एक साथ (ईईजी) और कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) एक शक्तिशाली न्यूरोइमेजिंग उपकरण है. हालांकि, एक एमआरआई स्कैनर के अंदर एक स्कैनर के अंदर ईईजी उपकरण ऑपरेटिंग जब भी ईईजी डेटा रिकॉर्डिंग और सुरक्षा पर विचार किया जाना चाहिए के लिए एक मुश्किल वातावरण बनाता है. यहाँ, हम एक अनुकूलित ईईजी fMRI डेटा अधिग्रहण प्रोटोकॉल उपस्थित थे.
एक साथ ईईजी fMRI के ईईजी की उत्कृष्ट अस्थायी समाधान fMRI के उच्च स्थानिक सटीकता के साथ जोड़ा जा करने की अनुमति देता है. इन दोनों के तौर तरीकों से डेटा तरीकों की एक संख्या में जोड़ा है, लेकिन सभी उच्च गुणवत्ता ईईजी और fMRI डेटा के अधिग्रहण पर भरोसा किया जा सकता है. एक साथ fMRI के दौरान अर्जित ईईजी डेटा ढाल मूर्ति (fMRI के लिए आवश्यक बदलते चुंबकीय क्षेत्र ढ़ाल के कारण), नाड़ी मूर्ति (हृदय चक्र से जुड़ा हुआ) और आंदोलन कलाकृतियों (मजबूत चुंबकीय में आंदोलनों से उत्पन्न सहित कई कलाकृतियों से प्रभावित हैं स्कैनर के क्षेत्र, और मांसपेशियों की गतिविधि). सफलतापूर्वक ढाल और नाड़ी कलाकृतियों को सही करने के लिए बाद के प्रसंस्करण के तरीकों डाटा अधिग्रहण के दौरान संतुष्ट होना मानदंडों के एक नंबर की आवश्यकता होती है. ईईजी fMRI के दौरान सिर गति कम से कम भी कलाकृतियों की पीढ़ी को सीमित करने के लिए आवश्यक है.
एमआरआई और वें के लिए आवश्यक रेडियो आवृत्ति के बीच सहभागिता (आरएफ) दालोंई ईईजी हार्डवेयर हो सकता है और हीटिंग का कारण बन सकता है. यह सुरक्षा के दिशा निर्देशों से संतुष्ट नहीं हैं तो केवल एक महत्वपूर्ण जोखिम है. एमआर दृश्यों वर्तमान ईईजी हार्डवेयर के साथ चलाए जा रहे हैं, जिनमें से हार्डवेयर डिजाइन और सेट अप है, साथ ही सावधान चयन इसलिए विचार किया जाना चाहिए.
एक साथ ईईजी fMRI का प्रयोग करते समय उपरोक्त मुद्दों कार्यरत प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल के चुनाव के महत्व पर प्रकाश डाला. पिछले शोध के आधार पर हम एक इष्टतम प्रयोगात्मक सेट अप का वर्णन है. कम से कम इस विषय के लिए सुरक्षा जोखिम के साथ, वाणिज्यिक ईईजी और fMRI सिस्टम का उपयोग करते हैं तो यह एक साथ fMRI के दौरान उच्च गुणवत्ता ईईजी डेटा प्रदान करता है. हम एक साधारण दृश्य उत्तेजना का उपयोग कर एक ईईजी fMRI के प्रयोग में इस सेट अप प्रदर्शित करता है. हालांकि, बहुत अधिक जटिल उत्तेजनाओं इस्तेमाल किया जा सकता है. यहाँ हम एक ब्रेन उत्पाद GmbH (Gilching, जर्मनी) एक फिलिप्स Achieva (सर्वश्रेष्ठ, नीदरलैंड) 3T एमआर स्कैनर के साथ संयोजन के रूप में MRplus, 32 चैनल ईईजी सिस्टम का उपयोग ईईजी fMRI का सेट अप दिखा, हालांकितकनीक के कई अन्य प्रणालियों के लिए हस्तांतरणीय हैं.
एक साथ (ईईजी) और कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) ईईजी की उत्कृष्ट अस्थायी समाधान fMRI के उच्च स्थानिक सटीकता के साथ जोड़ा जा करने की अनुमति देता है. वहाँ इन दो तौर तरीकों से डेटा 1 जोड़ा जा सकता है तरीकों का एक नंबर रहे हैं, लेकिन सभी उच्च गुणवत्ता ईईजी और fMRI डेटा के अधिग्रहण पर भरोसा करते हैं. तिथि करने के लिए, एक साथ ईईजी fMRI जैसे 2,3 (निर्भर रक्त oxygenation स्तर (बोल्ड) fMRI का उपयोग) oscillatory लय (ईईजी से मापा) और रक्त oxygenation प्रतिक्रियाओं के बीच संबंध का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. यह भी पैदा संकेत की विशेषताओं 4,5 एक परीक्षण द्वारा परीक्षण के आधार पर बोल्ड संकेत में विचरण व्याख्या कर सकते हैं कि क्या अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. नैदानिक अध्ययन में तकनीक का मुख्य उपयोग गैर invasively स्थानीयकरण के लिए शल्य चिकित्सा की योजना बनाने में मदद कर सकते हैं जो interictal मिरगी निर्वहन के foci की जांच के लिए किया गया है और वर्तमान में कर रहे हैं मुश्किल हो गया है6,7. वांछित है जो ईईजी और fMRI डेटा के विलय को प्राप्त करने के लिए, यह दोनों तौर तरीकों से उच्च गुणवत्ता वाले डेटा के लिए आवश्यक है. हालांकि, एक साथ fMRI के दौरान अर्जित ईईजी डेटा ढाल मूर्ति (fMRI के लिए आवश्यक बदलते चुंबकीय क्षेत्र के कारण), नाड़ी मूर्ति (हृदय चक्र से जुड़ा हुआ) और आंदोलन कलाकृतियों (मजबूत में आंदोलनों से उत्पन्न सहित कई कलाकृतियों से प्रभावित हैं स्कैनर, साथ ही मांसपेशियों की गतिविधि) के चुंबकीय क्षेत्र. इन कलाकृतियों (बाद के प्रसंस्करण के माध्यम से) दोनों एक साथ ईईजी fMRI के सफल कार्यान्वयन को सक्षम करने की जरूरत है. ब्याज और इसलिए कमी (स्रोत पर) और कलाकृतियों के सुधार के neuronal गतिविधि की तुलना में काफी बड़े होते हैं
ढाल और नाड़ी कलाकृतियों को सही करने के लिए वर्तमान में उपलब्ध पोस्ट प्रसंस्करण विधियों उच्च गुणवत्ता ईईजी डेटा उत्पादन के लिए डाटा अधिग्रहण के दौरान संतुष्ट होना मानदंडों के एक नंबर की आवश्यकता होती है. पिछले दशक के दौरान ऑप्टimal उच्च गुणवत्ता वाले डेटा की रिकॉर्डिंग के लिए सेट अप प्रयोगात्मक 8-10 सुधार हुआ कलाकृतियों के कारणों के बारे में हमारी समझ के रूप में विकसित किया गया है और हम स्रोत 11,12 पर कलाकृतियों को कम करने के लिए इतनी के रूप में प्रयोगात्मक विधियों को संशोधित करने के लिए सीखा है और सुधार करने के लिए बाद के प्रसंस्करण सुधार एल्गोरिदम का प्रदर्शन. इन घटनाओं से स्कैनर घड़ियों 13,14 के तुल्यकालन के माध्यम से ढाल waveforms के नमूने में सुधार शामिल हैं और पारंपरिक ईसीजी अधिक स्वच्छ हृदय ट्रेस प्रदान करने के लिए एक vectocardiogram 15,16 का उपयोग करें. vectocardiogram ट्रेस 14-16 कार्यरत एक कड़े कम पास फिल्टर के साथ छाती पर रखा चार इलेक्ट्रोड से ली गई है. नतीजतन ट्रेस ढाल कलाकृतियों से अपेक्षाकृत अप्रभावित है और आर चोटी का पता लगाने आसान बना रक्त प्रवाह विरूपण साक्ष्य के लिए असंवेदनशील है. हालांकि, एक vectocardiogram रिकॉर्ड करने की सुविधा सभी एमआरआई स्कैनर पर उपलब्ध नहीं है और इसलिए ही यह एस में संक्षेप में उल्लेख किया जाएगाTudy. अत्यधिक ध्यान भर में नहीं लिया जाता है तो कलाकृतियों और डेटा के कड़े सफाई के न्यूनतम के महत्व ईईजी डेटा में दर्ज की गति कलाकृतियों नकली परिणामों के उत्पादन, हित के कार्य करने के लिए असंबंधित बोल्ड गतिविधि के साथ सहसंबंधी सकता है कि हाल के प्रदर्शन से प्रकाश डाला गया है प्रयोगात्मक प्रक्रिया 17.
यहाँ प्रस्तुत विधि व्यावसायिक रूप से आपूर्ति की ईईजी उपकरणों के साथ, व्यापक रूप से उपलब्ध हैं जो एमआर हार्डवेयर और नाड़ी दृश्यों का उपयोग करते हुए एक साथ उच्च गुणवत्ता ईईजी और fMRI डेटा प्राप्त करने के लिए वर्तमान इष्टतम दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है. सुझाव अधिग्रहण विधि का कार्यान्वयन, उपयुक्त पोस्ट प्रसंस्करण विधियों के उपयोग के साथ संयोजन के रूप में, महत्वपूर्ण तंत्रिका विज्ञान से कई सवाल जवाब देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि ईईजी और fMRI डेटा निकलेगा.
सभी स्कैनर कमरे के शारीरिक लेआउट के बाद से जनरल सलाह हम आपको चुंबक के बोर के बाहर अपने ईईजी एम्पलीफायरों स्थिति में सक्षम नहीं हो सकता है कि पहचान अलग है. जितना संभव हो स्कैनर कंपन से उन्हें दसगुणा के रूप में इस मामले में एक अच्छा समझौता तो एक मोटी रबर पैड पर एम्पलीफायरों के लिए जगह है. आप ढाल विरूपण साक्ष्य सुधार अच्छी तरह से काम नहीं हो पा रही है, तो यह एमआर सांत्वना के लिए निवेश किया गया है कि टी.आर. ठीक उत्पन्न किया जा रहा है कि टी.आर. नहीं है कि इस मामले में होने की संभावना है के रूप में, मात्रा या टुकड़ा मार्कर के बीच बार जांच . इस मामले में आप अधिक सहायता के लिए प्रासंगिक एमआर स्कैनर निर्माता से संपर्क करने की आवश्यकता होगी.
एक साथ fMRI के दौरान ईईजी डाटा अधिग्रहण की प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण कदम सभी बाहरी शोर स्रोतों (ईईजी उपकरण जैसे cyrocooler पंप और कंपन) को कम से कम किया गया है कि यह सुनिश्चित करने के लिए उठाए गए उन लोगों के हैं. Allo के लिएडब्ल्यू इष्टतम ढाल विरूपण साक्ष्य सुधार ईईजी और एमआर स्कैनर घड़ियों सिंक्रनाइज़ कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है, टुकड़ा टी.आर. एक स्कैनर घड़ी की अवधि के कई और विषय के लिए बेहतर स्थिति में है कि है. इष्टतम पल्स विरूपण साक्ष्य सुधार कई तकनीकों आर चोटियों का पता लगाया जा सकता है, जहां से एक स्वच्छ हृदय का पता लगाने की आवश्यकता है यह सुनिश्चित करने के लिए, हम यह एक अच्छी स्थिति में ईसीजी नेतृत्व के साथ भी हो सकता है, हालांकि यह सबसे अच्छा, एक VCG का प्रयोग कर प्राप्त किया जा सकता है कि सुझाव. ईसीजी का उपयोग करते हैं तो यह इस दिल 23 के पास एक स्थान से उपयोग करने के लिए एक आसान साइट होने का अतिरिक्त लाभ के साथ शिखर आर के शोर अनुपात करने के लिए संकेत को अधिकतम करने के लिए पीठ के आधार पर इस जगह की सिफारिश की है. साथ ही समय के साथ बदलती को ढाल विरूपण साक्ष्य के कारण के रूप में इस बढ़त से पता लगाने के लिए कहा जा रहा है श्वसन के कारण गति कलाकृतियों में छाती परिणामों पर ईसीजी नेतृत्व पोजिशनिंग. इस कारण टेम्पलेट परिवर्तनशीलता के लिए काम नहीं कर रहा ट्रेस संतृप्त और / या ढाल विरूपण साक्ष्य सुधार में परिणाम कर सकते हैंऔर इसलिए की सिफारिश नहीं है.
