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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |