Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

أفضل الممارسات الحالية الحصول على نتائج عالية الجودة بيانات EEG خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد

Published: June 3, 2013 doi: 10.3791/50283
Automatic Translation
1, 2, 1
1Sir Peter Mansfield Magnetic Resonance Centre, School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, 2Brain Products GmbH

Summary

كهربية في وقت واحد (EEG) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) هو أداة تصوير الأعصاب القوية. ومع ذلك، في الداخل من ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي يشكل بيئة صعبة للويجب النظر تسجيل البيانات EEG والسلامة كلما تشغيل معدات EEG داخل الماسح الضوئي. هنا، ونحن تقديم EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي بروتوكول الحصول على البيانات الأمثل.

Abstract

في وقت واحد EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي يسمح القرار الزماني ممتازة من EEG لتكون مجتمعة مع دقة مكانية عالية من الرنين المغناطيسي الوظيفي. ويمكن الجمع بين البيانات من هذه الطرائق اثنين في عدد من الطرق، ولكن كلها تعتمد على الاستحواذ على جودة البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي عالية. تتأثر البيانات EEG المكتسبة خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد من قبل العديد من الأعمال الفنية، بما في ذلك التدرج الحرفية (نظرا لتغيير تدرجات المجال المغناطيسي اللازمة لالرنين المغناطيسي الوظيفي)، والحرفية نبض (مرتبط دورة القلب) والتحف حركة (الناتجة عن الحركات في مغناطيسي قوي مجال الماسح الضوئي، ونشاط العضلات). أساليب مرحلة ما بعد المعالجة لتصحيح بنجاح التدرج والتحف نبض تتطلب عددا من المعايير الواجب توافرها خلال الحصول على البيانات. تقليل حركة الرأس أثناء EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي هو أيضا حتمية للحد من جيل من القطع الأثرية.

التفاعلات بين ترددات الراديو (RF) البقول المطلوبة للتصوير بالرنين المغناطيسي والقد تحدث الإلكترونية الأجهزة EEG ويمكن أن تسبب التدفئة. هذه ليست سوى خطر كبير إذا لم يكن راضيا إرشادات السلامة. ولذلك يجب النظر تصميم الأجهزة ومجموعة المتابعة، وكذلك الاختيار الدقيق الذي يتم تشغيل تسلسل MR مع الأجهزة EEG الحالي.

القضايا المذكورة أعلاه تسليط الضوء على أهمية اختيار بروتوكول تجريبي يعمل عند إجراء التجربة EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد. استنادا إلى الأبحاث السابقة وصفنا تجريبية الأمثل انشاء. هذا يوفر بيانات EEG ذات جودة عالية خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد عند استخدام النظم EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي التجارية، مع مخاطر السلامة لموضوع الحد الأدنى. علينا أن نظهر هذه مجموعة المتابعة في تجربة EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي باستخدام محفزات بصرية بسيطة. ومع ذلك، أكثر من ذلك بكثير مؤثرات معقدة يمكن استخدامها. هنا نقدم لك مجموعة من EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي مجموعة المتابعة باستخدام الدماغ منتجات محدودة (في Gilching، ألمانيا) MRplus، 32 نظام EEG قناة بالتزامن مع Achieva فيليبس (أفضل، هولندا) 3T MR الماسح الضوئي، على الرغم منالعديد من التقنيات يمكن نقلها إلى أنظمة أخرى.

Introduction

كهربية في وقت واحد (EEG) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) يسمح القرار الزماني ممتازة من EEG لتكون مجتمعة مع دقة مكانية عالية من الرنين المغناطيسي الوظيفي. هناك عدد من الطرق التي يمكن الجمع بين البيانات من هذه الطرائق اثنين 1، ولكن كلها تعتمد على الاستحواذ على جودة البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي عالية. حتى الآن، وقد استخدمت في وقت واحد EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسة العلاقة بين إيقاعات متذبذبة (قياس مع EEG) والردود الأوكسجين في الدم (باستخدام مستوى الأوكسجين في الدم تعتمد على (بولد) الرنين المغناطيسي الوظيفي) على سبيل المثال 2،3. كما تم استخدامه لدراسة ما إذا كانت خصائص إشارة أثار يمكن أن تفسر التباين في إشارة BOLD على أساس تجريبي تلو محاكمة 4،5. في الدراسات السريرية وقد تم استخدام الرئيسي للتقنية للتحقيق في بؤر الصرع النشبات التصريف، التي يمكن أن تساعد في تخطيط العمليات الجراحية ويصعب حاليا في توطين غير جراحية6،7. لتحقيق مزيج من البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي الذي هو المطلوب، فمن الضروري الحصول على بيانات ذات جودة عالية من كل من الطرائق. ومع ذلك، تتأثر البيانات EEG المكتسبة خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد من قبل العديد من الأعمال الفنية، بما في ذلك التدرج الحرفية (ويرجع ذلك إلى المجالات المغناطيسية المتغيرة المطلوبة لالرنين المغناطيسي الوظيفي)، والحرفية نبض (مرتبط دورة القلب) والتحف حركة (الناتجة عن الحركات في قوي المجال المغناطيسي من الماسح الضوئي، وكذلك نشاط العضلات). هذه التحف هي أكبر بكثير من نشاط الخلايا العصبية من الفائدة، وبالتالي التخفيض (في المصدر) والتصحيح من القطع الأثرية (عبر مرحلة ما بعد المعالجة) على حد سواء اللازمة لتمكين التنفيذ الناجح لفي وقت واحد EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي.