आम चर्चा ईईजी fMRI के उच्च अस्थायी ईईजी का संकल्प fMRI के उच्च स्थानिक संकल्प के साथ जोड़ा जा सकता है, के रूप में मस्तिष्क समारोह के अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है. तिथि करने के लिए, अध्ययन का एक नंबर मस्तिष्क समारोह की एक बेहतर समझ हासिल करने के लिए इस मल्टी मॉडल दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया है. ईईजी fMRI के oscillatory लय (ईईजी से मापा) और रक्त oxygenation प्रतिक्रियाओं (बोल्ड fMRI का उपयोग) जैसे 2,3 के बीच संबंध की जांच करने के क्रम में स्वस्थ स्वयंसेवकों के लिए लागू किया गया है. यह भी पैदा संकेत की विशेषताओं 4,5 एक परीक्षण द्वारा परीक्षण के आधार पर बोल्ड संकेत में विचरण व्याख्या कर सकते हैं कि क्या अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. नैदानिक अध्ययन में तकनीक का मुख्य उपयोग गैर invasively 6,7 स्थानीयकरण स्वाभाविक मुश्किल हैं जो interictal मिरगी निर्वहन के foci की जांच के लिए किया गया है. ये उदाहरण इस मल्टी मॉडल imag के शक्ति प्रदर्शनआईएनजी उपकरण. हालांकि, इस तरह की घटनाओं के अध्ययन के सक्षम करने के लिए, यह ईईजी और एमआरआई डेटा के बेहतरीन गुणवत्ता के लिए उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है. इस लक्ष्य को हासिल करने के लिए एमआर स्कैनर के अंदर यह सबसे अच्छा प्रयोगात्मक सेट अप और भी सबसे उपयुक्त विश्लेषण के तरीकों का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है. सुधार के तरीकों कलाकृतियों को हटाने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा के रूप में इष्टतम विश्लेषण के तरीकों में कुछ हद तक ब्याज की अनुसंधान प्रश्न पर निर्भर करेगा. उदाहरण के लिए रिकॉर्डिंग के दौरान हुई है कि आंदोलनों के आकार और संख्या ढाल विरूपण साक्ष्य को दूर करने के लिए एल्गोरिदम का सबसे प्रभावी संयोजन का निर्धारण करेगा. हालांकि, ईईजी और fMRI हार्डवेयर का सेट अप इष्टतम प्रयोगात्मक विशेष अनुसंधान सवालों के अपेक्षाकृत स्वतंत्र है. यहाँ उल्लिखित दिशा निर्देशों के सामान्य मूल्य से इसलिए कर रहे हैं और हम इस्तेमाल से विभिन्न ईईजी और एमआर स्कैनर हार्डवेयर का उपयोग कर प्रयोगों में पीछा किया जा सकता है.
यहाँ हम shoul जो अधिग्रहण के तरीकों का प्रदर्शन कियाघ उच्च गुणवत्ता ईईजी और fMRI डेटा प्राप्त करने के लिए पीछा किया. हम एक पहले से कार्यरत प्रोत्साहन प्रतिमान 24 के आधार पर एक दृश्य उत्तेजना का इस्तेमाल किया. हालांकि, डाटा अधिग्रहण के लिए इसी तकनीक ब्याज के मस्तिष्क की गतिविधियों को प्रोत्साहित करने के लिए इस्तेमाल किया प्रतिमान की परवाह किए बिना लागू किया जा सकता है. अपने प्रतिमान का चयन करते समय यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उपयोगकर्ताओं को वर्तमान में उपलब्ध तकनीक (और यहां वर्णित) अभी भी अध्ययन किया जा सकता है जो मस्तिष्क की गतिविधियों पर कुछ सीमाएँ जगह के साथ एमआर पर्यावरण के अंदर जब रिकॉर्डिंग प्राप्त किया जा सकता है कि ईईजी डेटा की गुणवत्ता: कम में ईईजी गतिविधि रिकॉर्डिंग में विशेष कठिनाइयों (<5 हर्ट्ज) और उच्च आवृत्ति (> 80 हर्ट्ज) अवशिष्ट नाड़ी और ढाल कलाकृतियों निवास कर सकते हैं जहां बैंड हैं. कार्य से संबंधित विषय के आंदोलन की संभावना कम से कम है कि इतनी प्रतिमान का चयन करते समय इसके अतिरिक्त, ध्यान रखा जाना चाहिए. ईईजी डेटा में गति कलाकृतियों अक्सर सही और छोटे कलाकृतियों को मुश्किल कर रहे हैं हो सकता है क्योंकि यह एक समस्या हैवे अभी भी तंत्रिका संकेतों पर हावी हो सकता है, हालांकि, स्पष्ट रूप से पहचान मुश्किल. ये प्रस्ताव कलाकृतियों fMRI डेटा 17 से नकली लेकिन प्रशंसनीय सहसंबंध पैदा कर सकता है.
एक साथ ईईजी fMRI के लिए बाद के प्रसंस्करण के तरीकों अनेक हैं और इस तरह उनकी चर्चा के रूप में इस काम के दायरे से बाहर है. पहले से ढाल का उल्लेख किया और पल्स विरूपण साक्ष्य औसत विरूपण साक्ष्य घटाव 18,19, स्वतंत्र घटक विश्लेषण 20,21 शामिल हैं जो कई तकनीकों का उपयोग कर हटाया जा सकता है, इष्टतम आधार 22 और beamformers 25 सेट. अक्सर इन तरीकों का एक संयोजन 23 कार्यरत हैं और तरीकों का प्रदर्शन इस तरह के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और इस्तेमाल प्रतिमान जैसे कारकों पर निर्भर है हो सकता है. एक विशेष अध्ययन के लिए इष्टतम बाद के प्रसंस्करण के तरीकों को भी पुलिस पर एक प्रभाव हो सकता है इन oscillatory लय या पैदा की क्षमता है या नहीं, डेटा से निकालने के संकेतों पर निर्भर करेगासेंट प्रसंस्करण विधियों कार्यरत हैं.
काफी Whilst वहाँ पर जा रहा है एक साथ ईईजी fMRI के लिए बेहतर डाटा अधिग्रहण और विश्लेषण के तरीकों को लक्षित अनुसंधान, यह उच्च स्थानिक fMRI के संकल्प और के संयोजन की आवश्यकता होती है जो महत्वपूर्ण तंत्रिका विज्ञान के सवालों का जवाब देना, यहाँ वर्णित तकनीक का उपयोग कर, पहले से ही संभव है ईईजी की उत्कृष्ट अस्थायी समाधान.
The authors have nothing to disclose.
हम उनके उपकरण, विशेषज्ञता प्रदान करने के लिए ब्रेन उत्पाद GmbH धन्यवाद और इस काम के निर्माण में मदद करने के लिए करना चाहते हैं. हम भी वीडियो के उत्पादन के साथ सहायता में ग्लिन स्पेंसर, नॉटिंघम विश्वविद्यालय, धन्यवाद देना चाहूंगा. हम भी इस अनुसंधान के वित्तपोषण के लिए इंजीनियरिंग और शारीरिक विज्ञान अनुसंधान परिषद (EPSRC), EP/J006823/1 और नॉटिंघम विश्वविद्यालय धन्यवाद.
Name of Reagent/Material | 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 |