Epilepside Klinik İnceleme için Eşzamanlı Elektroensefalogram ve Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme için Ekipman Kurulumu ve Artefakt Giderimi
23 Haziran 2023
Bu makalede, hem klinik hem de araştırma ortamlarında kullanılabilecek eşzamanlı elektroensefalogram ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (EEG-fMRI) kayıt prosedürleri detaylandırılmıştır. Klinik inceleme için görüntüleme artefaktlarını gidermek için EEG işleme prosedürleri de dahil edilmiştir. Bu çalışmada interiktal dönemde epilepsi örneği üzerinde durulmuştur.
Bu videoda, hem klinik hem de araştırma ortamlarında kullanılabilecek benzersiz bir EEG-fMRI kayıt protokolünü tanıtıyoruz. Eşzamanlı EEG-fMRG, nöbet başlangıcı ve epilepsinin anlaşılmasında ve lokalizasyonunda sinerji sağlayan bir tekniktir. Eşzamanlı EEG-fMRG'nin uygulanması, epilepsi hastalarının üçte birine kadar olan ilaca dirençli epilepsili hastalar için nöroşirürji tedavisine rehberlik edebilen epileptik olayların mekansal zamansal süreçlerini haritalamak için kullanılabilir.
Başlamak için, 10-20 sistemine dayanarak hastanın kafa derisindeki elektrot pozisyonlarını işaretleyin. Elektrot yerleştirme pozisyonlarını işaretledikten sonra, gazlı bez üzerinde cilt hazırlama jeli kullanarak hastanın kafa derisini temizleyin. İletken macunu bir elektrot kabına yerleştirin ve elektrot kablosundaki kanal adını izleyerek hastanın kafa derisine yapıştırın.
Son elektrodu yerleştirdikten sonra, tüm elektrotları gazlı bez üzerine yapıştırıcı ile kafa derisine sabitleyin. Daha sonra tüm elektrot kablolarını düzenleyin ve hastanın başının ortasına gazlı bez pedleri yerleştirerek kablo bağlantısını kafa derisinden uzağa yerleştirin. Tüm elektrotları sabitlemek için elastik bir kafa kapağı yerleştirin.
Hastanın EEG'sini video kayıtlarıyla eşzamanlı olarak izlemek için kablo demetini amplifikatöre bağlayın. İzleme odasında, USB 2 adaptörünü bir kabloyla tetik kutusu kitine bağlayın. Ardından senkronizasyon kutusunu bir kabloyla USB adaptörüne bağlayın ve fiber optik kablonun bir ucunu senkronizasyon kutusuna bağlayın.
USB 2 adaptöründen kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu bağlayın ve senkronizasyon kutusundan kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu bağlayın. Ayrıca, tetikleyici kutusundan kayıt bilgisayarına bir USB bağlantı noktası kablosu ve kayıt bilgisayarına yazılım lisansı donanım kilidi bağlayın. Tarayıcıdan tetik bağlantısını onaylayın.
Tarama odasında, EEG kayıt amplifikatörünü ve MR-kızak kitini tarayıcının içine yerleştirin. Tarama odasındaki fiber optik kablonun ucunu amplifikatörün arkasına bağlayın ve amplifikatörü açın. Tarama odasında kurulum tamamlandıktan sonra, izleme odasına gidin ve ardından kayıt bilgisayarında EEG kayıt yazılımını açın ve Dosya sekmesinin altındaki yeni çalışma alanı menüsünü tıklatarak bir çalışma alanı oluşturun.
Amplifikatör Tara düğmesine tıklayarak amplifikatörü tarayın ve örnekleme hızları ve kayıt için düşük ve yüksek kesme frekansları dahil olmak üzere uygun parametreleri ayarlayın. fMRI için tarayıcı parametrelerini ayarlayın. EEG sinyaline artefaktların girmesini daha da azaltmak için tarama odasındaki tarayıcı helyum pompasını kapatın.