الأساليب مرحلة ما بعد المعالجة المتاحة حاليا لتصحيح التدرج والتحف نبض تتطلب عددا من المعايير الواجب توافرها خلال الحصول على البيانات من أجل إنتاج بيانات ذات جودة عالية EEG. على مدى العقد الماضي في الأراضي الفلسطينية المحتلةامال تطورت التجريبية مجموعة المتابعة لتسجيل بيانات ذات جودة عالية كما فهمنا للأسباب القطع الأثرية 8-10 قد تحسنت، وتعلمنا كيفية تعديل الطرق التجريبية وذلك للحد من القطع الأثرية في مصدر 11،12 وتحسين أداء مرحلة ما بعد المعالجة خوارزميات تصحيح. وتشمل هذه التطورات تحسين عينة من الطول الموجي من خلال التدرج تزامن الساعات الماسح الضوئي واستخدام 13،14 من 15،16 vectocardiogram لتوفير التتبع القلب أنظف من ECG التقليدية. مشتق تتبع vectocardiogram من أربعة أقطاب توضع على الصدر مع صرامة مرشح تمرير منخفض يعملون 14-16. ونتيجة لذلك التتبع بعيدة نسبيا عن القطع الأثرية الانحدار وغير حساس لتدفق الدم مما يجعل قطعة أثرية R-ذروة الكشف أسهل. ومع ذلك، ومرفق لتسجيل vectocardiogram غير متوفر على جميع الماسحات الضوئية التصوير بالرنين المغناطيسي، وبالتالي لن يتم المذكورة لفترة وجيزة في هذا قtudy. وقد تم تسليط الضوء على أهمية التقليل من القطع الأثرية وتنظيف صرامة من البيانات من قبل التظاهرات الأخيرة التي سجلت الحركة الفنية في البيانات EEG يمكن أن ترتبط مع آخر BOLD لا علاقة لهذه المهمة من الفائدة، وتنتج نتائج زائفة إذا لم يتم اتخاذ الحذر الشديد في جميع أنحاء عملية تجريبية 17.

الطريقة المعروضة هنا يمثل النهج الأمثل الحالية للحصول على جودة البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي عالية في وقت واحد باستخدام الأجهزة MR وتسلسل نبض التي تتوفر على نطاق واسع، جنبا إلى جنب مع أجهزة EEG توفيره تجاريا. تنفيذ أسلوب الاستحواذ المقترح، بالتزامن مع استخدام الأساليب المناسبة في مرحلة ما بعد المعالجة، سوف تسفر البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي التي يمكن استخدامها للإجابة على عدد من الأسئلة الهامة الأعصاب.

Protocol

1. إعداد الإعداد التجريبية

  1. تعيين قبل الوصول هذا الموضوع من الناحية المعدات EEG في غرفة التحكم حيث المشغل الماسح الضوئي سيجلس. توصيل الكمبيوتر المحمول إلى الأجهزة EEG كما هو مبين في الشكل 1 ملاحظة: جميع مشغلات من الأجهزة الطرفية ويجب أن يكون الماسح الضوئي MR فترات من أكثر من 200 μsec ليتم الكشف من قبل النظام EEG.
  2. إعداد الكمبيوتر التحفيز؛ في هذه الدراسة، ونحن نستخدم حافزا البصرية، ويتم قراءة علامات في مسجل BrainVision في بداية ونهاية كل فترة التحفيز.
  3. ضمان مساحة العمل لتسجيل يتم تعيين البيانات إلى أعلى دقة الزمنية المتاحة وإعدادات التصفية الصحيح. بالنسبة لغالبية الدراسات AC-اقتران مع مرشح من ،016-250 هرتز هو الأمثل على الرغم من اقتران DC-أو أعلى (1 كيلو هرتز) مرشح تمرير منخفض قد يكون مطلوبا إذا إشارات فائقة التردد المنخفض أو ارتفاع الخلايا العصبية هي التي تهم، على التوالي.
  4. تحقق مarkers من الماسح الضوئي وعرض الحوافز للتأكد من أنها يتم تسجيلها من قبل نظام EEG بشكل صحيح. بدوره على التزامن من الماسح الضوئي والساعات EEG باستخدام لوحة التحكم مسجل BrainVision. ثم تحقق مما إذا تزامن ناجحا، وإذا كان مجموعة متروك الصحيح على أيقونة خضراء و "Sync على" سوف تظهر نقطة.
  5. إعداد الماسح الضوئي MR في الطريقة التقليدية، وهنا نستخدمه الجسم نقل لفائف RF ورئيس قناة 32 تلقي لفائف RF. عندما يكون ذلك ممكنا، فمن الأفضل لاستخدام نقل لفائف الرأس الحجم للحد من مخاطر التدفئة RF للغطاء EEG والكابلات المرتبطة بها. لكن في معظم الماسحات الضوئية، لا يمكن لفائف الإرسال رئيس استخدامها جنبا إلى جنب مع لفائف المتلقي متعددة العناصر، الأمر الذي يؤدي إلى دون المستوى الأمثل التي أنشئت من أجل الحصول على البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي (ولا سيما التصوير بالتوازي تسريع ليس ممكنا). نحن نستخدم هذا الرأس محددة تلقي فائف لأنه يشتمل على ميناء الوصول الذي يسمح الكابلات من غطاء EEG لتشغيل على طول P على التوالياته من الماسح الضوئي.
  6. ضمان يتم تعيين تسلسل MR ليتم تشغيلها حتى. يجب استخدام تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي لشريحة TR وهي متعددة من فترة مدار الساعة EEG (200 μsec). في حالة استخدام نظام MR فيليبس فيليبس حاسبة توقيت يمكن استخدامها لتحديد شريحة ممكنة وتركيبات TR.
  7. تجعل المرء الاختيار النهائي أن جميع أجهزة وتسجيل كما هو متوقع.

2. وصول الموضوع

  1. وطرح هذا الموضوع للوصول مع الشعر نظيفة ومريحة يرتدي، والملابس غير المعدنية.
  2. شرح لموضوع الغرض من التجربة وماذا سيحدث.
  3. وطرح هذا الموضوع لملء النماذج التي يتم استخدامها لإثبات أن هناك أي الاستطباب لMR المسح الضوئي وأن يوافق رهنا المشاركة في التجربة. تحقق من الأشكال قبل المتابعة. في هذه الدراسة تم الحصول على موافقة لجنة الأخلاقيات المحلية وأعطى كل المواضيع الموافقة المسبقة.
  4. قياس محيط الرأس لالثانية تحديد سقف بحجم مناسب (أي أصغر قبعة المتاحة التي هي أكبر من حجم الرأس). وضع غطاء على الرأس بدءا من الجزء الأمامي من الرأس وسحب إلى الوراء. ضع الغطاء بشكل صحيح، يتم اختيار مواقعها بحيث القطب تشيكوسلوفاكيا في منتصف الطريق بين الأنيفى وinion، وتركزت أيضا بين اليسار واليمين.
  5. قم بتوصيل أقطاب كهربائية في الرأس من قبل: الانتقال الشعر للخروج من الطريق، وتطبيق الكحول ثم هلام Abralyte. نعلق القطب ECG إلى قاعدة خلفية استخدام طريقة مماثلة لتلك المستخدمة لأقطاب قبعة. ويستخدم هذا القطب لقياس ضربات القلب. ينصح تحديد المواقع في قاعدة الجزء الخلفي لتعظيم إشارة إلى ضجيج R الذروة في تتبع ECG فضلا عن الراحة الموضوع.
  6. العمل على اتصالات وذلك للحد من ممانعات من الأقطاب الكهربائية على الرأس لأقل من 10 أوم (باستثناء مقاومة من المقاومات الداخلية في كل قطب كهربائي). ECG والمقاومة EOG قد تكون أعلى مثل إشارات قويةإيه واتصالات جيدة يمكن أن يكون من الصعب تحقيقه، ولكن يجب أن تبقى تحت 50kΩ.
  7. التحقق من جودة البيانات EEG هو مرض عن طريق فحص البيانات على شاشة العرض بصريا.

3. تسجيل خارج من الماسح الضوئي MR

(اختياري: مطلوب إذا كنت ترغب في مقارنة جودة البيانات EEG من داخل وخارج الماسح الضوئي MR فقط)

  1. إعداد جهاز العرض والمعدات EEG خارج الماسح الضوئي (في موقع حيث المجال المغناطيسي منخفض). تأكد من أن الإعداد هو مماثلة قدر الإمكان لتلك المستخدمة داخل الماسح الضوئي MR (ولا سيما موضوع ينبغي أن يكون مستلق وعملية مماثلة من عرض الحوافز ينبغي أن تستخدم).
  2. تنفيذ التجربة وتسجيل البيانات بطريقة مماثلة لتلك المستخدمة داخل الماسح الضوئي (انظر القسم 4).

