רכישה אמינה של נתוני אלקטרואנצפלוגרפיה במהלך אלקטרואנצפלוגרפיה סימולטנית ו-MRI פונקציונלי

ועדת האתיקה המחקרית של בית החולים האוניברסיטאי אוסקה וועדת הבטיחות של המרכז למידע ורשתות עצביות (CiNET) אישרו את הפרוטוקול (אישור בית החולים האוניברסיטאי של אוסקה מס ‘ 18265 ו – 19259; אישור CiNET מס ‘ 2002210020 2002120020). כל הנבדקים סיפקו הסכמה מדעת בכתב להשתתפותם. 1. הכנת ההתקנה הניסיונית חבר את המגפים ה-EEG והדו-קוטביים התואמים ל-MRI לחבילות הסוללה (ודא שהן נטענות במלואן) ולמחשב ההקלטה. ודא שסביבת העבודה של תוכנת ההקלטה מוגדרת כראוי. הגדר את רזולוציית המשרעת ל- 0.5 μV כדי למנוע רוויית מגבר; הגדר את מסנני התדרים בהתאם לרצועת התדירות של העניין. הגדר את קצב הדגימה על 5,000 הרץ (מרבי אפשרי עבור המגפים המשמשים בפרוטוקול זה), ללא קשר לרצועת העניין של תדרים.הערה: רזולוציית משרעת ב 0.5 μV תואמת לערך מרבי של 16.38 mV, אשר מספיק כדי להקליט את החפץ ההדרגתי, בהתחשב בכך פסגות חפץ הדרגתי יכול להגיע משרעת מעל פי 100 יותר מאלה של EEG קרקפת ספונטנית (כ 10-100 μV) במהירויות גבוהות (> 1,000 פי 1,000 מהר יותר מקצב השינוי של EEG מתמשך). תיאורטית, קצב הדגימה צריך להיות גבוה לפחות פי שניים (משפט Nyquist) מהתדירות הגבוהה ביותר בספקטרום המיתוג ההדרגתי, על מנת לדגום במדויק את ממצאי מעבר הצבע בתדר גבוה ולזהות את ההתפרצות האמיתית של פעילות הדרגתית של כל אמצעי אחסון להסרה הבאה12,18. עם זאת, הגדלת שיעור המדגם גורמת לגדלי קבצים גדולים, הדורשים השקעה משמעותית לאחסון נתונים ועשויים גם לעכב את לאחר העיבוד הבא. השימוש בהתקן הסינכרון הופך את העלאת קצב הדגימה למיותר כדי לשפר את הסנכרון בין שעוני ה- EEG וה- MR (ראה שלב 1.4). קצב דגימה של 5,000 הרץ מתאים להקלטות רגילות הקשורות ל- EEG/אירוע (ERP), וקצבי דגימה גבוהים יותר אינם משפרים את איכות הנתונים מכיוון שתהליך תיקון החפץ הבא, הכולל דגימה למטה של הנתונים לתדר מתחת ל- 500 הרץ וסינון נוסף עם מעבר נמוך, מבטל את כל שאריות תיקון שיפוע בתדר גבוה שעשויות להתקיים18. עיין במדריך לקבלת פרטים לגבי ההגדרות הנכונות של תוכנת ההקלטה הדרושה לרכישת EEG ב- MRI, השונה מזו שמחוץ ל- MRI. בדוק אם סמנים מהסורק, כלומר הסמנים עבור סינכרון שעון (סינכרון כברירת מחדל) וגורם מפעיל של עוצמת הקול (R128 כברירת מחדל), מוצגים מעת לעת בהקלטת EEG המקוונת. הסינכרון בתצוגה מציין שסורק MRI ושוני ה- EEG מסונכרנים, ו- R128 מציין שגורמי המפעיל של אמצעי האחסון נרשמים עבור לאחר העיבוד הבא. סורק ה- MRI ושוני ה- EEG מסונכרנים באמצעות התקן SyncBox, המזהה את פלט שעון הסורק (בדרך כלל 10 MHz ומעלה), מדגם ירידה ומפיק את אות השעון (ואת סמני הסינכרון) לממשק USB2.הערה: ממשק USB2 שולח את נתוני ה- EEG מכל המגברים, הנעולים פאזה לאות שעון הסורק, למחשב ההקלטה18. סינכרון תקופתי על סמנים הם גורמים מפעילים שנוצרו מהפעימה החשמלית של הסורק כדי לסנכרן את דגימת האות EEG לפי קצב סורק MR, נדרש לתיקון ממצא סורק. גורמים מפעילים של אמצעי אחסון משמשים לזיהוי זמן הפעלה של סריקת אמצעי אחסון MR עבור תיקון ממצא סורק במהלך עיבוד EEG לא מקוון19. הגדר את סורק ה- MRI בהתאם לצורך ולזמינות. עדיף להשתמש בשידור ולקבל תדר רדיו ראש (RF) סליל כדי למזער את הסיכון של חימום RF. עם זאת, גוף שלם לשדר RF-סליל וראש 20 ערוצים לקבל רק סליל RF שימשו כאן כי שידור ולקבל סליל ראש לא היה זמין עבור הסורק בשימוש (בדרך כלל המקרה עבור רוב הסורקים המודרניים). לטעון מזרק 10 מ”ל (או כמה לפי הצורך) עם ג’ל מוליך שוחק ליישום של מכסה EEG. אפשר לטעון מראש את הג’ל השחוק במזרק פלסטיק בעל קיבולת גדולה של 50 מ”ל לחלוקת נוזלים ולמלא את המזרק בגודל 10 מ”ל בג’ל לפני הגעת הנבדק.הערה: יישום של מכסה EEG 32 ערוצים בדרך כלל צורכת על 20-25 מ”ל של ג’ל. 2. החלת כובע EEG ואלקטרודה א.ק.ג. בעת הגיוס, בקש מהנושא להשלים רשימה של התוויות נגד פוטנציאליות ל- MRI. ודא כי לנושא אין התוויות נגד עבור MRI לפני ההגעה.הערה: באופן כללי, כל נושא העומד בדרישות MRI יכול להשתתף במחקר EEG-fMRI. קריטריוני ההחרגה הם: נושאים שאינם משתפים פעולה או שאינם תואמים; אלה עם מחלות רקע (למשל, כאבי גב כרוניים), המונעים מהם לשכב עלובה לתקופה מסוימת של זמן (בדרך כלל לפחות 1 שעה); או נבדקים שייתכן שלא יוכלו לשכב עדיין בטבלת ה- MRI במהלך הסריקה. התנועה לא רק פוגעת באיכות הנתונים של EEG ו- fMRI, אלא גם מטילה סכנה פוטנציאלית על הנבדקים עצמם (למשל, גורמת לזרם החוטים והכבלים שעלולים לגרום לגירוי). במקרה של רכישה מבוססת משימה, יש לשקול גם את יכולת הבנת השפה של הנושא (הימנע מנושאים שאינם מסוגלים להבין את ההוראות). במחקר זה גויסו 32 מתנדבים בריאים (גיל ממוצע, 40 שנים; 17 נשים) ו -25 חולים עם אפילפסיה (גיל ממוצע, 31 שנים; 13 נשים). בקש מהנבדקים לשטוף את שיערם בשמפו ללא מרכך או שעווה לפני ההגעה. הסבר את מטרת הניסוי ואת השלבים הבאים לנושא. מדוד את היקף הראש (כלומר, היקף חזיתי עורפי) על ידי גלישת סרט מדידה גמיש שאינו מתיחה סביב הראש מעל הרכסים supraorbital ואת העורף ובחר כובע בגודל מתאים. השתמש במכסה שגדול ב-1 ס”מ מהיקף הראש, ותמיד שאל את הנבדק אם המכסה נוח פעם אחת (כלומר, לא הדוק מדי). לאחר הנחת המכסה במיקום המשוער מעל ראשו של הנבדק, באמצעות אותה סרט מדידה, מודדים את אורכה של קשת הניון-nasion, המוגדרת כקשת מעל קו האמצע של הראש הנמשכת מהמערב ועד לגשר האף, ואת הקשת פרי-אאורקולרית, המוגדרת כקשת המשתרעת בין האוזניים החוצות את נקודת האמצע של קשת אינויון-nasion, מעל הכובע. סמנו את ההצטלבות של קשת הניון-nasion ואת הקשת peri-auricular (הנקודה שבה נקודות האמצע של שתי הקשתות נפגשות, AKA Cz), ולהחליק את המכסה מעל הראש, כך המיקום של אלקטרודה Cz מותאם לצומת זה. ודא כי המכסה אינו מסתובב אופקית על ידי בדיקה ידנית אם אלקטרודות Fz, Pz, עוז, Reference ו- Ground ממוקמות מעל קשת הניאון-nasion. לחשוף את העור מתחת לכל אלקטרודה על ידי עקירת השיער לצד האלקטרודה באמצעות הגב של צמר גפן. לשפשף את העור מתחת לכל אלקטרודה על ידי סיבוב במהירות ספוגית כותנה המכילה 70% תמיסה אלכוהול להציב דרך פתיחת האלקטרודה. יש למרוח כמות קטנה של ג’ל מוליך שוחק (~0.2 מ”ל) בפתיחה ולשחסם את העור על ידי סיבוב מהיר של צמר גפן בצורה דומה. לפקח על העכבה של האלקטרודה (מוצג על ידי תוכנת ההקלטה) ולחזור על שחיקה כאמור בשלב 2.8 עד העכבה יורדת לפחות מתחת 20 kΩ20, רצוי נמוך ככל האפשר (מתחת 5 kΩ)21. מלא את הפתח עם אותו ג’ל (בדרך כלל ~ 0.5 מ”ל) פעם העכבה היא משביעת רצון. אין למרוח ג’ל מוגזם בפתח כדי להימנע גישור בין אלקטרודות. לעבור אל האלקטרודה הבאה אם המכשול אינו משביע רצון למרות שחיקה חוזרת ונשנית ולחזור מאוחר יותר כי לפעמים המכשול ממשיך לרדת עם הזמן לאחר החלת הג’ל. חזור על שלבים 2.6-2.9 עבור כל אלקטרודות EEG הקרקפת. לפני הנחת אלקטרודה א.ק.ג. בחלק האחורי, בקש מהנושא לשבת זקוף מבלי לכופף את הצוואר. ודא כי חוט אלקטרודה אק”ג הוא ישר בעת הצבת אלקטרודה אק”ג בחלק האחורי, אבל לשמור על קצת קצבה עבור הנחת חוט אלקטרודה אק”ג לאורך העקומה של הצוואר, כדי למנוע עקירה של האלקטרודה כאשר הנושא שוכב על שולחן MRI. מניחים את אלקטרודת האק”ג 2-3 ס”מ משמאל לתלם החציוני, אשר ניתן לזהות ככניסה אנכית לאורך קו האמצע של הגב. המיקום האנכי משתנה בהתאם לגובה הנושא; הוא ממוקם בדרך כלל על הגב התחתון בערך על הקו המשתרע בין קצות השכם בנושא של כ -160 ס”מ. לשפשף את העור מתחת לאלקטרודה א.ק.ג. עם ספוגית אלכוהול. חבר את אלקטרודה אק”ג לעור באמצעות טבעת דבק דו צדדית ולחזור על שלבים 2.8-2.9. טבעת הדבק משמשת גם ריפוד כדי למנוע מגע ישיר של האלקטרודה עם העור. מקפלים את צמר גפן האלכוהול היבש לארבעה, ומניחים אותה על אלקטרודת האק”ג. להדביק אותו לעור באמצעות סרט ניתוחי (סרט דבק רפואי). להדביק את חוט אלקטרודה אק”ג לעור עד הכתף. 3. החל את לולאת חוט הפחמן (אם מגבר דו קוטבי זמין) מניחים קבוצה של חוט פחמן טרום צמה (קוטר 1 מ”מ)9 המורכב משש לולאות (קוטר 10 ס”מ) מעל המכסה במצב כזה כי החבילה של החוטים לבוא במקביל עם החבילה של האלקטרודות על החלק העליון של הראש. השתמש בסרט כירורגי (1 x 2 ס”מ) כדי לאבטח את הלולאות סביב האלקטרודות, כך שהלולאות מכסות את הראש עם כל לולאה המכסה באופן שווה כמעט אזור שווה (כלומר, הן את החזית-טמפורל, הן את הקצב-עורף, העורף והן את קודקוד). לחלופין, אפשר גם לתפור את הלולאות לכובע EEG, אם ישים.הערה: לולאות חוט הפחמן על הראש משמשות ללכידת תנועה, כולל בליסטוקרדוגרמה (BCG). אותות אלה משמשים להסרת ממצאי BCG מה- EEG במהלך עיבוד EEG לא מקוון9. 4. אבטחת לולאות המכסה וחוטי הפחמן ודא כי אלקטרודות EEG אינם יוצרים לולאות. עוטפים את ראשו של הנבדק בתחבושת אלסטית מעל כובע ה-EEG ולולאות הפחמן. התחבושת משמשת כדי ללחוץ על אלקטרודה EEG בחוזקה על העור, כדי להפחית רטט המושרה ממכונות MRI של האלקטרודות ולמנוע את הג’ל לשפוך על הכרית בעת הצבת הנושא בתוך סורק MR (ראה שלב 5). ודא כי התחבושת מכסה את כל האלקטרודות והוא לא הדוק מדי על ידי לשאול אם הנושא מרגיש לחץ לא נוח על הראש בעת החלת התחבושת. 5. הצבת הנושא בסורק MR במקרה של רכישת מצב מנוחה, להנחות את הנושא להחיל אוזניות תואמות MRI באוזניים. במקרה של רכישה מבוססת משימות, הנחה את הנבדק להחיל את האוזניות או האוזניות התואמות ל- MRI בהתאם לדרישת הניסוי. ודא שהנושא יכול לשמוע דרך שני צידי האוזניות או האוזניות. הניחו כרית קצף זיכרון שטוח תואמת MRI במחצית התחתונה של סליל הראש לפני שתבקשו מהנושא לשכב ולהניח את הראש ב סליל. לאחר מיקום הראש כראוי (החלק העליון של הראש ממוקם קרוב ככל האפשר לחלק העליון של סליל הראש), למקם את האלקטרודה ואת חבילות חוט פחמן ישר דרך הפתח העליון של סליל הראש. הוסף כריות קצף זיכרון לחלק העליון של הראש, המצח, ואזור הזמן. הכריות צריכות למלא כראוי את כל החללים שנותרו בתוך סליל הראש מבלי לדחוס את ראשו של הנושא בחוזקה רבה מדי. ודא כי הכריות אינן סוחטים את הראש תוך הנחת החצי העליון של סליל הראש ותוך כדי סגירת סליל. התאימו את הכריות או החליפו לכריות קטנות יותר אם הדוקות מדי. בדרך זו, הכריות משמשות להחזיק את חוטי האלקטרודה כדי להפחית רטט המושרה על מכונות MRI על חוטי האלקטרודה כדי לרסן את תנועות הראש תוך שמירה על הנוחות של הנושא במהלך הסריקה. מניחים כרית קצף זיכרון בצורת חצי גליל בחלק האחורי של הצוואר, כך חוט אלקטרודה אק”ג הוא סנדוויץ היטב בין הכרית והצוואר. החלק של חוט אלקטרודה אק”ג שעובר בחלק האחורי מתחת לכתף הוא אכן תקוע בין החלק האחורי של הנושא ואת שולחן MRI ולכן משותק על ידי המשקל של הנושא עצמו. במקרה של רכישה מבוססת משימה, לאחר הצבת כל כריות קצף הזיכרון, ודא כי האוזניות או האוזניות אינן נעקרו על ידי בדיקה שוב אם הנושא עדיין יכול לשמוע דרך שני צידי האוזניות או האוזניות. לאחר סגירת סליל הראש, מניחים את המראה ומנחים את הנושא להתאים את המראה (במקרה של המשימה הדורשת גירויים חזותיים). להנחות את הנושא להתאים את המראה במידת הצורך, לאחר הזזת השולחן על מנת למקם את ראשו של הנושא על isocenter של MRI נשא. חבר את המגברים הממוקמים בחלק האחורי של ה- MRI למחשב ההקלטה שהוצב בחדר הקונסולה באמצעות הסיבים האופטיים המסופקים. לאחר חיבור האלקטרודות EEG/ECG ולולאות חוט הפחמן ל- EEG והמגברים הדו-קוטביים בחלק האחורי של ה- MRI נשאו, הפעילו את המגברים. שוב, לבדוק את העכבה של כל האלקטרודות כדי לוודא שהם עדיין נמוכים (לפחות מתחת 20 kΩ). הסר את הנושא מסורק MR להתאמה אם יש אלקטרודה עם מכשול גבוה. 6. קביעת התצורה של החוטים והמגברים סדר את כל החוטים בין שקע הפתיחה העליונה של סליל הראש לבין המגפים (כולל האלקטרודות וחבילות חוטי הפחמן, תיבת המחבר וחוטי הסרט) כך שהם ממוקמים ישר ובמרכז ה- MRI משעמם. הדבר חשוב כדי למזער את הזרם המושרה ב- MRI. מקם לולאת חוט פחמן אחת סביב כבל הסרט שעובר מתיבת המחברים של אלקטרודות EEG/ECG למגבר וחבר את כל לולאות חוט הפחמן (ראה שלב 5.7) לתיבת הקלט של המגבר הדו קוטבי (EXG MR). לולאה זו משמשת בעיקר כדי ללכוד את התנודות הנגרמות על ידי משאבת הליום9. כדי למזער את הרטט המושרה במכונות MRI, שתק את החוטים על ידי כריכת כולם עם שקי חול בטוחים MR ולא פרומגנטיים לאורך כל הדרך בין השקע של הפתיחה העליונה של סליל הראש והמגברים. כמו כן, מניחים שקי חול על המגפים. שקי חול אלה, נמדדים 330 מ”מ x 240 מ”מ x 50 מ”מ ומשקל 4 ק”ג, מסופקים על ידי יצרן ה- EEG. מקם את המגפים מחוץ לשעמום של המגנט, אשר מותר על ידי אורך הכבלים כפי שסופק על ידי היצרן. 7. רכישת נתונים EEG-fMRI ודא כי הנושא נוח עם המיקום לפני היציאה מחדר הסורק, כדי למנוע תנועת נושא מיותרת במהלך הרכישה. הורה לנושא ללחוץ על כפתור האזעקה במידת הצורך (כלומר, במקרה חירום או אם הנושא מרגיש תחושה לא נוחה). תקשר עם הנושא מחדר הקונסולה כדי לאשר שהנושא יכול לשמוע את המפעיל. אמור לנושא כי צפויים רעשים חזקים במהלך רכישת נתונים. להנחות את הנושא כנדרש לניסוי, ולהורות לנושא לא לזוז במהלך רכישת נתונים. התחל את הקלטת ה- EEG לפני תחילת רכישת fMRI. בדרך כלל, התמונות הבאות נרכשות ברצף: תמונות סקאוט (דו-ממדיות) למיקום שדה הראייה, ה- fMRI והתמונות המבניות של fMRI לרישום משותף של תמונות fMRI במהלך עיבוד לאחר עיבוד. רצפי שיים הופעלו לפני רכישת כל סוג תמונה לכיול של פרמטרים מתאימים.הערה: חשוב להשתמש רצפי MRI כי הם הוכחו בטוחים עם מגפים כדי לשמור על בטיחות, כדי למנוע כל נזק את המגפים18. פרטים על הרצפים הנחשבים לבטוחים לא יידונו בפירוט. מומלץ לקוראים להתייעץ עם מדריך המשתמש או עם צוות התמיכה. באופן כללי, רצפי הד הדרגתי מומלץ ספין הד רצפים או כל רצף עם פרמטרי פליטת RF שווה, אשר יכול לגרום חימום המושרה RF מוגזם, יש להימנע. חימום יכול להיות לכמת בעקיפין באמצעות מדדים המודדים את כמות החשיפה ל- RF, כגון קצב ספיגת אנרגיה ספציפי (SAR) והשורש אומר ערך ריבועי של B1+ ממוצע מעל 10 s (B1+ rms). לאחרונה, B1+rms, תלוי בפרמטרים הדמיה אבל עצמאי מסת הגוף של הנבדקים22, הופך את התקן החדש כדי לציין את המגבלה. לדוגמה, סף B1+rms לרכישה ב- 3 T באמצעות מכסה EEG של מוצרי המוח הם 1 μT עבור המכסה הסטנדרטית הנוכחית ו- 1.5 μT עבור מכסה ה- EEG הסטנדרטי החדש עם כבל ארוז קצר יותר (10 ס”מ)23. זווית היפוך, מספר פרוסות וזמן חזרה (TR) הם פרמטרים שיש לקחת בחשבון כדי לשמור על SAR ו- B1+rms נמוך. מומלץ להפוך זווית היפוך קטנה (<90°). ניתן לכוונן את מספר הפרוסות וה- TR כל עוד הרצף המתקבל נמצא מתחת לסף של B1+ rms23. עם תחילת הרכישה, ודא שוב סמנים מן הסורק (ראה 1.4) מוצגים מעת לעת בהקלטת EEG המקוונת.