동시 뇌전도 및 기능 MRI 중 뇌전도 데이터의 신뢰할 수 있는 획득

오사카대학병원 연구윤리위원회와 정보신경망센터 안전위원회(CiNET)는 의정서(오사카대학병원 승인 No.18265, 19259)를 승인했다. ciNET 승인 nos. 2002210020 및 2002120020). 모든 과목은 서면 동의서를 제공했습니다. 1. 실험 설정 준비 MRI 호환 EEG 및 양극성 증폭기를 배터리 팩에 연결합니다(완전히 충전되었는지 확인) 및 기록 컴퓨터에 연결합니다. 기록 소프트웨어의 작업 영역이 올바르게 설정되어 있는지 확인합니다. 진폭 해상도를 0.5 μV로 설정하여 증폭기 채도를 방지합니다. 관심의 주파수 대역에 따라 주파수 필터를 설정합니다. 관심 있는 주파수 대역에 관계없이 샘플링 속도를 5,000Hz(이 프로토콜에 사용되는 앰프의 최대 가능)로 설정합니다.참고: 0.5 μV의 진폭 해상도는 16.38mV의 최대 값에 해당하며, 그라데이션 아티팩트 피크가 E속도 >보다 빠른 속도로 자발적인 두피 EEG(약 10-100 μV)보다 100배 이상 진폭에 도달할 수 있다는 점을 고려하면 그라데이션 아티팩트를 기록하기에 충분합니다. 이론적으로, 샘플링 속도는 그라데이션 스위칭 스펙트럼에서 가장 높은 주파수로 적어도 두 배(Nyquist 정리)여야 하며, 고주파 그라데이션 스위칭 아티팩트를 정확하게 샘플링하고 후속 제거를 위한 각 볼륨의 그라데이션 활동의 실제개시를검출하기 위해12,18. 그러나 샘플 속도를 높이면 파일 크기가 커져 데이터 저장에 상당한 투자가 필요하며 후속 후처리가 방해가 될 수 있습니다. 동기화 장치를 사용하면 EEG와 MR 클럭 간의 동기화를 개선하기 위해 샘플 속도를 올릴 필요가 없습니다(1.4단계 참조). 5,000Hz의 샘플링 속도는 일반적인 EEG/이벤트 관련 전위(ERP) 레코딩에 적합하며, 500Hz 이하의 주파수로 데이터를 다운 샘플링하고 추가로 저패스 필터링을 포함하는 후속 아티팩트 보정 프로세스가18일존재할 수 있는 모든 고주파 그라데이션 보정 잔류를 제거하기 때문에 데이터 품질이 향상되지 않습니다. MRI 외부에서 다른 MRI에서 EEG 획득에 필요한 레코딩 소프트웨어의 적절한 설정에 대한 자세한 내용은 설명서를 참조하십시오. 스캐너의 마커(즉, 기본적으로 동기화됨) 및 볼륨 트리거(기본적으로 동기화)를 위한 마커가 정기적으로 온라인 EEG 기록에 표시되는지 확인합니다. 디스플레이의 동기화는 MRI 스캐너와 EEG 클럭이 동기화됨을 나타내며 R128은 후속 후처리를 위해 볼륨 트리거가 기록됨을 나타냅니다. MRI 스캐너와 EEG 클럭은 스캐너 클럭 출력(일반적으로 10MHz 이상)을 감지하고 다운샘플을 감지하고 클럭 신호(및 동기화 마커)를 USB2 인터페이스에 출력하는 SyncBox 장치를 사용하여 동기화됩니다.참고: USB2 인터페이스는 스캐너 클럭 신호에 잠긴 모든 앰프에서 EEG 데이터를 기록컴퓨터(18)로전송합니다. 마커에 대한 정기적인 동기화는 스캐너 전기 펄스에서 생성된 트리거로 스캐너 아티팩트 보정의 필수 조건인 MR 스캐너 속도에 의해 EEG 신호 샘플링을 동기화합니다. 볼륨 트리거는 오프라인 EEG 처리19동안 스캐너 아티팩트 보정을 위한 MR 볼륨 스캔 개시 시간을 식별하는 데 사용됩니다. 필요와 가용성에 따라 MRI 스캐너를 설정합니다. RF 가열 위험을 최소화하기 위해 헤드 무선 주파수(RF)-코일을 전송하고 받는 것이 가장 좋습니다. 그러나, 전신이 RF-코일을 전송하고 20채널 헤드는 사용되는 스캐너(일반적으로 대부분의 현대 스캐너의 경우)에 헤드 코일을 송수신하고 수신할 수 없기 때문에 RF-코일만 이쪽으로 사용되었다. EEG 캡을 적용하기 위해 연마 전도성 젤로 10mL 주사기(또는 필요에 따라 여러 개)를 적재한다. 하나는 유체 분배를위한 50 mL 대용량 플라스틱 주사기에 연마 젤을 미리로드하고 피사체가 도착하기 전에 젤로 10 mL 주사기를 채울 수 있습니다.참고: 32채널 EEG 캡의 적용은 일반적으로 약 20-25mL의 젤을 소비합니다. 2. EEG 캡 및 심전도 전극 적용 모집시, MRI에 대한 잠재적 인 금기 의 체크리스트를 완료하도록 대상에게 요청하십시오. 피사체가 도착하기 전에 MRI에 대한 금기 사항이 없는지 확인합니다.참고: 일반적으로 MRI 자격을 갖춘 모든 과목은 EEG-fMRI 연구에 참여할 수 있습니다. 제외 기준은 비협조적 또는 비준수 과목입니다. 근본적인 조건 (예를 들면, 만성 허리 통증)를 가진 사람들은 일정 기간 동안 (일반적으로 적어도 1 h); 또는 스캔 하는 동안 MRI 테이블에 여전히 거짓말을 할 수 없습니다 하는 피험자. 이동은 EEG 및 fMRI 데이터의 품질을 저해할 뿐만 아니라 피사체 자체에 잠재적인 위험을 부과합니다(예: 자극을 일으킬 수 있는 전선 및 케이블의 전류를 유도함). 과제 기반 획득의 경우 피사체의 언어 이해 능력도 고려해야 합니다(지침을 이해할 수 없는 과목을 피하십시오). 이 연구에서는 32명의 건강한 지원자(평균 연령, 40세, 17명의 여성)와 간질을 가진 25명의 환자(평균 연령, 31세, 13명의 여성)가 모집되었습니다. 피험자에게 도착하기 전에 컨디셔너나 왁스 없이 샴푸로 머리를 씻도록 부탁한다. 실험의 목적과 피사체에 대한 다음 단계를 설명한다. 머리 둘레(즉, 후두 전두엽 둘레)를 측정하여 머리 주위의 유연한 신축성 없는 측정 테이프를 주루궤도 능선과 옥시퍼트 위로 감싸고 적절한 크기의 캡을 선택합니다. 머리 둘레보다 1cm 큰 캡을 사용하고, 항상 캡이 한 번 배치되어 있는지 여부를 피사체에게 물어보십시오 (즉, 너무 꽉하지 않음). 피사체의 머리 위에 대략적인 위치에 캡을 놓은 후, 동일한 측정 테이프를 사용하여, 오디퍼트에서 코의 다리까지 확장머리의 중간선에 아크로 정의된 이온 나시온 아크의 길이를 측정하고, 귀 사이의 아크로 정의된 페리아우리큘러 아크는, 귀 사이의 중간점을 가로지르는 아크로 정의된다. 캡 위에. 이온 나시온 아크와 페리 오리큘러 아크(두 아크의 중간점이 만나는 지점, AKA Cz)의 교차점을 표시하고 캡을 머리 위로 밀어 전극 Cz의 위치가 이 교차로로 조정되도록 합니다. 전극 Fz, Pz, 오즈, 레퍼런스 및 접지가 이온 나시온 아크 위에 위치되는지 여부를 수동으로 확인하여 캡이 수평으로 회전되지 않았는지 확인합니다. 면봉의 뒷면을 사용하여 전극의 측면에 머리를 변위하여 각 전극 아래에 피부를 노출. 전극의 개통을 통해 배치된 70%의 알코올 용액이 포함된 면봉을 빠르게 회전시켜 각 전극 아래에 피부를 문지른다. 연마 전도성 젤(~0.2mL)을 개구부에 바르고 면봉을 비슷한 방식으로 빠르게 회전시켜 피부를 아브라데합니다. 전극의 임피던스(기록 소프트웨어에 의해 표시)를 모니터링하고 임피던스가 20kΩ20이하로 떨어질 때까지 2.8단계에서 명시된 대로 마모를 반복하며, 바람직하게는 가능한 한 낮게(5kΩ 이하)21을한다. 임피던스가 만족되면 동일한 젤(보통 ~0.5mL)으로 개구부를 채우세요. 전극 사이의 브리징을 피하기 위해 개구부에 과도한 젤을 바르지 마십시오. 반복된 마모에도 불구하고 임피던스가 만족스럽지 않으면 다음 전극으로 이동하여 젤을 적용한 후 시간이 지남에 따라 임피던스가 계속 떨어지기도 하기 때문에 나중에 다시 돌아오게 됩니다. 모든 두피 EEG 전극에 대해 2.6-2.9단계를 반복한다. 뒤쪽에 심전도 전극을 놓기 전에 피사체에게 목을 구부리지 않고 똑바로 앉도록 요청하십시오. 심전도 전극을 뒤쪽에 놓을 때 심전도 전극 와이어가 직선인지 확인하지만, 피사체가 MRI 테이블에 누워있을 때 전극의 변위를 피하기 위해 목의 곡선을 따라 심전도 전극 와이어를 놓는 데 약간의 허용량을 유지하십시오. 심전도 전극을 중앙값고랑에서 2-3cm 왼쪽으로 배치하여 뒤쪽의 중간선을 따라 수직 들여쓰기로 식별할 수 있습니다. 세로 위치는 피사체의 높이에 따라 다릅니다. 그것은 일반적으로 약 160cm의 주제에 있는 견갑골의 끝 사이를 확장하는 선에 대략 허리에 위치합니다. 심전도 전극 아래의 피부를 알코올 면봉으로 문지릅니다. 양면 접착제 링을 사용하여 심전도 전극을 피부에 부착하고 2.8-2.9 단계를 반복합니다. 접착 링은 또한 전극과 피부의 직접적인 접촉을 피하기 위해 패딩 역할을합니다. 드라이 알코올 면면을 4개로 접어 심전도 전극에 놓습니다. 수술 용 테이프 (의료 용 접착제 테이프)를 사용하여 피부에 테이프를 테이프로 바하십시오. 심전도 전극 와이어를 어깨까지 피부에 테이프로 지정합니다. 3. 카본 와이어 루프적용(양극성 증폭기가 있는 경우) 전선의 번들이 머리 위에 전극의 번들과 병행하여 오는 위치에 캡 위에 6 개의 루프 (직경 10cm)로 구성된 사전 브레이드 카본 와이어 (직경 1mm)9 세트를 놓습니다. 외과 용 테이프 (1 x 2cm)를 사용하여 전극 주위의 루프를 확보하여 루프가 거의 동일한 영역 (즉, 전두엽 측두엽, 둘 다 템포로 후두엽, 후두 및 정점)을 덮고 있는 각 루프로 머리를 덮습니다. 또는 해당되는 경우 루프를 EEG 캡에 바느질할 수도 있습니다.참고: 헤드의 카본 와이어 루프는 발리스토카디오그램(BCG)을 포함한 움직임을 포착합니다. 이러한 신호는 오프라인 EEG 처리9동안 EEG에서 BCG 아티팩트를 제거하는 데 사용됩니다. 4. 캡 및 카본 와이어 루프 확보 EEG 전극이 루프를 형성하지 않는지 확인합니다. 피사체의 머리를 EEG 캡과 카본 루프 위에 탄성 붕대로 감쌉합니다. 붕대는 EEG 전극을 피부에 단단히 누르고, MRI 기계로 유도된 전극의 진동을 줄이고, MR 스캐너 내부에 피사체를 배치할 때 겔이 베개에 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다(5단계 참조). 붕대는 모든 전극을 덮고 피사체가 붕대를 바르는 동안 머리에 불편한 압력을 느끼는지 묻는 것으로 너무 단단하지 않은지 확인하십시오. 5. 피사체를 MR 스캐너에 넣습니다. 휴식 상태 획득의 경우, 대상에게 MRI 호환 이어버드를 귀에 적용하도록 지시합니다. 작업 기반 획득의 경우, 실험의 요구 사항에 따라 MRI 호환 헤드셋 또는 이어폰을 적용하도록 대상에게 지시합니다. 피사체가 헤드셋이나 이어폰의 양면을 통해 들을 수 있는지 확인합니다. MRI 호환 플랫 메모리 폼 베개를 머리 코일의 하반부에 놓은 후 피사체에게 누워서 머리를 코일에 놓습니다. 머리를 적절하게 배치 한 후 (헤드 코일의 상단에 가능한 한 가깝게 배치 된 헤드의 상단), 헤드 코일의 상단 개구부를 통해 바로 전극및 탄소 와이어 번들을 배치합니다. 머리, 이마 및 측두면적 의 상단에 메모리 폼 베개를 추가합니다. 베개는 피사체의 머리를 너무 단단히 압축하지 않고 머리 코일 내에 남아있는 모든 공간을 적절하게 채워야합니다. 베개가 머리 코일의 위쪽 절반을 놓고 코일을 닫는 동안 머리를 압박하지 않는지 확인하십시오. 베개를 조정하거나 너무 꽉 경우 작은 크기의 베개로 변경합니다. 이러한 방식으로, 베개는 전극 와이어에 MRI 기계로 인한 진동을 줄이고 스캔 중에 피사체의 편안함을 유지하면서 머리 움직임을 억제하기 위해 전극 와이어를 보유하는 역할을합니다. 심전도 전극 와이어가 베개와 목 사이에 잘 끼어 있도록 목 뒤쪽에 반 실린더 모양의 메모리 폼 베개를 놓습니다. 어깨 아래 뒤쪽에서 통과하는 심전도 전극 와이어의 부분은 실제로 피사체의 뒷면과 MRI 테이블 사이에 끼워져 피사체의 자신의 무게에 의해 고정됩니다. 작업 기반 획득의 경우 모든 메모리 폼 베개를 배치한 후 헤드셋이나 이어폰의 양쪽을 통해 피사체가 계속 들을 수 있는지 다시 테스트하여 헤드셋이나 이어폰이 변위되지 않도록 하십시오. 머리 코일을 닫은 후 거울을 놓고 피사체에 미러를 조정하도록 지시합니다(시각적 자극이 필요한 작업의 경우). 피사체의 머리를 MRI 보어의 등중심에 두기 위해 테이블을 이동한 후 필요한 경우 피사체에 거울을 조정하도록 지시합니다. 제공된 광섬유를 사용하여 MRI 보어 뒷면에 배치된 증폭기를 콘솔 룸에 배치된 기록 컴퓨터에 연결합니다. EEG/ECG 전극 및 탄소 와이어 루프를 MRI 보어 뒷면의 EEG 및 양극성 증폭기와 연결한 후 앰프를 켭채를 켭니까. 다시 말하지만, 모든 전극의 임피던스(임피던스)가 여전히 낮은지 확인합니다(적어도 20kΩ 미만). 임피던스가 높은 전극이 있는 경우 조정을 위해 MR 스캐너에서 피사체를 제거합니다. 6. 전선 및 증폭기 구성 헤드 코일의 상단 개구부 출구와 증폭기(전극 및 카본 와이어 번들, 커넥터 박스 및 리본 와이어 포함) 사이에 모든 전선을 정렬하여 MRI 보어의 중앙에 똑바로 배치되도록 합니다. 이것은 MRI 유도 전류를 최소화하는 것이 중요합니다. EEG/ECG 전극 커넥터 박스에서 앰프에 이르는 리본 케이블 주위에 하나의 카본 와이어 루프를 배치하고 모든 탄소 와이어 루프(단계 5.7 참조)를 양극성 증폭기(EXG MR)의 입력 상자에 연결합니다. 이 루프는 주로 헬륨 펌프9로인한 진동을 포착하는 역할을 합니다. MRI 기계로 인한 진동을 최소화하기 위해 머리 코일의 상단 개구부와 증폭기 사이의 길을 따라 MR-safe 및 비 강자성 모래 주머니로 모든 것을 끼우어 전선을 고정합니다. 또한, 앰프에 모래 주머니를 배치합니다. 330mm x 240mm x 50mm, 무게 4kg의 이 모래주머니는 EEG 제조업체에서 공급합니다. 제조업체에서 제공하는 케이블 길이에 의해 허용되는 자석의 보어 외부에 증폭기를 배치합니다. 7. EEG-fMRI 데이터 수집 수집 하는 동안 불필요한 피사체 움직임을 피하기 위해, 스캐너 룸을 떠나기 전에 피사체가 위치에 편안 하 게 있는지 확인 합니다. 필요한 경우(즉, 비상 시 또는 피사체가 불편한 느낌을 느끼는 경우)를 눌러 주체에게 지시합니다. 콘솔 룸에서 피사체와 통신하여 피사체가 운영자의 목소리를 들을 수 있도록 합니다. 데이터 수집 중에 큰 소음이 예상된다고 피사체에 알립니다. 실험에 필요한 대로 피사체를 지시하고 대상에게 데이터 수집 중에 이동하지 말라고 지시합니다. fMRI 인수를 시작하기 전에 EEG 레코딩을 시작합니다. 전형적으로, 다음 이미지는 순차적으로 획득된다: 후처리 중에 fMRI 이미지를 공동 등록하기 위한 fMRI 시야, fMRI 및 구조 이미지를 포지셔닝하기 위한 정찰 이미지(2차원). 심 시퀀스는 적절한 매개 변수의 보정을 위해 각 유형의 이미지를 수집하기 전에 실행되었습니다.참고: 안전을 유지하고증폭기(18)의손상을 피하기 위해 증폭기에서 안전하다고 입증된 MRI 서열을 사용하는 것이 중요합니다. 안전하다고 간주되는 시퀀스에 대한 자세한 내용은 자세히 설명되지 않습니다. 독자는 사용자 설명서 또는 지원 팀과 상의하는 것이 좋습니다. 일반적으로 그라데이션 에코 시퀀스가 권장되며 과도한 RF 유도 가열을 일으킬 수 있는 동등한 RF 방출 파라미터를 가진 회전 에코 서열 또는 임의의 시퀀스를 피해야 합니다. 가열은 특정 에너지 흡수율(SAR) 및 B1+의 루트 평균 정사각형 값과 같은 RF 노출양을 측정하는 메트릭을 사용하여 간접적으로 정량화될 수 있습니다(B1+rms). 최근,B1+rms는이미징 파라미터에 의존하지만 피험자의체질량(22)과무관하게 한계를 지정하는 새로운 표준이 되고 있다. 예를 들어,뇌 제품 EEG 캡을 사용하여 3T에서 획득을 위한 B 1+rms 임계값은 현재 표준 캡에 대해 1 μT, 더 짧은(10cm) 번들케이블(23)을가진 새로운 표준 EEG 캡에 대한 1.5 μT이다. 플립 각도, 슬라이스 수 및 반복 시간(TR)은 SAR 및 B1+rms를 낮게 유지하는 데 고려해야 하는 매개 변수입니다. 작은 플립 각도(<90°)를 권장합니다. 결과 시퀀스가 B1+rms23의임계값 미만인 경우 슬라이스 및 TR 수를 조정할 수 있습니다. 인수를 시작하면 스캐너의 마커(1.4 참조)가 온라인 EEG 레코딩에 주기적으로 표시되는지 확인합니다.