4. وضع الموضوع حتى داخل الماسح الضوئي MR

  1. وطرح هذا الموضوع على أن يجلسوا في حين كنت حد ذاتهاتي تصل المعدات EEG في غرفة الماسح الضوئي MR.
  2. خذ مكبر للصوت في غرفة محمية ووضعه على طاولة في الجزء الخلفي من الماسحة الضوئية. إرفاق مكبر للصوت لكابل الألياف البصرية طويلة. تمرير كابل الألياف البصرية من خلال الدليل الموجي وإرفاقه BrainAmp USB محول في غرفة التحكم (الشكل 1).
  3. سجل المريض في الماسح الضوئي MR المريض قاعدة البيانات.
  4. خذ هذا الموضوع الى الغرفة ونطلب منهم على الاستلقاء على السرير الماسح الضوئي.
  5. تعطي سدادات الموضوع، وجها لهواتف وزر الاتصال، وضمان أن تكون مريحة.
  6. وضع لفائف الرأس فوق رأس الشخص المعني. الكابلات EEG يجب أن يترك لفائف الرأس على طول أقصر مسار ممكن. الآن وسادة الرأس هذا الموضوع لتقليل حركة الرأس.
  7. تحريك الموضوع في الماسحة الضوئية تحمل، وضمان أن الأقطاب FP1 وFP2 هي في isocentre من الماسح الضوئي MR في Z-الاتجاه. ويتحقق ذلك عادة عن طريق مواءمة هذه القطبين مع الضوء الذي هو Uالحوار الاقتصادي الاستراتيجي لوضع هذا الموضوع قبل دخولها إلى الجوف.
  8. تركيب غطاء EEG إلى مكبر للصوت في الجزء الخلفي من الماسح الضوئي. ضمان عدم وجود أي أسلاك حلقات في الشراء EEG (وهذه يمكن أن تؤدي إلى تسخين RF وأيضا أن يسبب التحف EEG أكبر ليكون ذلك حافزا) والتي يتم عزل الكابلات من MR الاهتزازات الماسح الضوئي قدر الإمكان، وهنا نستخدم شعاع الكابولي لتحقيق هذه العزلة.

5. تسجيل داخل الماسح الضوئي

  1. التحدث الى الموضوع من غرفة وحدة للتأكد من أنها تستطيع أن تسمع المشغل الماسح الضوئي وهي موافق.
  2. A المجرب الثاني يبدأ رصد EEG، والتحقق من أقطاب صاخبة في آثار، وكذلك للأخضر "Sync على" نقطة في الجزء السفلي من الشاشة.
  3. تأثير واضح من البرد مضخات على تسجيل ويمكن رؤية (انظر الشكل 2). ولذلك، إيقاف تشغيل هذه المضخات خلال الحصول على البيانات، في أعقاب المبادئ التوجيهية الشركة المصنعة.
  4. وطرح هذا الموضوع لنقل الرئيس EIR بمقدار صغير. على أهمية الحفاظ على الرأس لا يزال يمكن أن ينظر إليه من الفولتية كبيرة في تسجيل EEG التي تنتج عن حركات الرأس الصغيرة.
  5. اختبار تسجيل نشاط الخلايا العصبية عن طريق طرح هذا الموضوع لفتح وإغلاق عيونهم. ابحث عن النشاط ألفا القذالي. وهذا الاختبار ما إذا كنت قياس الإشارات الفسيولوجية بدلا من الضوضاء. إذا لا يمكن أن ينظر إشارة ألفا على الموضوع (والذي يحدث في بعض الموضوعات) فمن الممكن لاختبار لنشاط الخلايا العصبية عن طريق إجراء المدى القصير من النموذج التجريبي من دون تشغيل الماسح الضوئي MR وللبحث عن متوسط ​​أثار المحتملة.
  6. ويمكن بوضوح أن ينظر إلى قطعة أثرية نبض في البيانات الخام (انظر الشكل 2) ولا سيما على الأقطاب على المعابد. استخدام التتبع ECG لتصحيح هذه الأداة في الوقت الحقيقي باستخدام RecView (أو في حزم برمجيات معالجة بوست).
  7. حالما يبدأ كل التصوير بالرنين المغناطيسي التدرجات سوف يسبب القطع الأثرية الكبيرة في البيانات EEG. </ EM>
  8. عندما التجربة الرنين المغناطيسي الوظيفي على استعداد للبدء، - مع نظام عرض الحوافز في حالة استعداد - ثم تبدأ توفير البيانات EEG باتباع الخطوات المبينة.
  9. الآن بدء التجربة، والتحقق من أن علامات من عرض الحوافز والماسح الضوئي MR يمكن أن ينظر إليه في BrainVision مسجل. هنا يتكون التحفيز من الشطرنج شعاعي كامل الحقل عند 100٪ التباين. معدل الانعكاس 2 هرتز مثل أن الاستجابة أثار سوف تحدث كل 500 ميللي ثانية ويتم وضع علامة في ملف EEG في كل انعكاس الصورة.
  10. نوعية البيانات EEG ستظهر أن تكون سيئة للغاية، ولكنه يمكن أن يكون تنظيف، إما على الخط في RecView أو خلال مرحلة ما بعد المعالجة. من أجل التصحيح الحرفية التدرج في العمل دون المساس تسجيل الاشارات العصبية، يجب أن لا يكون مؤمنا عرض الحوافز إلى TR وتواتر تكرار التحفيز يجب أن لا يكون مساويا لتردد تكرار شريحة.
  11. التدرج الحرفية تصحيح مأوست أن تنفذ قبل نبض تصحيح الحرفية (انظر الشكلين 3 و 4). قد تكون البيانات ثم مجزأة وفقا لعرض الحوافز وتحليلها مع تقنيات عديدة، والتي هي أبسط من المتوسط ​​لتحقيق استجابات أثار (انظر الشكل 6).

6. استخلاص المعلومات من الموضوع

  1. وبمجرد أن تكتمل عملية المسح الضوئي، وتأخذ هذا الموضوع من الماسح الضوئي ومساعدتهم على خلع غطاء EEG.
  2. تسمح لهم لغسل شعرهم.
  3. وهم الآن حر في مغادرة.

7. توضيح في نهاية التجربة

  1. حزم امتعتهم والمعدات EEG كما هو مطلوب من قبل المختبر الخاص بك. إذا كانت الشركة المصنعة MR تتطلب ذلك، تأكد من أن الأجهزة التزامن غير موصول في نهاية كل دورة وعدم تركها تعلق على الالكترونيات الماسح الضوئي.
  2. وأخيرا، يجب تنظيف الغطاء EEG. للقيام بذلك، نقع الغطاء في الماء (عادة لAPPRoximately 5 دقائق) أو خليط الماء ومطهر (يجب أن يتم تحديد مطهر وفقا توصية الطيف ومطهر الممرض ذات الصلة من الشركة المصنعة قبعة. وقت التعرض والتركيز مطهر يجب أن تتبع المبادئ التوجيهية للمنتج مطهر). ثم استخدام فرشاة الأسنان لتنظيف بعيدا هلام المتبقية. من المهم جدا لتنظيف الغطاء بالكامل لضمان الأداء السليم من الغطاء عند استخدامها في وقت لاحق.

8. تحليل

  1. هنا، فقد ثبت تحليل EEG الوقت الحقيقي، ومع ذلك فمن الممكن والمرغوب فيه عادة إلى ما بعد معالجة البيانات EEG أيضا. ويمكن القيام بذلك في عدد من حزم تحليل مثل الدماغ منتجات محلل 2 أو EEGLAB.
  2. التدرج ونبض تصحيح قطعة أثرية يمكن القيام بها باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب مثل: متوسط ​​قطعة أثرية الطرح 18،19 (تستخدم عادة لتصحيح التدرج وغالبا ما تستخدم لتصحيح نبض قطعة أثرية)، والشرج مكون مستقلةysis 20،21 أو على أساس الأمثل يحدد 22 (لنبض تصحيح قطعة أثرية).
  3. قد ثم يتم تحليل البيانات في الوقت أو المجال تردد أن ننظر إلى استجابات أثار ومستمرة النشاط متذبذبة.
  4. هنا، سجلنا تتبع ECG باستخدام نظام المنتجات الدماغ، وذلك للحصول على المعلومات اللازمة لتصحيح نبض قطعة أثرية. في إعداد معيار يتم تسجيل التتبع ECG عن طريق قطب كهربائي مخصص وضعت على الجزء الخلفي من هذا الموضوع. في مختبرنا نستخدم أيضا حل غير القياسية، والتي توظف vectrocardiogram لتوليد تتبع القلب (يتوفر هذا الحل فقط مع معدات الرصد الفسيولوجية فيليبس). لقد وجدنا هذا يمكن أن تكون مفيدة إذا تتبع نظيفة لا يمكن الحصول عليها باستخدام تخطيط القلب التقليدية انشاء.

Representative Results

ويبين الشكل 3 جودة الإشارة إلى أن يتوقع عندما ولم يتم إجراء أية تصحيح قطعة أثرية. فمن الواضح أن أي نشاط الخلايا العصبية تحجب. يبين الشكل 3C أن قطعة أثرية التدرج يحدث في ترددات مختلفة هي التوافقيات من وتيرة اكتساب شريحة في التسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي، والتي تمتد على كامل النطاق الترددي للتسجيل. ويبين الشكل 4 قطعة أثرية نبض هو الذي كشف مرة واحدة تمت إزالة قطعة أثرية الانحدار باستخدام طريقة مرحلة ما بعد المعالجة من متوسط ​​قطعة أثرية الطرح في محلل 2 (الإصدار 2.0.2). فمن الواضح أن هناك تباين المكاني كبير من هذه القطع الأثرية والتي O1، واحدة من القنوات التي تهم هذه التجربة البصرية، ويعرض القطع الأثرية نبض كبيرة على وجه الخصوص. هذه الأداة لديه أدنى تردد من القطع الأثرية التدرج (أساسا أقل من 10 هرتز - 4C الشكل) ويرتبط نشاط القلب الشكل 5 يظهر. تم الكشف عن هنا تم تصحيح القطع الأثرية نبض باستخدام متوسط ​​قطعة أثرية الطرح في محلل (2) وR-قمم الموجي القلب من أثر ECG، وجودة البيانات EEG التي يمكن تحقيقها بعد التدرج ونبض تصحيح قطعة أثرية. فمن الواضح أن اتساع الإشارات المتبقية هي أصغر بكثير وبالتالي إشارات العصبية لم تعد محجوبة، كما هو مبين في الردود التي تم الحصول عليها أثار في أرقام 6 و 7. ويبين الشكل 6 استجابة نموذجية أثار تنتجها المتوسط ​​في جميع المحفزات 300. ومع ذلك، فإن تقلب هذا الرد عبر كتل يمكن أن ينظر إليه في الشكل (7) وهذا هو الاختلاف الطبيعي وغير متوقعة في الاستجابات العصبية التي يمكن أن تستخدم لاستجواب الارتباطات بين الاستجابات جريئة وEEG عندما تم إجراء التسجيلات في وقت واحد.

s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg "SRC =" / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg "/>
الشكل 1. رسم تخطيطي لمجموعة المتابعة للمعدات EEG والتوصيلات اللازمة بين الأجهزة، كما هو موضح في البروتوكول. انقر هنا لعرض أكبر شخصية .

الشكل 2
الشكل 2. تحويل فورييه للإشارة التي تم جمعها في موضوع الكذب لا يزال مع المضخات البرد على (الحمراء)، وقبالة (أسود) لقناة ممثل (P7).

الشكل (3)
البيانات EEG الخام سجلت خلال التصوير بالرنين المغناطيسي المتزامنة على 16 قنوات مختلفة (A)؛. تركز على 5 ثوان من البيانات من عوز (B)؛. مع يرتبط بها من تحويل فورييه (C) اضغط هنا لعرض أكبر شخصية .

الشكل 4
الشكل 4 عشرة ثانية من البيانات EEG سجلت في 16 قنوات مختلفة خلال التصوير بالرنين المغناطيسي أظهرت المتزامنة بعد تصحيح الحرفية التدرج باستخدام AAS على 16 قنوات مختلفة (A)؛. تركز على 5 ثوان من البيانات من عوز (B)؛ مع يرتبط بها من تحويل فورييه (C نانوغرام>). انقر هنا لعرض أكبر شخصية .

الرقم 5
الشكل 5. عشرة سجلت ثانية من البيانات EEG on16 قنوات مختلفة خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي المتزامنة، كما هو موضح بعد التدرج وتصحيح الحرفية نبض باستخدام AAS (A)، مع التركيز على 5 ثوان من البيانات من عوز (B)؛ مع يرتبط بها من تحويل فورييه (C). اضغط هنا لعرض أكبر شخصية .

هين الصفحات = "دائما"> الشكل (6)
الشكل (6). متوسط ​​استجابة EEG أثار (300 المتوسطات) للقنوات 01 و 02 (يسار) وخريطة طبوغرافية المرتبطة بها لP120 (يمين).

الرقم 7
الرقم 7. تباين استجابة أثار عبر كتل لقناة O1 (تم متوسط ​​الاستجابات في غضون 30 كتل ثانية).

Discussion

نصائح عامة منذ التخطيط الفعلي من جميع الغرف المحوسبة يختلف نحن ندرك أنك قد لا تكون قادرا على وضع مكبرات الصوت EEG الخاص خارج تجويف من المغناطيس. في هذه الحالة حلا وسطا جيدا هو وضع مكبرات الصوت على وسادة مطاطية سميكة وذلك لفصل لهم من الاهتزازات الماسح الضوئي قدر المستطاع. إذا وجدت أن التصحيح قطعة أثرية التدرج لا يعمل بشكل جيد، ثم تحقق من الأوقات بين حجم أو علامات شريحة، كما أنه من المحتمل في هذه الحالة أن TR التي كانت المدخلات إلى وحدة التحكم MR ليس بالضبط TR التي يتم توليدها . في هذه الحالة سوف تحتاج إلى الاتصال بالشركة المصنعة الماسح الضوئي MR ذات الصلة لمزيد من المساعدة.

أهم الخطوات في عملية الحصول على البيانات EEG خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد هي تلك التي اتخذت لضمان أن جميع مصادر الضوضاء الخارجية تم تصغير (مثل مضخات cyrocooler والاهتزاز المعدات EEG). لألوث الأمثل التدرج تصحيح قطعة أثرية من المهم للتأكد من أن الساعات الماسح الضوئي EEG وMR تتم مزامنة، وTR شريحة من مضاعفات فترة ساعة الماسح الضوئي والتي تم وضع هذا الموضوع على النحو الأمثل. لضمان الأمثل نبض قطعة أثرية تصحيح العديد من التقنيات تتطلب تتبع القلب نظيفة من التي يمكن أن يتم الكشف عن R-القمم، فإننا نقترح أن هذا لا يمكن أن يتحقق أفضل استخدام VCG، على الرغم من أنه من الممكن أيضا مع ECG الرصاص في وضع جيد. إذا باستخدام تخطيط القلب ثم فمن المستحسن أن تضع هذا في قاعدة الجزء الخلفي لتعظيم إشارة إلى نسبة الضوضاء من R-الذروة مع فائدة إضافية من هذا كونه الموقع أسهل للوصول من موقف بالقرب من القلب 23. تحديد المواقع والرصاص ECG على نتائج الصدر في الحركة الفنية بسبب التنفس إضافتها إلى التتبع من هذا الاعلان وكذلك يسبب قطعة أثرية التدرج أن تختلف مع مرور الوقت. هذا يمكن أن يؤدي إلى تشبع التتبع و / أو التدرج تصحيح قطعة أثرية لا تعمل بسبب تقلب قالبوبالتالي فمن غير المستحسن.

مناقشة عامة EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي هو أداة قوية لدراسة وظيفة الدماغ، حيث أن القرار الزماني عالية من EEG يمكن دمجها مع القرار المكانية عالية من الرنين المغناطيسي الوظيفي. حتى الآن، وقد استخدمت عدد من الدراسات هذا النهج المتعدد الوسائط للحصول على فهم أفضل لوظيفة الدماغ. وقد تم تطبيق EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي لمتطوعين أصحاء من أجل التحقيق في العلاقة بين إيقاعات متذبذبة (قياس مع EEG) والردود الأوكسجين في الدم (باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD) على سبيل المثال 2،3. كما تم استخدامه لدراسة ما إذا كانت الخصائص للإشارة أثار يمكن أن تفسر التباين في إشارة BOLD على أساس تجريبي تلو محاكمة 4،5. في الدراسات السريرية وقد تم استخدام الرئيسي للتقنية للتحقيق في بؤر الصرع النشبات التصريف والتي هي غاية في الصعوبة في توطين غير جراحية 6،7. وتبين هذه الأمثلة قوة هذا ايماج متعدد الوسائطجي الأداة. ومع ذلك، لتمكين دراسة مثل هذه الظواهر، فمن المهم أن يكون الوصول إلى أفضل نوعية ممكنة من البيانات EEG والتصوير بالرنين المغناطيسي. لتحقيق هذا داخل الماسح الضوئي MR فمن المهم أن يكون أفضل التجريبية مجموعة المتابعة، وكذلك لاختيار أساليب التحليل الأنسب. فإن أساليب التحليل الأمثل إلى حد ما تعتمد على مسألة البحوث ذات الاهتمام، كما سوف أساليب التصحيح المستخدمة لإزالة القطع الأثرية. على سبيل المثال حجم وعدد من الحركات التي وقعت خلال تسجيل ستحدد تركيبة الأكثر فعالية خوارزميات لإزالة قطعة أثرية التدرج. ومع ذلك، فإن الأمثل التجريبية انشاء من الأجهزة EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي هو مستقل نسبيا من الأسئلة البحثية خاص. وبالتالي فإن المبادئ التوجيهية المذكورة هنا هي ذات قيمة عامة ويمكن أن يتبع في التجارب باستخدام مختلف الأجهزة EEG وMR الماسح الضوئي مما كنا.

هنا أننا أظهرنا أساليب اقتناء التي شولد الواجب اتباعها للحصول على جودة البيانات EEG والرنين المغناطيسي الوظيفي عالية. استخدمنا التحفيز البصري على أساس نموذج التحفيز المستخدمة سابقا 24. ومع ذلك، يمكن تطبيق نفس الأساليب للحصول على البيانات بغض النظر عن النموذج تستخدم لتحفيز نشاط الدماغ من الفائدة. عند اختيار النموذج الخاص تجدر الإشارة إلى أن نوعية البيانات EEG التي يمكن تحقيقها عند التسجيل داخل بيئة MR مع التقنيات المتاحة حاليا للمستخدمين (وصفها هنا) لا تزال تفرض بعض القيود على نشاط الدماغ التي يمكن دراستها: هناك صعوبات خاصة في تسجيل النشاط الدماغي في منخفضة (<5 هرتز) والترددات العالية (> 80 هرتز) نطاقات حيث نبض المتبقية والتحف التدرج قد تكون موجودة. بالإضافة إلى ذلك، يجب توخي الحذر عند اختيار النموذج بحيث يتم التقليل من إمكانية التنقل موضوع يتعلق بعمل هذه المهمة. هذه مشكلة لأن الحركة الفنية في البيانات EEG وغالبا ما يصعب القطع الأثرية الصحيح والصغيرة يمكن أن تكونمن الصعب تحديد بشكل واضح، على الرغم من أنها قد لا تزال تهيمن على الإشارات العصبية. هذه الحركة الفنية يمكن أن يسبب الارتباطات زائفة ولكن معقولة مع البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي 17.

أساليب مرحلة ما بعد المعالجة المتزامنة للEEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي كثيرة وعلى هذا النحو مناقشتهم هو خارج نطاق هذا العمل. وكما ذكر سابقا التدرج ويمكن إزالتها قطعة أثرية نبض باستخدام عدد من التقنيات التي تشمل متوسط ​​قطعة أثرية الطرح 18،19، تحليل عنصر مستقل 20،21، يضع الأساس الأمثل 22 و 25 beamformers. في كثير من الأحيان مزيج من هذه الأساليب قد تكون استخدمت 23 وأداء الطرق يعتمد على عوامل مثل قوة المجال المغناطيسي ونموذج المستخدمة. سوف الأساليب مرحلة ما بعد المعالجة المثلى لدراسة محددة تعتمد أيضا على إشارات لاستخراج من البيانات، ما إذا كانت هذه هي إيقاعات متذبذبة أو إمكانات أثار قد يكون لها تأثير على ص.طرق تجهيز سانت المستخدمة.

بينما هناك كبير على البحوث الجارية التي تستهدف تحسين الحصول على البيانات وتحليل أساليب لفي وقت واحد EEG-الرنين المغناطيسي الوظيفي، فمن الممكن بالفعل، وذلك باستخدام التقنيات الموضحة هنا، للإجابة على الأسئلة الهامة التي تتطلب علم الأعصاب مزيج من قرار مكانية عالية من والرنين المغناطيسي الوظيفي القرار الزماني ممتازة من EEG.

Disclosures

وقد رعت إنتاج هذه المادة من قبل الدماغ المنتجات GmbH المزيد. بيار لويجي Castellone هو موظف من المنتجات الدماغ محدودة، والذي يقوم بتصنيع بعض الأدوات والبرامج المستخدمة في هذه المقالة.

Acknowledgments

ونود أن نشكر الدماغ منتجات GmbH المزيد من توفير معداتها والخبرات ومساعدة في إنتاج هذا العمل. ونود أيضا أن نشكر غلين سبنسر، جامعة نوتنغهام، في المساعدة على إنتاج الفيديو. كما نشكر العلوم الهندسية والفيزيائية مجلس البحوث (EPSRC)، EP/J006823/1 وجامعة نوتنغهام لتمويل هذه الأبحاث.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kilner, J. M., Mattout, J., Henson, R., Friston, K. J. Hemodynamic correlates of EEG: A heuristic. Neuroimage. 28, 280-286 (2005).
  2. Goldman, R. I., Stern, J. M., Engel, J., Cohen, M. S. Simultaneous EEG and fMRI of the alpha rhythm. Neuroreport. 13, 2487-2492 (2002).
  3. Laufs, H. Endogenous Brain Oscillations and Related Networks Detected by Surface EEG-Combined fMRI. Human Brain Mapping. 29, 762-769 (2008).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Lemieux, L. Electroencephalography-correlated functional MR imaging studies of epileptic activity. Neuroimaging Clinics of North America. 14, 487 (2004).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Yan, W. X., Mullinger, K. J., Brookes, M. J., Bowtell, R. W. Understanding Gradient Artefacts in Simultaneous EEG/fMRI. Neuroimage. 46, 459-471 (2008).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Jansen, M., et al. Motion-related artefacts in EEG predict neuronally plausible patterns of activation in fMRI data. Neuroimage. 59, 261-270 (2012).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Briselli, E., et al. An independent component ballistocardiogram analysis-based approach on artifact removing. Magnetic Resoance Imaging. 24, 393-400 (2006).
  21. Mantini, D., et al. Complete artifact removal for EEG recorded during continuous fMRI using independent component analysis. Neuroimage. 34, 598-607 (2007).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Sandmann, P., et al. Visual activation of auditory cortex reflects maladaptive plasticity in cochlear implant users. Brain. 135, 555-568 (2012).
  25. 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).

Tags

السلوك، العدد 76، علم الأعصاب، علم الأعصاب، علم الأحياء الجزيئية، الفيزياء الحيوية، الطب، تصوير الأعصاب، تصوير الأعصاب وظيفية، تقنيات التحقيق، علوم الأعصاب، EEG، التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، الرنين المغناطيسي الوظيفي، والتصوير بالرنين المغناطيسي، والتصوير بالرنين المغناطيسي، في وقت واحد، وتسجيل، والتصوير، والتقنيات السريرية
أفضل الممارسات الحالية الحصول على نتائج عالية الجودة بيانات EEG خلال الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mullinger, K. J., Castellone, P.,… More

Mullinger, K. J., Castellone, P., Bowtell, R. Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI. J. Vis. Exp. (76), e50283, doi:10.3791/50283 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter