Summary
توفر هذه المقالة بروتوكولا مباشرا للحصول على بيانات تخطيط كهربية الدماغ ذات الجودة الجيدة (EEG) أثناء تخطيط كهربية الدماغ المتزامن والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي من خلال استخدام المنتجات الطبية المتاحة بسهولة.
Abstract
يجمع التصوير الكهربائي المتزامن (EEG) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) وEEG-fMRI بين الخصائص التكميلية ل EEG فروة الرأس (الدقة الزمنية الجيدة) وfMRI (الدقة المكانية الجيدة) لقياس نشاط الخلايا العصبية أثناء حدث كهرومغناطيسي ، من خلال الاستجابات الديناميكية الدموية المعروفة باسم التغيرات المعتمدة على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD). وهي أداة بحثية غير جراحية تستخدم في أبحاث علم الأعصاب ومفيدة للغاية للمجتمع السريري ، وخاصة لإدارة الأمراض العصبية ، شريطة أن تدار المعدات والبروتوكولات المناسبة أثناء الحصول على البيانات. على الرغم من أن تسجيل EEG-fMRI واضح على ما يبدو ، إلا أن الإعداد الصحيح ، خاصة في وضع وتأمين الأقطاب الكهربائية ، ليس مهما للسلامة فحسب ، بل هو أيضا أمر بالغ الأهمية في ضمان موثوقية وتحليل بيانات تخطيط كهربية الدماغ التي تم الحصول عليها. هذا هو أيضا الجزء الأكثر تطلبا من الخبرة في التحضير. ولمعالجة هذه المسائل، تم وضع بروتوكول مباشر يضمن جودة البيانات. توفر هذه المقالة دليل خطوة بخطوة للحصول على بيانات تخطيط كهربية الدماغ الموثوقة أثناء EEG-fMRI باستخدام هذا البروتوكول الذي يستخدم المنتجات الطبية المتاحة بسهولة. ويمكن تكييف البروتوكول المقدم مع التطبيقات المختلفة ل EEG-fMRI في الأبحاث والظروف السريرية، وقد يكون مفيدا لكل من المشغلين عديمي الخبرة والخبراء.
Introduction
يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) مقياسا لنشاط الخلايا العصبية من خلال الاستجابات الديناميكية الدموية من خلال قياس التغيرات المعتمدة على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) أثناء حدث كهربي. يعد التصوير الكهربائي المتزامن (EEG) وfMRI (EEG-fMRI) أداة بحثية غير غازية تجمع بين الخصائص التآزرية ل EEG فروة الرأس (الدقة الزمنية الجيدة) وfMRI (دقة مكانية جيدة) ، مما يسمح بتوطين أفضل للموقع المسؤول عن توليد الأحداث الكهربائية التي يمكن اكتشافها في تخطيط كهربية الدماغ. تم تطويره لأول مرة في 1990s للاستخدام في مجال الصرع1،2 ، وقد استخدم في وقت لاحق في أبحاث علم الأعصاب منذ 2000s3،4. مع زيادة المعرفة فيما يتعلق بالسلامة5 والتطوير المستمر لتقنيات إزالة القطع الأثرية الناجمة عن التصوير بالرنين المغناطيسي على تخطيط كهربية الدماغ3و6و7و8و9و10، فهي حاليا أداة تستخدم على نطاق واسع في كل من علم الأعصاب والبحوث السريرية11.
يتم الحصول على EEG-fMRI إما في الراحة أو أثناء المهمة ، اعتمادا على سؤال البحث. بشكل عام ، يتيح اكتساب الدولة يستريح تحديد الهياكل المشاركة في توليد ميزة تخطيط كهربية الدماغ معينة (على سبيل المثال ، الموجي ، والإيقاع ، والترددات ، والطاقة) ويساعد في فهم أنشطة الدماغ عفوية متغير11. وهناك عدد من الدراسات علم الأعصاب ومعظم الدراسات السريرية, وخاصة تلك التي على الصرع12, الحصول على EEG-fMRI في بقية11. يتيح الاستحواذ القائم على المهام تحديد المناطق الدماغية والأنشطة الكهربائية الدماغية المخصصة أو المرتبطة بمهمة محددة ويساعد على إنشاء الصلة بين الأنشطة الكهربائية والمناطق الدماغية المرتبطة بالمهمة. يستخدم الاستحواذ القائم على المهام بشكل رئيسي في دراسات علم الأعصاب11 وبعض الدراسات السريرية13. تستخدم معظم عمليات الاستحواذ على EEG-fMRI المستندة إلى المهام تصميما مرتبطا بالحدث. يحدد نوع النمذجة المستخدمة لدمج بيانات تخطيط كهربية الدماغ و fMRI ما إذا كان يجب تعظيم الكفاءة أو قوة الكشف في تصميم المهمة14. يرجى الاطلاع على الدراسات التي أجراها مينون وآخرون14 وليو وآخرون15و16 للحصول على تفاصيل حول تصميم المهمة.
على الرغم من أن الحصول على البيانات أثناء EEG-fMRI قد يبدو مباشرا، إلا أن الإعداد يتطلب خبرة. ومن المهم وضع بروتوكول لتوجيه الإعداد السليم للحصول على البيانات لضمان السلامة والعائد على حد سواء (أي البيانات القابلة للتحليل والموثوقة). على الرغم من وجود تقنيات مختلفة لإزالة القطع الأثرية EEG الناجمة عن التصوير بالرنين المغناطيسي، والتحف غير متناسقة في تخطيط كهربية الدماغ المسجلة، وخاصة تلك المتعلقة اهتزاز الناجمة عن الآلات من الأسلاك والحركات الإجمالية للمواضيع، لا تزال صعبة لإزالة تماما؛ لذلك، هذه artifacts تحتاج إلى تقليل أثناء الحصول على البيانات.
تقدم هذه المقالة بروتوكولا مباشرا يستخدم المنتجات الطبية المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي المتاحة بسهولة. يوفر البروتوكول خطوات مهمة تضمن جودة البيانات، ولا سيما جودة بيانات تخطيط كهربية الدماغ، والتي تعد مفتاح نجاح دراسة EEG-fMRI. تم تطوير هذا البروتوكول على أساس خبرة 20 عاما لفريق أبحاث تخطيط كهربية الدماغ-fMRI في معهد مونتريال العصبي12،17 وتم تعديله لاستخدامه في جامعة أوساكا ، والذي يفيد المشغلين عديمي الخبرة والخبراء على حد سواء.
Protocol
وافقت لجنة أخلاقيات البحث في مستشفى جامعة أوساكا ولجنة السلامة التابعة لمركز المعلومات والشبكات العصبية (CiNET) على البروتوكول (رقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا رقم 18265 و19259؛ ورقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا 18265 و19259؛ ورقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا 18265 و19259؛ ورقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا رقم 18265 ورقم 19259؛ ورقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا رقم 18265 ورقم 19259؛ ورقم الموافقة على مستشفى جامعة أوساكا رقم 18265 ورقم 19259؛ ورقم الموافق CiNET الموافقة رقم 2002210020 2002120020). وقدمت جميع المواضيع موافقة خطية مستنيرة على مشاركتها.
1. إعداد الإعداد التجريبي
- قم بتوصيل EEG ومكبرات الصوت ثنائية القطب المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي بحزم البطارية (تأكد من شحنها بالكامل) وكمبيوتر التسجيل.
- تأكد من إعداد مساحة عمل برنامج التسجيل بشكل صحيح. تعيين دقة السعة إلى 0.5 ميكروفولت لتجنب تشبع مكبر الصوت؛ تعيين مرشحات التردد وفقا لنطاق التردد من الفائدة. تعيين معدل أخذ العينات عند 5000 هرتز (أقصى حد ممكن للمكبرات المستخدمة في هذا البروتوكول)، بغض النظر عن نطاق التردد من الفائدة.
ملاحظة: دقة السعة عند 0.5 ميكروفولت تتوافق مع قيمة قصوى تبلغ 16.38 mV، وهو ما يكفي لتسجيل القطع الأثرية التدرج، بالنظر إلى أن قمم القطع الأثرية التدرج يمكن أن تصل إلى السعة أكثر من 100 مرة أكثر من تلك التي من فروة الرأس عفوية EEG (حوالي 10-100 ميكروفولت) بسرعات عالية (>1،000 أضعاف أسرع من معدل التغيير من تخطيط كهربية الدماغ الجارية). نظريا، ينبغي أن يكون معدل أخذ العينات على الأقل ضعف (نظرية Nyquist) أعلى تردد في طيف التبديل الانحداري، من أجل أخذ عينات دقيقة من القطع الأثرية عالية التردد التدرج التبديل والكشف عن البداية الحقيقية للنشاط الانحدار كل وحدة تخزين لإزالةلاحقة 12،18. ومع ذلك، يؤدي زيادة معدل العينة إلى أحجام ملفات كبيرة، والتي تتطلب استثمارا كبيرا لتخزين البيانات وقد تعوق أيضا المعالجة اللاحقة. استخدام جهاز المزامنة يجعل من غير الضروري رفع معدل العينة لتحسين المزامنة بين ساعات تخطيط كهربية الدماغ وMR (انظر الخطوة 1.4). معدل أخذ العينات من 5000 هرتز كافية لتسجيلات EEG / الحدث المحتملة المعتادة ذات الصلة (تخطيط موارد المؤسسات) ، وارتفاع معدلات العينة لا تحسن جودة البيانات لأن عملية تصحيح القطع الأثرية اللاحقة ، والتي تنطوي على أخذ عينات من البيانات إلى تردد أقل من 500 هرتز وتصفية إضافية منخفضة التمرير ، يلغي جميع بقايا تصحيح التدرج عالية التردد التي قد توجد18. - راجع الدليل للحصول على تفاصيل حول الإعدادات المناسبة لبرنامج التسجيل اللازم لاكتساب تخطيط كهربية الدماغ في التصوير بالرنين المغناطيسي، والذي يختلف عن ذلك خارج التصوير بالرنين المغناطيسي.
- تحقق مما إذا كانت علامات من الماسح الضوئي، أي علامات مزامنة الساعة (المزامنة افتراضيا) ومشغل الصوت (R128 افتراضيا)، يتم عرضها بشكل دوري في تسجيل تخطيط كهربية الدماغ عبر الإنترنت. تشير المزامنة المعروضة إلى تزامن ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي والساعات EEG، ويشير R128 إلى أن مشغلات الصوت يتم تسجيلها للمعالجة اللاحقة. تتم مزامنة ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي والساعات EEG باستخدام جهاز SyncBox، الذي يكشف عن إخراج ساعة الماسح الضوئي (عادة 10 ميغاهرتز وما فوق)، وهابطات، وإخراج إشارة الساعة (وعلامات المزامنة) إلى واجهة USB2.
ملاحظة: ترسل واجهة USB2 بيانات تخطيط كهربية الدماغ من كافة مكبرات الصوت، التي يتم تأمينها على مدار الساعة إلى إشارة ساعة الماسح الضوئي، إلى جهاز الكمبيوتر التسجيل18. المزامنة الدورية على العلامات هي مشغلات يتم إنشاؤها من النبض الكهربائي للماسح الضوئي لمزامنة أخذ عينات إشارة تخطيط كهربية الدماغ بمعدل الماسح الضوئي MR ، وهو شرط لتصحيح قطعة أثرية للماسح الضوئي. يتم استخدام مشغلات وحدة التخزين لتحديد وقت بدء فحص حجم الرنين المغناطيسي لتصحيح قطعة أثرية الماسح الضوئي أثناء معالجة تخطيط كهربية الدماغ دون اتصال19. - قم بإعداد الماسح الضوئي للتصوير بالرنين المغناطيسي وفقا للحاجة والتوافر. فمن الأفضل لاستخدام الإرسال واستقبال تردد الراديو الرأس (RF) لفائف لتقليل خطر التدفئة RF. ومع ذلك ، فإن الجسم كله نقل RF - لفائف ورأس 20 قناة تلقي RF فقط لفائف استخدمت هنا لأن نقل واستقبال لفائف الرأس لم تكن متاحة للماسح الضوئي المستخدمة (عادة ما يكون الحال بالنسبة لمعظم الماسحات الضوئية الحديثة).
- قم بتحميل حقنة 10 مل (أو عدة حقن حسب الحاجة) مع الجل التوصيلي الكاشط لتطبيق غطاء تخطيط كهربية الدماغ. يمكن للمرء أن تحميل الجل جل جل في 50 مل من البلاستيك ذات السعة الكبيرة حقنة لتوزيع السوائل وملء حقنة 10 مل مع هلام قبل وصول هذا الموضوع.
ملاحظة: تطبيق سقف تخطيط كهربية الدماغ 32 قناة يستهلك عادة حوالي 20-25 مل من هلام.
2. تطبيق غطاء تخطيط كهربية الدماغ والقطب الكهربائي تخطيط القلب
- عند التوظيف، اطلب من الشخص المعني إكمال قائمة مرجعية بالموانع المحتملة للتصوير بالرنين المغناطيسي. تأكد من أن هذا الموضوع لا يوجد لديه موانع للتصوير بالرنين المغناطيسي قبل الوصول.
ملاحظة: بشكل عام، يمكن لأي شخص مؤهل للتصوير بالرنين المغناطيسي المشاركة في دراسة EEG-fMRI. معايير الاستبعاد هي: مواضيع غير متعاونة أو غير متوافقة؛ مواد غير متعاونة أو غير ممتثلة؛ مواد غير متعاونة أو غير ممتثلة؛ مواد غير متعاونة أو غير ممتثلة؛ مواد غير متعاونة أولئك الذين يعانون من ظروف كامنة (مثل آلام الظهر المزمنة) ، والتي تمنعهم من الكذب سوبين لفترة معينة من الزمن (عادة ما لا يقل عن 1 ساعة) ؛ أو الأشخاص الذين قد لا يستطيعون الاستلقاء على طاولة التصوير بالرنين المغناطيسي أثناء الفحص. الحركة لا يعوق فقط نوعية كل من تخطيط كهربية الدماغ والبيانات fMRI ولكن يفرض أيضا خطرا محتملا على الموضوعات نفسها (على سبيل المثال، يحفز الحالية في الأسلاك والكابلات التي قد تسبب التحفيز). وفي حالة اكتساب المهام على أساس المهام، ينبغي أيضا النظر في قدرة الشخص المعني على فهم اللغة (تجنب الأشخاص غير القادرين على فهم التعليمات). في هذه الدراسة، تم تجنيد 32 متطوعا أصحاء (متوسط العمر، 40 عاما؛ 17 امرأة) و25 مريضا بالصرع (متوسط العمر، 31 عاما؛ 13 امرأة). - اطلب من الأشخاص غسل شعرهم بالشامبو دون مكيف أو شمع قبل الوصول.
- شرح الغرض من التجربة والخطوات التالية لهذا الموضوع.
- قياس محيط الرأس (أي محيط أمامي القذالي) عن طريق التفاف شريط قياس مرن غير قابل للتمدد حول الرأس فوق التلال فوق المدارية وocciput واختيار غطاء الحجم المناسب. استخدم غطاء أكبر من محيط الرأس ب1 سم، واسأل دائما الموضوع عما إذا كان الغطاء مريحا بمجرد وضعه (أي ليس ضيقا جدا).
- بعد وضع الغطاء في الموضع التقريبي فوق رأس الموضوع ، باستخدام نفس شريط القياس ، قم بقياس أطوال قوس الأنيون - النسيون ، المعرف بأنه القوس فوق خط الوسط من الرأس الممتد من الجهاز إلى جسر الأنف ، والقوس المحيط بالشمال ، المعرف بأنه القوس الممتد بين الأذنين الذي يعبر نقطة الوسط لقوس الأنسيون - النسيون ، فوق الغطاء. ضع علامة على تقاطع قوس إنيون-ناسيون والقوس المحيطي بالقوس (النقطة التي تلتقي فيها نقاط الوسط لكلا القوسين، ويعرف أيضا باسم Cz)، وانزلق الغطاء فوق الرأس بحيث يتم ضبط موضع القطب الكهربائي Cz على هذا التقاطع. تأكد من عدم تدوير الغطاء أفقيا عن طريق التحقق يدويا مما إذا كانت الأقطاب الكهربائية Fz و Pz و Oz و Reference و Ground متمركزة فوق قوس إنيون-ناسون.
- يعرض الجلد تحت كل قطب كهربائي عن طريق إزاحة الشعر إلى جانب القطب باستخدام الجزء الخلفي من مسحة قطنية.
- فرك الجلد تحت كل قطب كهربائي عن طريق الغزل بسرعة مسحة القطن التي تحتوي على محلول الكحول 70٪ وضعت من خلال فتح القطب.
- تطبيق كمية صغيرة من هلام موصل جلخ (~ 0.2 مل) في افتتاح وجلخ الجلد عن طريق الغزل بسرعة مسحة القطن بطريقة مماثلة.
- رصد مقاومة القطب الكهربائي (عرضها من قبل برنامج التسجيل) وتكرار كشط كما هو مذكور في الخطوة 2.8 حتى تنخفض المعاوقة على الأقل أقل من 20 كيلو Ω20، ويفضل أن تكون منخفضة قدر الإمكان (أقل من 5 kΩ)21.
- ملء الفتحة مع نفس الجل (عادة ~ 0.5 مل) مرة واحدة في المقاومة مرضية. لا تطبق الجل المفرط في الفتحة لتجنب التجسير بين الأقطاب الكهربائية. الانتقال إلى القطب التالي إذا كانت المقاومة غير مرضية على الرغم من الكشط المتكرر والعودة في وقت لاحق لأنه في بعض الأحيان لا تزال المقاومة تنخفض مع مرور الوقت بعد تطبيق الجل.
- كرر الخطوات 2.6-2.9 لجميع أقطاب تخطيط كهربية الدماغ فروة الرأس.
- قبل وضع قطب تخطيط القلب في الخلف، اطلب من الشخص المعني الجلوس منتصبا دون استعراض الرقبة.
- تأكد من أن سلك القطب ECG مستقيم عند وضع قطب تخطيط القلب في الخلف ولكن احتفظ ببعض البدل لوضع سلك قطب تخطيط القلب على طول منحنى الرقبة ، لتجنب إزاحة القطب الكهربائي عندما يضع الموضوع على طاولة التصوير بالرنين المغناطيسي. ضع قطب تخطيط القلب 2-3 سم اليسار من فرو المتوسط، والتي يمكن تحديدها على أنها المسافة البادئة الرأسية على طول خط الوسط من الظهر. ويختلف الموضع الرأسي باختلاف ارتفاع الموضوع؛ يتم وضعه عادة على أسفل الظهر تقريبا على الخط الذي يمتد بين نصائح من الكتف في موضوع حوالي 160 سم.
- فرك الجلد تحت القطب تخطيط القلب مع مسحة الكحول.
- قم بإرفاق قطب تخطيط القلب بالجلد باستخدام حلقة لاصقة على الوجهين وكرر الخطوات 2.8-2.9. الحلقة اللاصقة أيضا بمثابة الحشو لتجنب الاتصال المباشر للقطب الكهربائي مع الجلد.
- أضعاف مسحة القطن الكحول الجاف في أربعة، ووضعها على القطب تخطيط القلب. الشريط على الجلد باستخدام شريط جراحي (شريط لاصق الطبية). الشريط سلك القطب تخطيط القلب إلى الجلد حتى الكتف.
3. تطبيق حلقة سلك الكربون (إذا كان مكبر للصوت ثنائي القطب متوفر)
- ضع مجموعة من سلك الكربون قبل جديلة (قطر 1 ملم)9 تتكون من ست حلقات (قطر 10 سم) على الغطاء في موقف بحيث حزمة من الأسلاك تأتي بالتوازي مع حزمة من الأقطاب الكهربائية على الجزء العلوي من الرأس.
- استخدام الشريط الجراحي (1 × 2 سم) لتأمين الحلقات حول الأقطاب الكهربائية، بحيث تغطي الحلقات الرأس مع كل حلقة تغطي بالتساوي تقريبا مساحة متساوية (أي، على حد سواء الأمامية الزمنية، سواء الصدغية الإيقاعية، القذالي، والعذالي، والرأس). بدلا من ذلك، يمكن للمرء أيضا خياطة الحلقات إلى EEG-cap، إذا كان ذلك ممكنا.
ملاحظة: تعمل حلقات سلك الكربون على الرأس على التقاط الحركة، بما في ذلك مخطط باليستوكارديوجرام (BCG). وتستخدم هذه الإشارات لإزالة القطع الأثرية BCG من تخطيط كهربية الدماغ أثناء معالجة تخطيط كهربية الدماغ حاليا9.
4. تأمين الغطاء والكربون حلقات سلك
- تأكد من أن أقطاب تخطيط كهربية الدماغ لا تشكل حلقات.
- لف رأس الموضوع بضمادة مرنة فوق غطاء تخطيط كهربية الدماغ وحلقات الكربون. تعمل الضمادة على الضغط على قطب تخطيط كهربية الدماغ بإحكام على الجلد ، للحد من الاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي للأقطاب الكهربائية ومنع الجل من الانسكاب على الوسادة عند وضع الموضوع داخل الماسح الضوئي MR (انظر الخطوة 5).
- تأكد من أن الضمادة تغطي جميع الأقطاب الكهربائية وليست ضيقة للغاية من خلال السؤال عما إذا كان الموضوع يشعر بضغط غير مريح على الرأس أثناء تطبيق الضمادة.
5. وضع الموضوع في الماسح الضوئي MR
- في حالة الحصول على حالة الراحة ، قم بإرشاد الموضوع إلى تطبيق سماعات الأذن المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي في الأذنين. في حالة الاستحواذ على أساس المهام، قم بإرشاد الشخص المعني إلى تطبيق سماعة الرأس أو سماعات الأذن المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي وفقا لمتطلبات التجربة. تأكد من أن هذا الموضوع يمكن أن يسمع من خلال كلا الجانبين من سماعة الرأس أو سماعات الأذن.
- ضع وسادة رغوة ذاكرة مسطحة متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي في النصف السفلي من لفائف الرأس قبل أن تطلب من الشخص المعني الاستلقاء ووضع الرأس في الملف.
- بعد وضع الرأس بشكل مناسب (أعلى الرأس الموضوع في أقرب وقت ممكن إلى أعلى لفائف الرأس) ، ضع حزم القطب الكهربائي وأسلاك الكربون مباشرة من خلال الفتح العلوي لفائف الرأس.
- إضافة وسائد رغوة الذاكرة إلى الجزء العلوي من الرأس والجبين والمنطقة الزمنية. يجب أن تملأ الوسائد بشكل مناسب جميع المساحات المتبقية داخل لفائف الرأس مع عدم ضغط رأس الموضوع بإحكام شديد.
- تأكد من أن الوسائد لا تضغط على الرأس أثناء وضع النصف العلوي من لفائف الرأس وأثناء إغلاق الملف. ضبط الوسائد أو تغيير إلى أصغر حجم الوسائد إذا ضيق جدا. وبهذه الطريقة، تعمل الوسائد على تثبيت أسلاك القطب الكهربائي لتقليل الاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي على أسلاك القطب الكهربائي وكبح حركات الرأس مع الحفاظ على راحة الموضوع أثناء الفحص.
- ضع نصف اسطوانة على شكل وسادة رغوة الذاكرة في الجزء الخلفي من الرقبة بحيث يقع سلك القطب تخطيط القلب جيدا بين الوسادة والرقبة. الجزء من سلك القطب تخطيط القلب الذي يمر في الجزء الخلفي تحت الكتف هو في الواقع تقع بين الجزء الخلفي من الموضوع وطاولة التصوير بالرنين المغناطيسي وبالتالي شلت من وزن الشخص نفسه.
- في حالة الاستحواذ القائم على المهام ، بعد وضع جميع وسائد رغوة الذاكرة ، تأكد من عدم إزاحة سماعة الرأس أو سماعات الأذن عن طريق الاختبار مرة أخرى إذا كان الشخص لا يزال قادرا على السمع من خلال جانبي سماعة الرأس أو سماعات الأذن. بعد إغلاق لفائف الرأس، ضع المرآة وأوعز إلى الموضوع لضبط المرآة (في حالة المهمة التي تتطلب المحفزات البصرية). تعليمات الموضوع لضبط المرآة إذا لزم الأمر، بعد تحريك الجدول من أجل وضع رأس الموضوع في مركز ISOCENTER من تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي.
- قم بتوصيل مكبرات الصوت الموضوعة في الجزء الخلفي من جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي بجهاز التسجيل الموضوع في غرفة وحدة التحكم باستخدام الألياف البصرية المقدمة.
- بعد توصيل أقطاب تخطيط كهربية الدماغ /تخطيط كهربية القلب وحلقات سلك الكربون ب EEG ومكبرات الصوت ثنائية القطب في الجزء الخلفي من تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي ، قم بتشغيل مكبرات الصوت. مرة أخرى، تحقق من مقاومة جميع الأقطاب الكهربائية للتأكد من أنها لا تزال منخفضة (على الأقل أقل من 20 كيلو أوم). قم بإزالة الموضوع من الماسح الضوئي MR للتعديل إذا كان هناك أي قطب كهربائي مع مقاومة عالية.
6. تكوين الأسلاك ومكبرات الصوت
- ترتيب جميع الأسلاك بين منفذ الفتح العلوي من لفائف الرأس ومكبرات الصوت (بما في ذلك الأقطاب الكهربائية وحزم أسلاك الكربون، مربع الموصل، وأسلاك الشريط) بحيث يتم وضعها على التوالي وفي مركز تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي. وهذا أمر مهم لتقليل التيار الناجم عن التصوير بالرنين المغناطيسي.
- ضع حلقة سلك كربونية واحدة حول كابل الشريط من صندوق موصل أقطاب تخطيط كهربية الدماغ /ECG إلى مكبر الصوت وربط جميع حلقات سلك الكربون (انظر الخطوة 5.7) بصندوق الإدخال الخاص بمضخم الصوت ثنائي القطب (EXG MR). هذه الحلقة يخدم أساسا لالتقاط الاهتزازات الناجمة عن مضخة الهيليوم9.
- لتقليل الاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي، قم بتعطيل الأسلاك عن طريق وضع أكياس الرمل الآمنة وغير المغناطيسية MR على طول الطريق بين منفذ الفتح العلوي للفائف الرأس ومكبرات الصوت. أيضا، ضع أكياس الرمل على مكبرات الصوت. هذه أكياس الرمل، قياس 330 مم × 240 مم × 50 ملم ووزنها 4 كجم، يتم توفيرها من قبل الشركة المصنعة تخطيط كهربية الدماغ.
- وضع مكبرات الصوت خارج تتحمل المغناطيس، والذي يسمح به طول الكابلات كما قدمت من قبل الشركة المصنعة.
7. الحصول على بيانات EEG-fMRI
- تأكد من أن الموضوع هو مريحة مع تحديد المواقع قبل مغادرة غرفة الماسح الضوئي، لتجنب حركة الموضوع لا لزوم لها أثناء الاستحواذ. إرشاد الشخص المعني إلى الضغط على زر الإنذار إذا لزم الأمر (أي في حالة الطوارئ أو إذا كان الشخص يشعر بإحساس غير مريح). تواصل مع الموضوع من غرفة وحدة التحكم للتأكد من أن هذا الموضوع يمكن أن يسمع المشغل. أخبر الموضوع أنه من المتوقع صدور أصوات عالية أثناء الحصول على البيانات. إرشاد الموضوع كما هو مطلوب للتجربة، وإرشاد الشخص المعني بعدم التحرك أثناء الحصول على البيانات.
- بدء تسجيل تخطيط كهربية الدماغ قبل البدء في اقتناء fMRI. عادة ما يتم الحصول على الصور التالية بشكل تسلسلي: صور استكشافية (ثنائية الأبعاد) لتحديد موقع مجال الرؤية fMRI ، وmMRI ، والصور الهيكلية للتسجيل المشترك لصور fMRI أثناء المعالجة اللاحقة. تم تشغيل تسلسلات شيم قبل الحصول على كل نوع من الصور لمعايرة المعلمات المناسبة.
ملاحظة: من المهم استخدام تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي التي ثبت أنها آمنة مع مكبرات الصوت للحفاظ على السلامة، وتجنب أي ضرر لمكبرات الصوت18. ولن تناقش بالتفصيل تفاصيل التسلسلات التي تعتبر آمنة. يتم تشجيع القراء على الرجوع إلى دليل المستخدم أو فريق الدعم. بشكل عام ، يوصى بتسلسلات صدى التدرج وينبغي تجنب تسلسل صدى الدوران أو أي تسلسل مع معلمات انبعاثات RF مكافئة ، والتي يمكن أن تسبب التدفئة المفرطة الناجمة عن التردد اللاسلكي. يمكن قياس التدفئة بشكل غير مباشر باستخدام مقاييس تقيس كمية التعرض للترددات اللاسلكية، مثل معدل امتصاص الطاقة المحدد (SAR) ومتوسط القيمة المربعة الجذر B1+ متوسط أكثر من 10 s (B1+rms). في الآونة الأخيرة ، B1+ rms ، اعتمادا على معلمات التصوير ولكن مستقلة عن كتلة الجسم الموضوعات22، أصبح المعيار الجديد لتحديد الحد. على سبيل المثال، عتبات B1+rms للاستحواذ عند 3 T باستخدام غطاء تخطيط كهربية الدماغ لمنتجات الدماغ هي 1 ميكروت للسقف القياسي الحالي و 1.5 ميكروت لسقف تخطيط كهربية الدماغ القياسي الجديد مع كابل واحد أقصر (10 سم)23. زاوية الوجه وعدد الشرائح ووقت التكرار (TR) هي المعلمات التي تحتاج إلى النظر في الحفاظ على SAR و B1+ rms منخفضة. ينصح بزاوية انعكاس صغيرة (<90 درجة). يمكن تعديل عدد الشرائح وTR طالما أن التسلسل الناتج أقل من عتبة B1+ rms23. - عند بدء عملية الاستحواذ، تأكد مرة أخرى من عرض العلامات من الماسح الضوئي (انظر 1.4) بشكل دوري في تسجيل تخطيط كهربية الدماغ عبر الإنترنت.
Representative Results
عند وضع غطاء تخطيط كهربية الدماغ باستخدام هذا البروتوكول ، عادة ما تنخفض مقاومة كل قطب كهربائي إلى أقل من 20 كيلو أوم(الشكل 1). تظهر إشارات تخطيط كهربية الدماغ التمثيلية التي تم الحصول عليها من موضوع (رجل يبلغ من العمر 20 عاما) شارك في دراسة عصبية كونية، وموضوع مختلف (امرأة تبلغ من العمر 19 عاما) شاركت في دراسة الصرع باستخدام هذا البروتوكول في نفس الماسح الضوئي MR في الشكل 2 والشكل 3، على التوالي. تم توجيه الشخص الذي خضع لاختبار عصبي المعرفي للحفاظ على العينين مفتوحة ولكن البقاء لا يزال أثناء أداء مهمة بصرية وفقا للتعليمات. تم توجيه موضوع دراسة الصرع إلى إغلاق العينين والنوم ، حيث أن أنشطة الصرع عادة ما تكون أكثر تكرارا أثناء النوم. وكانت إشارات تخطيط كهربية الدماغ المكتسبة من الدراستين متشابهة قبل المعالجة(الشكل 2)؛ حجبت قطعة التصوير بالرنين المغناطيسي المتدرجة إشارات تخطيط كهربية الدماغ الحقيقية. تمت معالجة إشارات تخطيط كهربية الدماغ من كلتا الدراستين دون اتصال على النحو التالي: تمت إزالة القطع الأثرية التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام طريقة الطرح24; وBCG، وإزالة الحركات، والتحف مضخة الهليوم باستخدام الانحدار من الإشارات المسجلة من حلقات سلك الكربون7،9. وكانت إشارات تخطيط كهربية الدماغ الناتجة(الشكل 3B)من كلتا الدراستين ذات جودة قابلة للتحليل دون تلوث مرئي للقطع الأثرية BCG(الشكل 3A). شوهدت أنشطة الصرع بوضوح على تخطيط كهربية الدماغ أثناء دراسة الصرع(الشكل 3B). على تخطيط كهربية الدماغ المكتسبة خلال الدراسة العصبية المعرفية، وامض، وحركة العين، والتحف العضلية شوهدت، وخاصة في يؤدي الجبهية (Fp1 و Fp2) بعد إزالة القطع الأثرية(الشكل 3B)بسبب طبيعة الدراسة، ويمكن إزالتها باستخدام أساليب أخرى اعتمادا على الحاجة. لم يشاهد أي قطعة أثرية ناشئة عن اهتزازات الآلات على إشارات تخطيط كهربية الدماغ بعد المعالجة المكتسبة خلال كلتا الدراستين (الشكل 3B مشابه لإشارات تخطيط كهربية الدماغ المكتسبة خارج التصوير بالرنين المغناطيسي كما هو موضح في الشكل 3C). لم يشاهد أي قطعة أثرية من أقطاب تخطيط كهربية الدماغ على صور MR التي تم الحصول عليها في وقت واحد(الشكل 4).
الشكل 1:ممثل EEG الأقطاب المعاوقة التي انخفضت إلى أقل من 5 kΩ عند تطبيق سقف تخطيط كهربية الدماغ 32 قناة على الموضوع الذي شارك في دراسة العصبية المعرفية. تمثل كل دائرة ملونة مستديرة قطب كهربائي ل EEG ، مع كتابة اسم القطب داخل الدائرة ؛ يمثل موضع كل دائرة موضع كل قطب كهربائي على غطاء تخطيط كهربية الدماغ. يمثل شريط الألوان والأرقام الموجودة على اليمين نطاق المقاومة التي يتم قياسها (0-5 كيلوΩ في هذه الحالة)؛ اللون الأخضر يشير إلى أن قيمة المعاوقة أقل من قيمة المستوى جيد، واللون الأحمر يشير إلى مستوى سيئ. في هذا المثال، يشار إلى الأقطاب الكهربائية CP1 و O1 و Oz و O2 و ECG باللون الأخضر الفاتح، مما يعني أن مقاومات هذه الأقطاب الكهربائية كانت 2 كيلو أوم؛ ويشار إلى بقية الأقطاب الكهربائية باللون الأخضر الداكن، مما يعني أن مقاومات هذه الأقطاب الكهربائية كانت 0 kΩ. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: إشارة تخطيط كهربية الدماغ قبل المعالجة. لاحظ أن قطعة التصوير بالرنين المغناطيسي المتدرجة حجبت إشارات تخطيط كهربية الدماغ الحقيقية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3:إشارات تخطيط كهربية الدماغ التمثيلية من الأشخاص الذين شاركوا في دراسات الأعصاب والصرع. كانت إشارات تخطيط كهربية الدماغ في الصف العلوي من دراسة عصبية كونية وكانت تلك الموجودة في الصف السفلي من دراسة الصرع. تمت معالجة إشارات تخطيط كهربية الدماغ دون اتصال. (أ) إشارات تخطيط كهربية الدماغ بعد إزالة القطع الأثرية الانحدار التصوير بالرنين المغناطيسي. المربعات باللون الأزرق الفاتح تشير إلى القطع الأثرية BCG. (B) إشارات تخطيط كهربية الدماغ بعد إزالة القطع الأثرية باستخدام الانحدار من الإشارات المسجلة من حلقات سلك الكربون. (C) إشارات تخطيط كهربية الدماغ المسجلة خارج التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام نفس معدات تخطيط كهربية الدماغ. وقد ظهرت إشارات تخطيط كهربية الدماغ في المونتاج المرجعي (المرجع في FCz)؛ EEG في المونتاج ثنائي القطب (كل قناة يمثل الفرق الجهد بين زوج من الأقطاب المجاورة) من نفس الجزء هو مبين أيضا لEEG المكتسبة خلال دراسة الصرع لتخفيف التصور من أنشطة الصرع. رؤوس الأسهم الزرقاء (B و C، الصف العلوي) تشير إلى وامض (عالية السعة بطيئة انحرافات الهبوط / إمكانات diphasic في Fp1 و Fp2)، رأس السهم الأسود (B، الصف العلوي) يشير إلى حركة العين الناجمة عن saccade أو تغيير عفوي من نظرة (الصغيرة، انحرافات سريعة في Fp1 و Fp2)، والمستطيلات الخضراء (B، الصف العلوي) تشير إلى إيقاع ألفا ينظر على تخطيط كهربية الدماغ المكتسبة خلال دراسة العصبية المعرفية. الأنشطة منخفضة السعة وعالية التردد في الغالب في Fp1 و Fp2 هي قطع أثرية عضلية (سماكة تتبع تخطيط كهربية الدماغ ، الصف العلوي). تشير رؤوس الأسهم الحمراء (B و C، الصف السفلي) إلى النقاط الزمنية التي تم فيها تحديد أنشطة الصرع على تخطيط كهربية الدماغ المكتسبة أثناء دراسة الصرع (انحرافات حادة إلى الأسفل أو إلى الأعلى والتي تتبعها أحيانا موجة بطيئة). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4:بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي التمثيلية التي تم الحصول عليها من موضوع باستخدام هذا البروتوكول. لاحظ أن أقطاب تخطيط كهربية الدماغ لم تتسبب في ظهور قطع أثرية مرئية على صور MR التي تم الحصول عليها في وقت واحد. (أ) إعداد اقتناء المغناطيسية السريع مع صورة صدى التدرج؛ (ب) تصوير الصدى. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Discussion
وسلط هذا البروتوكول الضوء على النقاط الهامة للحصول على بيانات ذات نوعية جيدة في وقت واحد آمنة من EEG-fMRI.
بعض الأخطاء الشائعة الناتجة عن القطع الأثرية الصعبة لإزالة على تخطيط كهربية الدماغ وكذلك تقنيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها هي كما يلي. أولا، يمكن أن يؤدي اختيار المواضيع المتوافقة والتعاونية وضمان راحتها أثناء الحصول على البيانات إلى منع الإنهاء المبكر بسبب حركات الموضوع (الخطوتان 2-1 و5-4). ثانيا، المقاومة لا تنخفض إلى أقل من 20 كيلو أوم بعد كشط متكرر لفروة الرأس (الخطوة 2.9) هو على الأرجح بسبب عدم كفاية تنظيف الأسنان بالفرشاة بعد الاستخدام. تنظيف كل فتحة من أقطاب تخطيط كهربية الدماغ بالفرشاة عند غسل الغطاء يمنع هذه المشكلة. ثالثا، يمكن أن تؤدي الإعدادات غير الملائمة للأجهزة والبرامج إلى تشبع إشارات تخطيط كهربية الدماغ التي تعوق لاحقا إزالة القطع الأثرية أثناء معالجة تخطيط كهربية الدماغ دون اتصال. وأخيرا، لمنع تسجيل إشارات تخطيط كهربية الدماغ المشبعة، والحفاظ على مقاومة كل قطب أقل من 20 كيلو أوم بعد وضع الموضوع في الماسح الضوئي MR قبل الحصول على البيانات؛ يقلل بشكل كاف الاهتزازات الميكانيكية عن طريق شل سقف تخطيط كهربية الدماغ (وهو ما يعني أيضا رأس الشخص المعني) والكابلات والأسلاك؛ مراقبة إشارة EEG الخام عبر الإنترنت باستخدام برنامج التسجيل وتأكد من أن معدل أخذ العينات ودقة السعة يتم إعدادها بشكل صحيح.
اقتناء في وقت واحد من تخطيط كهربية الدماغ وmMRI يثير قضايا السلامة الهامة المتعلقة التدفئة الناجمة عن الترددات اللاسلكية وتبديل التيارات الناجمة عن التدرج بسبب وجود الأسلاك الكهربائية المتصلة بهذا الموضوع في المجال المغناطيسي المتغيرة بسرعة5. وقد تم التقليل من قضايا السلامة هذه إلى حد كبير على مر السنين بعد نتائج البحوث التي عززت المعرفة بهذا الجانب وأدت إلى تحسينات كبيرة في تكنولوجيا معدات تخطيط كهربية الدماغ المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي. ومع ذلك، فإن التحضير المتهور دون معرفة كافية أو عدم اتخاذ احتياطات السلامة يعرض الأشخاص للخطر. على سبيل المثال، الحلقات التي تتشكل في أي مكان داخل الدائرة تحفز إصابة الحرارة الحالية والممكنة. لا يؤدي الاستحواذ على الأقطاب الكهربائية ذات المقاومة العالية إلى إعاقة جودة بيانات تخطيط كهربية الدماغ فحسب ، بل يشكل أيضا خطرا محتملا على الموضوع (الإصابة الحرارية بسبب الكثافة العالية للتيار). وينطبق نفس الخطر على الأقطاب الكهربائية المكسورة. الكابلات وضعت على مقربة من الجدار تحمل MR، وبعبارة أخرى، بعيدا عن المركز، تشكل أيضا خطرا التدفئة المحتملة لهذا الموضوع (التدفئة بسبب تأثير الهوائي)25. يؤكد هذا البروتوكول على جوانب السلامة التالية: لا توجد حلقات داخل الدائرة بين الموضوع ومكبر الصوت ، وجميع الأقطاب الكهربائية لديها مقاومة منخفضة أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي ، ويتم وضع جميع الكابلات في وسط البئر. ينصح المشغلون المبتدئون بالخضوع للتدريب واتباع إرشادات الشركة المصنعة الموجودة في دليل المستخدم ومقاطع الفيديو التوضيحية20 لتجنب أي مخاوف تتعلق بالسلامة.
الأسباب الرئيسية للقطع الأثرية الموجودة على EEG-fMRI هي تبديل تدرج التصوير بالرنين المغناطيسي ، BCG ، أو حركات الموضوع الإجمالية أو الدقيقة (حركات الوجه ، الانقباض ، البلع وما إلى ذلك). في بعض أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، والتحف الناجمة عن مضخة الهيليوم وأجهزة التنفس الصناعي أيضا خطر كبير على إشارات تخطيط كهربية الدماغ. القطع الأثرية التدرج MR متسقة بدلا في شكل موجي ويمكن تصحيحها بما فيه الكفاية باستخدام تقنية الطرح المستندة إلى قالب إذا تم تسجيلها بالكامل دون تشويه باستخدام مكبرات الصوت مع نطاق ديناميكي كاف24. عادة ما يتم تصحيح القطع الأثرية BCG باستخدام إما تقنية الطرح26، وتحليل مكون مستقل6، والأمثل مجموعة الأساس8، أو مزيج من هذه التقنيات10. في الآونة الأخيرة، تم تطوير إزالة القطع الأثرية باستخدام الانحدار بسيطة على أساس الإشارات المكتسبة في وقت واحد مع حلقات سلك الكربون7،9. ويوضح البروتوكول المعروض هنا الجانب التقني، بهدف توفير دليل تمهيدي للراغبين في استخدام هذه الطريقة. هذا الأسلوب يزيل BCG، حركات الموضوع خفية، والتحف مضخة الهيليوم وإشارات تخطيط كهربية الدماغ الناتجة هي متفوقة على تلك التي تم تصحيحها باستخدام أساليب أخرى7،9. ومع ذلك، أكبر التحف الحركة، وخاصة تلك التي تحتوي على حركات التمايل، ليست قابلة للإزالة حتى باستخدام هذه الطريقة7. على الرغم من تحسن هذه المنهجيات لإزالة القطع الأثرية على مر السنين ، لا يزال من الصعب إزالة القطع الأثرية غير المتسقة ، بما في ذلك تلك الناجمة عن الاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي. وعلاوة على ذلك، كلما كان إجراء إزالة القطع الأثرية أكثر شمولا، كلما زاد خطر فقدان بعض إشارات تخطيط كهربية الدماغ الحقيقية. لذلك، إعداد جيدة التي يمكن أن تقلل من القطع الأثرية غير متناسقة لا يزال الأكثر أهمية في اقتناء EEG-fMRI. في هذا البروتوكول ، يتم تقليل هذه القطع الأثرية باستخدام: (1) ضمادة مرنة لالتفاف الرأس والوسائد رغوة الذاكرة لشل الرأس في لفائف الرأس ، للحد من الاهتزاز المحتمل للأسلاك مع الحفاظ على راحة الشخص ؛ (2) القطن والشريط اللاصق الطبي للحد من اهتزاز سلك القطب تخطيط القلب التي قد لا تكون مشلولة تماما من وزن الشخص نفسه (العائمة جزئيا بين الموضوع والجدول وخاصة في موضوع رقيقة)؛ و (3) أكياس الرمل لشل الكابلات وضعت في تحمل التصوير بالرنين المغناطيسي. هذه هي التقنيات الهامة لتقليل يصعب إزالتها التصوير بالرنين المغناطيسي الناجم عن آلات الاهتزاز القطع الأثرية، والتي لم يتم وصفها في بروتوكول EEG-fMRI المنشورة سابقا20. في هذا البروتوكول، وضعت المواضيع في الماسح الضوئي دون التفاف إضافية على غطاء تخطيط كهربية الدماغ والحشو حول الرأس، وسجلت الكابلات فقط في بضع نقاط دون شل استخدام أكياس الرمل. استنادا إلى 20 عاما من الخبرة في معهد مونتريال العصبي، أدركنا أن تلك التدابير قد تسهم في قابلية أسلاك القطب الكهربائي والكابلات للاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي، على الرغم من أنها نادرا ما يتم التأكيد عليها في معظم دراسات تخطيط كهربية الدماغ-التصوير بالرنين المغناطيسي6. يؤدي تقليل الاهتزاز الناجم عن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي لاحقا إلى جودة وقراءة أفضل ل EEG ، وهو أمر مفيد بشكل خاص لتحديد التغيرات الدقيقة أو الأحداث في تخطيط كهربية الدماغ6، مثل إفرازات الصرع الصغيرة في دراسات الصرع وERPs ذات التجربة الواحدة في الدراسات العصبية المعرفية.
الكشف عن ERPs في إشارات تخطيط كهربية الدماغ هو شرط أساسي لدراسات علم الأعصاب المعرفي. على النقيض من الاستجابة الكلاسيكية المتوسط الكبير عبر التجارب ، أصبح الكشف عن تجربة واحدة لتخطيط موارد المؤسسات ، والذي يوفر رؤى في ديناميكيات الدماغ استجابة لتحفيز معين ، هدفا جديدا في دراسات علم الأعصاب المعرفية الحديثة والأبحاث غير الغازية بين الدماغ والكمبيوتر27. وقد يسهم تطبيق هذا البروتوكول في زيادة الكفاءة في مجالات البحث هذه.
البروتوكول هو الأنسب لنظام تخطيط كهربية الدماغ المتوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي المستخدم في هذه الدراسة. ومع ذلك، نعتقد أن النقاط الهامة قد تنطبق أيضا على أنظمة تخطيط كهربية الدماغ الأخرى المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي.
Disclosures
ولا يبلغ المؤلفون عن أي إفصاحات ذات صلة بالمخطوطة.
Acknowledgments
وقد أشرف المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات في اليابان على هذه الدراسة.
يشكر المؤلفون علماء الفيزياء والتكنولوجيا في التصوير بالرنين المغناطيسي في مركز المعلومات والشبكات العصبية على تفانيهم في الحصول على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي ذات الجودة الجيدة.
يتم تمويل الدكتور خو من قبل منحة في المعونة للبحث العلمي (رقم. 18H06261, 19K21353, 20K09368) من وزارة التربية والتعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان ومنحة من المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات في اليابان (NICT), وبدعم من مارك رايبورت وشيرلي فيرغسون رايبورت زمالة في جراحة الصرع وزمالات بريستون روب من معهد مونتريال العصبي (كندا), زمالة بحثية لمؤسسة أوهارا التذكارية (اليابان). حصلت على جائزة برعاية من الجمعية اليابانية للصرع، ودعم من برنامج زملاء الجمعية الأمريكية للصرع (AES)، ومنحة سفر من الرابطة الدولية لمكافحة الصرع (ILAE).
يتم تمويل الدكتور تاني من المنحة في المعونة للبحث العلمي (رقم 17K10895) من وزارة التربية والتعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان وتلقى دعما بحثيا من مؤسسة ميتسوي كوسي، وتمويل رحلة من ميدترونيك، وإتاوات من نشر مقالات (جاكين الطبية شوجونشا، إيغاكو شوين)، والفخر من العمل كمتحدث (ميدترونيك، دايتشي سانكيو للمستحضرات الصيدلانية، إيساي للأدوية).
يتم تمويل الدكتور أوشينو من المنحة في المعونة للبحث العلمي (رقم 17K10894) من وزارة التربية والتعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان. حصل على إتاوات من نشر مقالات (Medicalview، Igaku-shoin)، وأتعاب من العمل كمتحدث (إنسايك، إيساي للأدوية، دايتشي سانكيو للأدوية، UCB، أوتسوكا للأدوية، تيجين فارما، شركة ياماسا).
يتم تمويل الدكتور فوجيتا من المنحة في المعونة للبحث العلمي (رقم 19K18388) من وزارة التربية والتعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان.
يتم تمويل الدكتور جوتمان من قبل المعاهد الكندية للبحوث الصحية (رقم 143208 FDN).
يتم تمويل الدكتور كيشيما من المنحة في المعونة للبحث العلمي (رقم 18H04085، 18H05522، 16K10212، 16K10786) من وزارة التربية والتعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان، برنامج تعزيز الابتكار الاستراتيجي عبر الوزارات (رقم SIPAIH18E01)، الوكالة اليابانية للبحوث الطبية والتنمية، ومؤسسة أبحاث الصرع اليابانية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BrainAmp EXG MR | Brain Products, GmBH, Germany | MRI-compatible bipolar amplifier | |
| BrainAmp MR Plus | Brain Products, GmBH, Germany | MRI-compatible EEG amplifier | |
| BrainCap MR | Brain Products, GmBH, Germany | MRI-compatible EEG cap | |
| ESPA elastic bandage | Toyobo co., Ltd. | elastic bandage for for wrapping the subject's head | |
| One Shot Plus P EL-II alcohol swab | Shiro Jyuji, Inc. | Alcohol swab for preparing the skin | |
| Power Pack | Brain Products, GmBH, Germany | MRI-compatible battery pack for electric supply of the amplifiers | |
| SyncBox | Brain Products, GmBH, Germany | Phase synchronization between the EEG equipment and the MRI scanner | |
| USB 2 Adapter (BUA) | Brain Products, GmBH, Germany | USB Adaptor to connect the amplifiers to the recording computer | |
| V19 abrasive conductive gel | Brain Products, GmBH, Germany | Abrasive gel for the application of the EEG-cap | |
| Yu-ki Ban GS Medical adhesive tape | Nitoms, Inc. | medical adhesive tape to secure the ECG electrode and carbon wire loops |
References
- Krakow, K., et al. EEG-triggered functional MRI of interictal epileptiform activity in patients with partial seizures. Brain. 122, 1679-1688 (1999).
- Ives, J. R., Warach, S., Schmitt, F., Edelman, R. R., Schomer, D. L. Monitoring the patient's EEG during echo planar MRI. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 87 (6), 417-420 (1993).
- Nunez, P. L., Silberstein, R. B. On the relationship of synaptic activity to macroscopic measurements: does co-registration of EEG with fMRI make sense. Brain Topography. 13 (2), 79-96 (2000).
- Kruggel, F., Wiggins, C. J., Herrmann, C. S., von Cramon, D. Y. Recording of the event-related potentials during functional MRI at 3.0 Tesla field strength. Magnetic Resonance in Medicine. 44 (2), 277-282 (2000).
- Lemieux, L., Allen, P. J., Franconi, F., Symms, M. R., Fish, D. R. Recording of EEG during fMRI experiments: patient safety. Magnetic Resonance in Medicine. 38 (6), 943-952 (1997).
- Benar, C., et al. Quality of EEG in simultaneous EEG-fMRI for epilepsy. Clinical Neurophysiology. 114 (3), 569-580 (2003).
- Masterton, R. A., Abbott, D. F., Fleming, S. W., Jackson, G. D. Measurement and reduction of motion and ballistocardiogram artefacts from simultaneous EEG and fMRI recordings. Neuroimage. 37 (1), 202-211 (2007).
- Niazy, R. K., Beckmann, 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 (3), 720-737 (2005).
- vander Meer, J. N., et al. Carbon-wire loop based artifact correction outperforms post-processing EEG/fMRI corrections--A validation of a real-time simultaneous EEG/fMRI correction method. Neuroimage. 125, 880-894 (2016).
- Debener, S., et al. Improved quality of auditory event-related potentials recorded simultaneously with 3-T fMRI: removal of the ballistocardiogram artefact. Neuroimage. 34 (2), 587-597 (2007).
- Mele, G., et al. Simultaneous EEG-fMRI for functional neurological assessment. Frontiers in Neurology. 10, 848 (2019).
- Gotman, J., Kobayashi, E., Bagshaw, A. P., Benar, C. G., Dubeau, F. Combining EEG and fMRI: a multimodal tool for epilepsy research. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 23 (6), 906-920 (2006).
- Ford, J. M., Roach, B. J., Palzes, V. A., Mathalon, D. H. Using concurrent EEG and fMRI to probe the state of the brain in schizophrenia. NeuroImage: Clinical. 12, 429-441 (2016).
- Menon, V., Crottaz-Herbette, S. International Review of Neurobiology. , Elsevier. 291-321 (2005).
- Liu, T. T. Efficiency, power, and entropy in event-related fMRI with multiple trial types. Part II: design of experiments. Neuroimage. 21 (1), 401-413 (2004).
- Liu, T. T., Frank, L. R. Efficiency, power, and entropy in event-related FMRI with multiple trial types. Part I: theory. Neuroimage. 21 (1), 387-400 (2004).
- Gotman, J., Benar, C. G., Dubeau, F. Combining EEG and FMRI in epilepsy: methodological challenges and clinical results. Journal of Clinical Neurophysiology. 21 (4), 229-240 (2004).
- Gutberlet, I. Simultaneous EFG and fMRI. Ullsperger, M., Debener, S. , Oxford University Press. Ch. 2.1 69-84 (2010).
- Brain Products GmbH. Operating and Reference Manual for use in a laboratory and MR environment. BrainAmp series & BrainAmp MR series. , Ch. 2 (2020).
- Mullinger, K. J., Castellone, P., Bowtell, R. Best current practice for obtaining high quality EEG data during simultaneous FMRI. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (76), e50283 (2013).
- Ragazzoni, A., et al. "Hit the missing stimulus". A simultaneous EEG-fMRI study to localize the generators of endogenous ERPs in an omitted target paradigm. Scientific Reports. 9 (1), 3684 (2019).
- Faulkner, W. New MRI Safety Labels & Devices. , Available from: https://www.ismrm.org/smrt/E-Signals/2016FEBRUART/eSig_5_1_hot_2.htm (2016).
- Brain Products GmbH. Conditions for safe use of BrainAmp MR amplifiers and accessories in the MR environment. Performing simultaneous EEG-fMRI measurements. , Ch. 7 26-32 (2020).
- Allen, P. J., Josephs, O., Turner, R. A method for removing imaging artifact from continuous EEG recorded during functional MRI. Neuroimage. 12 (2), 230-239 (2000).
- Dempsey, M. F., Condon, B. Thermal injuries associated with MRI. Clinical Radiology. 56 (6), 457-465 (2001).
- Allen, P. J., Polizzi, 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 (3), 229-239 (1998).
- Cecotti, H., Ries, A. J. Best practice for single-trial detection of event-related potentials: Application to brain-computer interfaces. International Journal of Psychophysiology. 111, 156-169 (2017).
