion-related artefacts in EEG predict neuronally plausible patterns of activation in fMRI data. Neuroimage. 59, 261-270 (2012).
- Allen, P. J., Josephs, O., Turner, R. A Method for removing Imaging Artifact from Continuous EEG Recorded during Functional MRI. Neuroimage. 12, 230-239 (2000).
- Allen, P. J., Poizzi, G., Krakow, K., Fish, D. R., Lemieux, L. Identification of EEG Events in the MR Scanner: The Problem of Pulse Artifact and a Method for Its Subtraction. Neuroimage. 8, 229-239 (1998).
- Briselli, E., et al. An independent component ballistocardiogram analysis-based approach on artifact removing. Magnetic Resoance Imaging. 24, 393-400 (2006).
- Mantini, D., et al. Complete artifact removal for EEG recorded during continuous fMRI using independent component analysis. Neuroimage. 34, 598-607 (2007).
- Naizy, R. K., Bechmann, C. F., Iannetti, G. D., Brady, J. M., Smith, S. M. Removal of fMRI environment artifacts from EEG data using optimal basis sets. Neuroimage. 28, 720-737 (2005).
- Eichele, T., Moosmann, M., Wu, L., Gutberlet, I., Debener, S. Simultaneous EEG and fMRI: recording, analysis and application. Ullsperger, M., Debener, S. 1, Oxford University Press. (2010).
- Sandmann, P., et al. Visual activation of auditory cortex reflects maladaptive plasticity in cochlear implant users. Brain. 135, 555-568 (2012).
- Brookes, M. J., Mullinger, K. J., Stevenson, C. M., Morris, P. G., Bowtell, R. W. Simultaneous EEG source localisation and artifact rejection during concurrent fMRI by means of spatial filtering. NeuroImage. 40, 1090-1104 (2008).