Hastayı tarama bekleme odasına aktarın ve kayıt prosedürünü hastaya açıklayın. EKG kurşununun yerleştirilmesi için hastanın sırtını ve sol omzunun hemen altını temizleyin. EKG derivasyonuna aşındırıcı bir elektrolit jeli uygulayın ve hastanın sol arka tarafına yerleştirin.
Kayıt sırasında tarama artefaktlarını en aza indirmek için EKG kablosunun ve kablonun etrafına yapışkan bant uygulayın. EEG demetini çıkarın ve kablo bağlantılarını arayüz kutusuna bağlayın. Daha sonra tarama odasında, hastayı kafa bobininin açık alt yarısında kafa olacak şekilde tarama masasına yatırın.
Tarayıcının gürültüsünü azaltmak için kulak tıkacı uygulayın ve kafa hareketi artefaktlarını en aza indirmek için hastanın başının etrafına bir yastık yerleştirin. Kuş kafesi bobinini hastanın başının etrafına kapatmak için kafa bobininin üst yarısını bağlayın. Yatak yüksekliğini ayarlayın.
Arayüz kutusunu amplifikatöre bağlayın ve MR güvenli kum torbalarını kabloların etrafına yerleştirin. İzleme odasında, EEG elektrotlarının empedansını kontrol etmek için empedans kontrol düğmesine tıklayın. Hastanın kayıt için hazır olduğunu onayladıktan sonra, oynat düğmesine tıklayarak EEG kaydını başlatın.
fMRI alma taramasını çalıştırın. EEG analiz yazılımını açın. MR artefakt düzeltmesi için Dönüşümler'e, ardından Özel Sinyal İşleme ve MR Düzeltme sekmesine tıklayın.
Yeni oluşturulan bir pencerede, İşaretçileri Kullan'ı seçin. Tarayıcıdan bir tetikleme sinyali seçin ve İleri'yi tıklatın. Aralamalı ve Zamana Göre seçeneklerini seçin, tetikleme sinyalinin zaman bilgilerini girin ve İleri'ye tıklayın.
Ortalama için Taban Çizgisi Düzeltmesini Etkinleştir'i işaretleyin ve Tüm Yapı Üzerinde İşlem Temeli'nin işaretini kaldırın. Başlangıç ve bitiş değerlerini ekleyin. Kayan Ortalama Hesaplamasını Kullan'ı seçin.
Kayan ortalama için toplam aralık sayısını ekleyin. Hatalı Aralıklar ve Düzeltme için Tüm Kanalların Ortak Kullanımı'nı kontrol edin ve İleri'yi tıklatın. Aşağıdaki pencerede, Düzeltme için Tüm Kanalları Kullan'ı seçin ve İleri'yi tıklatın.
Do Downsampling (Alt Örnekleme Yap) seçeneğini işaretleyin ve yeni bir frekans için 500 hertz seçin. Apply Lowpass Filter (Lowpass Filtresi Uygula) seçeneğini işaretleyin, Use FIR Filter (FIR Filtresi Kullan) seçeneğini belirleyin, kesme frekansı için 70 hertz değerini girin ve Next (İleri) düğmesini tıklatın. Bir Düzeltilmiş Verileri Depola seçeneğini belirleyin.
Ardından Son'u tıklatın. Yüksek geçişli bir filtre ile doğru akım kaldırma uygulamak için, Dönüşüm'e tıklayın. Ardından Veri Filtreleme ve IIR filtreleri sekmesine dokunun.
Low Cutoff (Düşük Kesme) altında Enabled (Etkin) seçeneğini işaretleyin, 0,5 hertz'lik bir kesme frekansı ekleyin. Filtre sırasını iki olarak seçin ve kardiyo balistik yapıları kaldırmak OK.To tıklayın, Dönüşümler'i, ardından Özel Sinyal İşleme ve CB Düzeltme sekmesini tıklayın. Daha sonra açılan pencerede, Tepe Algılamayı Kullan'ı seçin ve Yarı Otomatik Mod'u işaretleyin.
Arama Nabzı Şablonu bölümünün altında, Saniye cinsinden başlat'ı 60 ve Saniye cinsinden uzunluk'u 20 olarak ekleyin. Ardından, uygun EKG kanalının seçildiğini onaylamak için Bulunan Şablonu İşaretle seçeneğini işaretleyin. Nabız Hızı ve Korelasyon ve Genlik için parametreler ekleyin.
Tepe işaretleyicilerimizle işaret darbeleri için R ekleyin ve İleri'ye tıklayın. Use Whole Data to Compute the Time Delay (Zaman Gecikmesini Hesaplamak için Tüm Verileri Kullan) seçeneğini işaretleyin ve Ortalama için Kullanılan Toplam Darbe Aralığı Sayısını ekleyin. Takip Eden Kanalları Doğru altında, EKG kanalı hariç tüm EEG kanallarını sağ sütuna taşıyın ve İleri'yi tıklatın.
Bir sonraki sayfada, tercih edilen bir Düzeltilmiş Veri Deposu Seçeneği belirleyin ve Son'a tıklayın. Gezinme çubuğunun altındaki zaman ekseninin üzerine kaydırın ve EKG'nin temel şablonunun doğru şekilde işaretlendiğini onaylamak için mavi gölgeli bir kutuyla temel şablon EKG'sinin nerede vurgulandığını kontrol edin. CB düzeltme etkileşimli modu penceresinde, tablodaki ilgili satırını çift tıklatarak işaretli EKG'leri kontrol edin.
Kırmızı dikey çizgileri hareket ettirerek algılanan tepe konumlarını gerektiği gibi ayarlayın. Tüm EKG'ler incelendikten sonra Son'a tıklayın. Güç hattı ve alternatif akım gürültüsünü bir çentik filtresi ile uygulamak için, Dönüştürme ve ardından Veri Filtreleme ve IIR Filtreleri sekmesine tıklayın.
Ardından Notch Enabled'ı işaretleyin, Frekans'ı seçin ve işlenmiş EEG verilerini OK.In tıklayın, epilepsi izleme ünitesinde kaydedilen EEG'den gözlemlenen net fokal sol temporal yavaş dalgalar mevcuttur. Eşsiz protokolümüz, epilepsi hastaları için epilepsi izleme ünitesinden tarama odasına yumuşak bir geçiş sağlar ve bu da postiktal pencereye daha da genişletilebilir.
Genel Bakış
Bu makale, hem klinik hem de araştırma ortamlarında uygulanabilen, eş zamanlı elektroensefalogram ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (EEG-fMRI) kayıtları için ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Odak noktası, interiktal dönemdeki epilepsi olup, görüntüleme artefaktlarını gidermek için EEG işlem prosedürleri vurgulanmaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Klinik Araştırma
- Görüntüleme Teknikleri
Arka Plan
- Eş zamanlı EEG-fMRI, nöbet başlangıcının anlaşılmasını geliştirir.
- Epileptik olayların lokalizasyonuna yardımcı olur.
- Bu teknik, ilaçla tedaviye yanıt vermeyen epilepsi hastaları için kritik öneme sahiptir.
- Epilepsi hastalarının üçte birine kadarı bu yaklaşımdan fayda görebilir.
Çalışmanın Amacı
- Standartlaştırılmış bir EEG-fMRI kayıt protokolü oluşturmak.
- Doğru klinik inceleme için artefakt giderme sürecini geliştirmek.
- Epilepsi tedavisine yönelik nörocerrahi planlamayı kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- 10-20 sistemini kullanarak saçlı deride elektrot konumlarının işaretlenmesi.
- İletken pastanın uygulanması ve elektrotların yapıştırıcı ile sabitlenmesi.
- Senkronize kayıt için EEG cihazının MRI tarayıcıya bağlanması.
- EEG analizi sırasında artefakt düzeltme prosedürlerinin uygulanması.
Temel Sonuçlar
- EEG-fMRI kayıt protokolünün başarılı bir şekilde kurulması.
- EEG sinyallerinden MR artefaktlarının etkili bir şekilde temizlenmesi.
- Epileptik aktivitenin haritalanmasında artırılmış doğruluk.
- Nöroşirürjikal müdahaleler için geliştirilmiş rehberlik.
Sonuçlar
- EEG-fMRI protokolü, klinik ve araştırma uygulamaları için uygundur.
- Güvenilir EEG verileri için artefakt düzeltme işlemi esastır.
- Bu yaklaşım, epilepsi yönetimine önemli ölçüde fayda sağlayabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulanabilirlik Özeti
Artefakt giderme ile eş zamanlı EEG-fMRI, nörolojide translasyonel araştırmaları ve klinik incelemeleri destekleyerek epileptik aktivitenin hassas lokalizasyonunu sağlar. Bu protokol, araştırma ve klinik iş akışlarını birbirine bağlayarak nöbet başlangıç haritalamasındaki öngörü güvenini artırır ve nöroşirürjikal müdahale için riske göre ayarlanmış kararları destekler. Bu yaklaşım, keşif ve klinik ortamlar arasında standartlaştırılmış, tekrarlanabilir verile elde edilmesini sağlayarak portföy değerini güçlendirir.
Biyofarma Ar-Ge'sindeki Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Mekanistik risk azaltma amacıyla epilepsi ile ilişkili nöral yolakların sorgulanmasına olanak tanır.
- Elektrofizyolojik ve hemodinamik sinyalleri ilişkilendirerek fonksiyonel hedef doğrulamayı destekler.
- Translasyonel araştırmalar için nöbet başlangıç bölgelerinin belirlenmesinde öngörüsel güveni kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bileşik tarama veya biyobelirteç çalışmaları için valide edilmiş nörofizyolojik sistemler hazırlar.
- Tekrarlanabilirliği ve kantitatif EEG çıktılarını sağlamak için artefakt temizlemeyi standartlaştırır.
- Epileptik ağları hedefleyen müdahalelerin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- İkteriktal ve potansiyel postiktal beyin aktivitesini yakalayarak hastalıkla ilgili sistemlerle uyum sağlar.
- Hem EMU hem de MRI iş akışlarını destekleyerek keşiften preklinik doğrulamaya kadar süreklilik sağlar.
- Artifakt içermeyen ve klinik olarak incelenebilir veriler sağlayarak translasyonel ilerlemedeki riskleri azaltır.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu protokol, erken keşif aşamasından translasyonel araştırmalara kadar olan süreci entegre ederek, epilepside hem hipotez testlerini hem de klinik incelemeleri desteklemektedir.
- Keşif Biyolojisi: Nöbet lokalizasyonu ve sinir ağı katılımına yönelik hipotez testlerini kolaylaştırır.
- Tarama: Kantitatif analiz için tekrarlanabilir ve artefaktlardan arındırılmış EEG-fMRI verileri sunar.
- Analitik: Güçlü istatistiksel karşılaştırmalar için senkronize elektrofizyolojik ve görüntüleme çıktıları sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Biyobelirteç uyumunu ve klinik uygulanabilirliği destekleyerek EMU ve MRI iş akışları arasında köprü kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Araştırma ve klinik ortamlar genelinde uyarlanabilir, standartlaştırılmış bir protokol sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Epilepsi araştırmalarında öngörü güvenini artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Nörogörüntüleme iş akışlarının standardizasyonunu, tekrarlanabilirliğini ve ölçeklenebilirliğini teşvik eder.
- Stratejik Değer: Nöromodülatuar veya farmakolojik müdahaleler için devam/dur kararlarına temel oluşturur.
- Portföy Etkisi: Epilepsi araştırmalarının ve klinik programların riskle ayarlanmış önceliklendirmesini destekler.
Uygulama Hususları
- EEG-fMRI kurulumu ve artefakt düzeltme prosedürlerinde uzmanlık gerektirir.
- MR uyumlu elektrot setleri ve uyumlu EEG-fMRI enstrümantasyonu gereklidir.
- Veri toplama ve işleme için ekipler arası standardizasyon gerektirir.
- Esnek uygulama için hem EMU hem de MRI ortamlarına uyarlanabilir.
- Klinik inceleme ve translasyonel güvenilirlik için artefaktların giderilmesi esastır.
