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Bioengineering

Geräteaufbau und Artefaktentfernung für das simultane Elektroenzephalogramm und die funktionelle Magnetresonanztomographie für die klinische Überprüfung bei Epilepsie

Published: June 23, 2023
doi:
10.3791/64919
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1Department of Electrical and Computer Engineering,University of Kentucky, 2Department of Neurology,University of Kentucky, 3Department of Neuroscience,University of Kentucky, 4Cleveland Clinic, 5Cyprus Institute of Neurology and Genetics, 6Department of Radiology,University of Kentucky, 7Department of Neurosurgery,University of Kentucky

Summary

In diesem Artikel werden simultane Aufzeichnungsverfahren für Elektroenzephalogramm und funktionelle Magnetresonanztomographie (EEG-fMRT) beschrieben, die sowohl in klinischen als auch in Forschungsumgebungen eingesetzt werden können. EEG-Verarbeitungsverfahren zur Entfernung von Bildartefakten für die klinische Überprüfung sind ebenfalls enthalten. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf das Beispiel der Epilepsie in der interiktalen Periode.

Abstract

Das simultane Elektroenzephalogramm und die funktionelle Magnetresonanztomographie (EEG-fMRT) sind eine einzigartige kombinierte Technik, die Synergien beim Verständnis und der Lokalisierung des Anfallsbeginns bei Epilepsie bietet. Die berichteten experimentellen Protokolle für EEG-fMRT-Aufzeichnungen gehen jedoch nicht auf Details zur Durchführung solcher Verfahren bei Epilepsiepatienten ein. Darüber hinaus sind diese Protokolle ausschließlich auf Forschungsumgebungen beschränkt. Um die Lücke zwischen der Patientenüberwachung in einer Epilepsie-Überwachungseinheit (EMU) und der Forschung mit einem Epilepsiepatienten zu schließen, führen wir ein einzigartiges EEG-fMRT-Aufzeichnungsprotokoll der Epilepsie während der interiktalen Periode ein. Die Verwendung eines bedingten MR-Elektrodensets, das auch in der EMU für eine gleichzeitige Kopfhaut-EEG- und Videoaufzeichnung verwendet werden kann, ermöglicht einen einfachen Übergang von EEG-Aufzeichnungen von der EMU in den Scanraum für gleichzeitige EEG-fMRT-Aufzeichnungen. Details zu den Aufzeichnungsverfahren mit diesem speziellen MR-bedingten Elektrodensatz werden bereitgestellt. Darüber hinaus erläutert die Studie Schritt-für-Schritt-EEG-Verarbeitungsverfahren, um die bildgebenden Artefakte zu entfernen, die dann für die klinische Überprüfung verwendet werden können. Dieses experimentelle Protokoll fördert eine Änderung der konventionellen EEG-fMRT-Aufzeichnung, um die Anwendbarkeit sowohl in klinischen (d. h. EMU) als auch in Forschungsumgebungen zu verbessern. Darüber hinaus bietet dieses Protokoll das Potenzial, diese Modalität auf postiktale EEG-fMRT-Aufzeichnungen im klinischen Umfeld auszuweiten.

Introduction

Weltweit leiden fast 70 Millionen Menschen an Epilepsie1. Einer von 150 Menschen mit schlecht eingestellter Epilepsie erliegt jedes Jahr einem plötzlichen unerwarteten Tod in Epilepsie (SUDEP). Darüber hinaus sind etwa 30%-40% der Epilepsiefälle refraktär gegenüber medizinischer Behandlung2. Eine neurochirurgische Behandlung in Form von Resektion, Trennung oder Neuromodulation kann für Patienten mit refraktärer Epilepsie eine lebensverändernde und lebensrettende Maßnahme sein.

Das simultane Elektroenzephalogramm und die funktionelle Magnetresonanztomographie (EEG-fMRT) sind eine einzigartige kombinierte Technik, die Gehirnaktivitäten nicht-invasiv misst und Vorteile für das Verständnis und die Lokalisierung des Anfallsbeginns bei Epilepsie bietet 3,4,5,6. Kopfhaut-EEGs können zur Lateralisierung und Lokalisierung von Anfallsbeginnzonen verwendet werden, haben jedoch eine relativ schlechte räumliche Auflösung, da sie nur begrenzte Möglichkeiten zur Beurteilung tiefer epileptogener Quellen haben. Während die fMRT im gesamten Gehirn, einschließlich der tiefen Regionen, eine gute räumliche Auflösung aufweist, ist die fMRT allein nicht spezifisch für Anfälle. Kopfhaut-EEGs können jedoch die Interpretation von Blutsauerstoffgehalts-abhängigen (BOLD) Aktivierungs- oder Deaktivierungsbereichen in der fMRT unterstützen, wodurch eine fMRT-Technik entsteht, die spezifisch für Epilepsie ist. Somit kann die Implementierung der simultanen EEG-fMRT genutzt werden, um raumzeitliche Prozesse abzubilden, die für die Lokalisierung sowohl des “Wo” als auch des “Wann” epileptischer Ereignisse relevant sind.

Erläuterungen zur simultanen EEG-fMRT wurden in den vorangegangenen Studien 7,8,9,10 gegeben. Die EEG-fMRT wurde jedoch bei Epilepsie, insbesondere im klinischen Umfeld, zu wenig eingesetzt. Es existiert eine Studie, die ein allgemeines Verfahren für EEG-fMRT-Aufzeichnungen, Hintergründe und Beispiele für mögliche EEG-Analysen bereitstellt7. Außerdem wurde eine Studie durchgeführt, in der der Schwerpunkt auf hypnotischer Induktion zusammen mit Temperaturmessungen bei gleichzeitigen EEG-fMRT-Aufzeichnungen lag8. Darüber hinaus wurde eine erweiterte EEG-fMRT-Studie zur Einführung einer raumzeitlichen und fMRT-beschränkten EEG-Quell-Bildgebungsmethode vorgeschlagen 9,10. Darüber hinaus wurde die Verwendung einer Kohledrahtschleife zur effektiven Entfernung von Artefakten aus der EEG-fMRT in Betracht gezogen10. All diese Studien gehen jedoch nicht auf die Herausforderungen bei der Durchführung von EEG-fMRT-Studien in einem klinischen Forschungsumfeld ein. Insbesondere die Verwendung der EEG-Kappe schränkt die Durchführbarkeit dieser Protokolle im klinischen Umfeld ein, und es fehlen auch Details zum Patientenmanagement. In dieser Studie stellen wir ein EEG-fMRT-Aufzeichnungsprotokoll zur Verfügung, das sowohl im klinischen als auch in der Forschungsumgebung für Patienten mit Epilepsie verwendet werden kann. Dieses einzigartige Protokoll ermöglicht einen einfachen Patientenübergang von einer Epilepsie-Überwachungseinheit (EMU) in den Scanraum. Darüber hinaus bietet das Protokoll das Potenzial, seine Anwendung auf postiktale Periodenaufzeichnungen bei Epilepsiepatienten auszuweiten. Für die EEG-fMRT ist die Nachbearbeitung ein entscheidender Schritt zur Beseitigung von Artefakten, die durch MRT-Gradienten und physiologische Artefakte, wie z. B. solche, die mit dem Herzschlag zusammenhängen, verursacht werden. Daher bieten wir auch Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Entfernung von EEG-Artefakten unter Verwendung einer Standard-Template-Entfernungsmethode11 für die klinische Überprüfung.

Protocol

Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit dem Protokoll #62050 durchgeführt, das vom Institutional Review Board der University of Kentucky (UK) genehmigt wurde. 1. Rekrutierung von Probanden EinschlusskriterienHINWEIS: Alle folgenden Kriterien müssen erfüllt sein.Dazu gehören Probanden, bei denen eine refraktäre fokale Epilepsie diagnostiziert wurde und die für eine epilepsiechirurgische Beurteilung in Frage kommen. Schließen Sie Probanden ein, die zwischen 18 und 60 Jahre alt sind. Schließen Sie weibliche Probanden im gebärfähigen Alter ein, wenn sie eine Verhütungsmethode anwenden. Weibliche Probandinnen ohne gebärfähiges Alter (postmenopausal seit mindestens 2 Jahren, bilaterale Oophorektomie oder Tubenligatur, vollständige Hysterektomie).HINWEIS: Gemäß der Standardversorgung wird bei Frauen im gebärfähigen Alter nach der Aufnahme in die EMU ein Schwangerschaftstest durchgeführt. Einschluss von Probanden, die für die Aufnahme in die EMU vorgesehen sind, mit der Diagnose einer refraktären fokalen Epilepsie oder zur Charakterisierung eines Anfalls. AusschlusskriterienSchließen Sie Personen aus, die unter schwerer Klaustrophobie leiden. Schließen Sie Probanden mit implantierten medizinischen Geräten oder eingebettetem Metall aus, die sie normalerweise von einem MRT ausschließen würden, das routinemäßig vom MRT-Technologen vor jedem Scan überprüft wird. Schließen Sie schwangere oder stillende Personen aus. Ausschluss von Probanden mit bekannten medizinischen oder psychiatrischen Erkrankungen, die nach Ansicht des Prüfarztes die Fähigkeit des Probanden, an dieser Studie teilzunehmen, gefährden oder beeinträchtigen oder eine zuverlässige Teilnahme an der Studie beeinträchtigen würden. HINWEIS: Sobald der Patient in die EMU aufgenommen wurde, werden nach der Zustimmung des Patienten zur Einverständniserklärung zur Teilnahme an dieser Studie die folgenden Schritte befolgt. 2. Platzierung der Elektrode Markieren Sie die Elektrodenpositionen auf der Kopfhaut des Patienten, basierend auf dem 10-20-System.ANMERKUNG: Abbildung 1 zeigt eine Auswahl von 32 Elektroden.Messen und notieren Sie die Kopfmittellinie der Kopfhaut des Patienten, indem Sie ein Maßband von der Nase bis zum Inion anbringen, indem Sie die obere Mitte des Kopfes passieren (Maß A: sagittale Ebene). Markieren Sie 50% von Takt A von der Nase bis zum Inion. Diese Markierung zeigt die Cz-Position der Elektrode an. Markieren Sie 10% der Maßnahme A von der Nase bis zur angegebenen Cz. Diese Markierung zeigt die Fpz-Position der Elektrode an. Markieren Sie 10 % der Maßnahme A vom Eingang bis zur angegebenen Cz. Diese Markierung gibt die Position der Elektrode in Oz an. Markieren Sie 20% der Maßnahme A von der angegebenen Cz bis Fpz. Diese Markierung gibt die Fz-Position der Elektrode an. Markieren Sie 20 % der Maßnahme A von der angegebenen Cz bis Oz. Diese Markierung zeigt die Pz-Position der Elektrode an. Messen und notieren Sie den Kopf des Patienten vom linken präaurikulären Punkt bis zum rechten präaurikulären Punkt, indem Sie die obere Mitte des Kopfes passieren (Maß B: koronale Ebene). Markieren Sie 50 % von Maßnahme B und stellen Sie sicher, dass sich diese Position mit der angegebenen Cz-Position überschneidet. Markieren Sie 10% von Takt B vom linken präaurikulären Punkt bis Cz. Diese Markierung zeigt die T3-Position der Elektrode an. Markieren Sie 10% von Takt B vom rechten präaurikulären Punkt bis Cz. Diese Markierung zeigt die T4-Position der Elektrode an. Markieren Sie 20 % der Maßnahme B von der angegebenen Cz bis T3. Diese Markierung zeigt die C3-Position der Elektrode an. Markieren Sie 20 % von Takt B von der angegebenen Cz bis T4. Diese Markierung zeigt die C4-Position der Elektrode an. Messen und notieren Sie den Kopfumfang des Patienten, indem Sie durch die markierten Fpz und Oz gehen (Maß C: Querebene). Markieren Sie 10% von Takt C links und rechts von Fpz. Diese Markierungen zeigen die Fp1 – bzw. Fp2-Positionen der Elektrode an. Markieren Sie 10 % von Measure C links und rechts von Oz. Diese Markierungen zeigen die O1 – bzw. O2-Positionen der Elektrode an. Markieren Sie 20 % von Takt C links von Fp1 und rechts von Fp2. Diese Markierungen geben die Positionen F7 bzw. F8 der Elektrode an. Messen und notieren Sie den Abstand von F7 und F8 in der koronalen Ebene (Maß D: koronale Ebene). Markieren Sie 50 % von Takt D und stellen Sie sicher, dass die zuvor angegebene Fz überlappt. Markieren Sie 25 % der Maßnahme D von F7 nach Fz und von F8 nach Fz. Diese Markierungen zeigen die Positionen F3 bzw. F4 der Elektrode an. Messen Sie den Abstand von der Nase zum Inion, das durch Fp1 und O1 verläuft. Stellen Sie sicher, dass sich 50 % der Maßnahme mit dem zuvor angegebenen C3 überschneiden. Messen Sie den Abstand von der Nase zum Inion, das durch Fp2 und O2 verläuft. Stellen Sie sicher, dass sich 50 % der Maßnahme mit dem zuvor angegebenen C4 überschneiden.HINWEIS: Auf die gleiche Weise können Elektrodenpositionen am Temporallappen und Parietallappen markiert werden, einschließlich T5, P3, P4 und T6. Darüber hinaus können alle zusätzlichen Elektrodenpositionen, wie z. B. TP9, TP10, FT9 und FT10, basierend auf dem relativen Abstand von den Elektrodenverteilungen des 10-20-Systems markiert werden. Die Anzahl der Elektroden und deren Verteilungen können anhand der prospektiven Analyse und des Forschungsschwerpunkts bestimmt werden. Reinigen Sie die Kopfhaut des Patienten mit Skin Prep Gel auf Gaze. Leitpaste auf einen Elektrodenbecher auftragen. Platzieren Sie die Elektrode auf der Kopfhaut des Patienten gemäß dem Kanalnamen auf dem Elektrodenkabel.HINWEIS: Für die gleichzeitige EEG-fMRT-Aufzeichnung ist es erforderlich, bedingte MR-Elektroden zu verwenden, und von der Food and Drug Administration (FDA) zugelassene Elektroden werden an der EMU empfohlen. Wiederholen Sie das Auftragen des Gels und der Elektroden auf die Kopfhaut des Patienten (Schritt 2.3) für alle Elektroden (Abbildung 2A).Anmerkungen: Die Kabel, die mit den MR-bedingten Elektroden verbunden sind, sind relativ kurz bis zur Verbindungsstelle, um die MR-Artefakte zu minimieren. Achten Sie daher beim Platzieren der Elektroden auf die Elektrodenpositionen und platzieren Sie diese sorgfältig, damit die Kabel gut organisiert werden können. Stellen Sie außerdem sicher, dass sich keine Schlaufen an den Drähten befinden, da diese möglicherweise Hitze und Verbrennungen im Inneren des Scanners verursachen können. Kleben Sie alle Elektroden mit Kleber auf die Kopfhaut des Patienten. Ordnen Sie alle Elektrodenkabel an und platzieren Sie die Kabelverbindung weit von der Kopfhaut entfernt, indem Sie Mullbinden auf die Mitte des Kopfes des Probanden legen (Abbildung 2B, rote Pfeile).HINWEIS: Dies ist ein wichtiger Schritt, um Bildartefakte zu vermeiden. Wickeln Sie alle Kabelabzweige mit selbstklebender Verbandsfolie (blaue Ovale in Abbildung 2B) ein.HINWEIS: Dieser Schritt wird empfohlen, um die Verbindungen während der Aufnahme zu sichern. Platzieren Sie eine elastische Kopfabdeckung, um alle Elektroden zu sichern. Verbinden Sie den Kabelbaum, der mit den Elektroden verbunden ist, mit dem Verstärker. Beginnen Sie mit der synchronen Überwachung des EEGs mit den Videoaufzeichnungen. 3. EEG-fMRT-Aufzeichnung HINWEIS: Für die EEG-fMRT-Aufzeichnung wird das MR-bedingte EEG-Aufzeichnungssystem zusammen mit den MR-bedingten Elektroden verwendet, die zu Beginn der EMU-Aufnahme platziert werden. Verbinden Sie im Überwachungsraum den USB-2-Adapter mit einem Kabel (dickes weißes Kabel in Abbildung 3A) mit dem Triggerbox-Kit.HINWEIS: Der USB-2-Adapter ermöglicht die Verbindung anderer Hardware mit einem Computer, und das Triggerbox-Kit wird verwendet, um das vom Scanner erzeugte Triggersignal zu manipulieren, das in der EEG-Aufzeichnungssoftware erkannt werden soll. Verbinden Sie die Syncbox mit einem Kabel mit dem USB 2-Adapter (dickes schwarzes Kabel in Abbildung 3B).HINWEIS: Die Aufgabe der Syncbox besteht darin, die Taktsignale des Verstärkers und des Gradientenumschaltsystems des Scanners zu synchronisieren. Schließen Sie im Überwachungsraum ein Ende des Glasfaserkabels an die Syncbox an (Abbildung 3C links) und führen Sie ein anderes Ende durch einen Tunnel, der mit dem Scanraum verbunden ist. Schließen Sie ein USB-Anschlusskabel vom USB 2-Adapter an den Aufnahmecomputer an (Sternmarkierung in Abbildung 3B). Schließen Sie ein USB-Anschlusskabel von der Syncbox an den Aufnahmecomputer an (Sternmarkierung in Abbildung 3C). Schließen Sie ein USB-Anschlusskabel von der Triggerbox an den Aufnahmecomputer an (Sternmarkierung in Abbildung 3D). Schließen Sie den Softwarelizenz-Dongle an den Aufnahmecomputer an.HINWEIS: Es gibt insgesamt vier USB-Anschlüsse, die verwendet werden. Ein Multi-USB-Anschluss kann hilfreich sein, um sie alle zu verwalten. Stellen Sie den EEG-Aufzeichnungsverstärker zusammen mit dem MR-Schlitten-Kit im Scanner auf.VORSICHT: Alle metallischen oder MR-empfindlichen Komponenten müssen aus den Experimentatoren entfernt werden. Es ist erforderlich, dass die Experimentatoren eine entsprechende Ausbildung absolvieren, um Aufzeichnungen im MRT-Untersuchungsraum durchführen zu können.HINWEIS: Es wird empfohlen, den Akku des Verstärkers vor der Aufnahme vollständig aufzuladen. Schließen Sie das Ende des Glasfaserkabels im Scanraum an die Rückseite des Verstärkers an (Abbildung 4D) und schalten Sie den Verstärker ein.HINWEIS: Das andere Ende des Glasfaserkabels ist mit der Syncbox im Überwachungsraum verbunden. Wenn die Einrichtung des Geräts abgeschlossen ist, öffnen Sie die EEG-Aufzeichnungssoftware, indem Sie auf das Softwaresymbol auf dem Computerbildschirm klicken. Erstellen Sie einen Arbeitsbereich in der Aufnahmesoftware, indem Sie oben links im Fenster auf der Registerkarte Datei auf das Menü Neuer Arbeitsbereich klicken. Legen Sie einen Ordnerpfad fest, in dem die neuen Daten gespeichert werden, indem Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen klicken. Geben Sie den Datennamen in ein leeres Feld für Präfix ein, und geben Sie den Nummerierungsindex an, indem Sie eine Ziffer in die schwarzen Felder für Min. Zählergröße [Ziffern] und Aktuelle Nummer einfügen. Nachdem Sie sich vergewissert haben, dass der Dateiname unter Nächster Ergebnisdateiname korrekt angezeigt wird, klicken Sie auf Weiter. Scannen Sie den Verstärker, indem Sie oben links im erstellten Fenster auf die Schaltfläche Nach Verstärker suchen klicken. Richten Sie geeignete Parameter ein, einschließlich Abtastraten und niedriger und hoher Grenzfrequenzen für die Aufnahme, indem Sie die entsprechenden Optionen auswählen, die für Abtastrate, niedrige Grenzfrequenz und hohe Grenzfrequenz aufgeführt sind (siehe Abbildung 5).HINWEIS: Die Abtastrate ist auf 5.000 Hz eingestellt, um die Verlaufsartefakte vom Scanner ausreichend abzutasten . Ein niedriger Cutoff von 10 s wird eingefügt, um eine Gleichstromsättigung (DC) zu verhindern (die Zeiteinheit wird in der Recorder-Software verwendet), und ein hoher Cutoff von 250 Hz wird eingestellt, um die Amplitude des Gradientenartefakts vor dem Eintritt in den Analog-Digital-Wandler zu begrenzen. Stellen Sie die Scannerparameter für das fMRT ein.HINWEIS: Eine mögliche Einstellung für die fMRT-BOLD-Erfassung im Ruhezustand ist eine echoplanare Sequenz (TR/TE = 1360/29 ms, Flip-Winkel = 65, 54 Schichten, die das gesamte Gehirn abdecken, Sichtfeld = 260 mm x 260 mm, Auflösung = 2,5 mm isotrope Voxel). Die Details der fMRT-Einstellungen können je nach Ziel der Aufnahme variiert werden. Schalten Sie die Heliumpumpe des Scanners aus, um das Einbringen von Artefakten in das EEG-Signal weiter zu reduzieren.Anmerkungen: Das Ausschalten der Heliumpumpe kann zu einem Verlust von flüssigem Helium oder zu einem Anstieg der Abschirmtemperatur führen. Es wird daher dringend empfohlen, sich beim Hersteller des Scanners zu erkundigen, ob das Ausschalten des Heliumkompressors für sein MRT-Scansystem nicht übermäßig schädlich ist. Bringen Sie den Patienten in das Scan-Wartezimmer. Erklären Sie dem Patienten das Aufnahmeverfahren.HINWEIS: Es wird empfohlen, die gesamte Einrichtung des Aufnahmegeräts vor der Ankunft des Patienten abzuschließen. Reinigen Sie den Rücken des Patienten, direkt unter der linken Schulter des Patienten, wo die Elektrokardiogramm-Elektrode (EKG) platziert wird. Tragen Sie ein abrasives Elektrolytgel auf die EKG-Elektrode auf und platzieren Sie es auf der linken Rückseite des Patienten.Anmerkungen: Die Länge dieses Kabels ist kurz, daher ziehen Sie beim Platzieren der EKG-Leitung nicht stark oder legen Sie sie zu tief auf die Rückseite. Ca. 5 cm unterhalb der Schulter sind akzeptabel. Die EKG-Elektrode befindet sich auf der Rückseite, um Bewegungsartefakte zu minimieren. Bringen Sie Klebeband um die EKG-Leitung und das Kabel an, um Scanartefakte während der Aufzeichnung zu minimieren. Trennen Sie den EEG-Kabelbaum und verbinden Sie die EEG-Kabelabzweige mit der Schnittstellenbox (Abbildung 4B). Transportieren Sie den Patienten in den Scanraum. Legen Sie den Patienten mit dem Kopf in der offenen unteren Hälfte der Kopfspule auf den Scantisch.VORSICHT: Alle metall- oder MR-empfindlichen Komponenten müssen vom Motiv entfernt werden.Anmerkungen: Stützen Sie den Rücken des Patienten im Liegen. Setzen Sie Ohrstöpsel auf, um das Rauschen des Scanners zu reduzieren. Legen Sie ein Kissen um den Kopf des Patienten, um Kopfbewegungsartefakte zu minimieren. Schließen Sie die obere Hälfte der Kopfspule an, um die “Vogelkäfig”-Spule um den Kopf des Patienten zu schließen. Stellen Sie die Betthöhe ein. Schließen Sie die Schnittstellenbox an den Verstärker an (Abbildung 4C).Anmerkungen: Klebeband wird auch auf die Kabel von der Schnittstellenbox aufgebracht, um Scan-Artefakte zu minimieren (weiße Folie in Abbildung 4B). Legen Sie die MR-sicheren Sandsäcke um die Kabel, um die MR-Artefakte während der Aufzeichnung zu minimieren (Abbildung 4C). Sobald alle Einstellungen im Scanraum abgeschlossen sind, wechseln Sie in den Überwachungsraum. Kommunizieren Sie mit dem Patienten über ein Mikrofon im Überwachungsraum und erklären Sie, dass zusätzliche Schritte zum Einstellen der Softwareeinstellungen durchgeführt werden.HINWEIS: Die Experimentatoren können über eingebaute Lautsprecher im Scanraum und ein Mikrofon im Überwachungsraum kommunizieren. Überprüfen Sie die Impedanz der EEG-Elektroden, indem Sie auf die Schaltfläche Impedanzprüfung oben links im Fenster der Aufzeichnungssoftware klicken, das auf dem Computer geöffnet ist. Bestätigen Sie dem Patienten, dass er für die Aufnahme bereit ist.HINWEIS: Während der Aufzeichnung überwachen die Experimentatoren den Zustand des Patienten durch eine Videokamera im Scanraum und kommunizieren über das Mikrofon im Überwachungsraum. Starten Sie die EEG-Aufzeichnung, indem Sie auf die Schaltfläche ” Abspielen” oben links in der Aufzeichnungssoftware klicken. Führen Sie den fMRT-Aufnahmescan aus.VORSICHT: In jedem Fall, wenn der Patient über Beschwerden aufgrund der Aufnahmeumgebung, einschließlich Lärm, berichtet, sollte der Experimentator den Aufzeichnungsvorgang abbrechen. 4. Entfernung von EEG-Artefakten HINWEIS: Die folgenden Beschreibungen enthalten detaillierte Schritte zum Entfernen der Scanner-Artefakte auf den EEG-Daten, die aus den gleichzeitigen EEG-fMRT-Aufzeichnungen stammen. Abbildung 6 zeigt die Verarbeitungspipeline mit repräsentativen Beispielen. Öffnen Sie die EEG-Analyse-Software. Wenden Sie die MR-Artefaktkorrektur an.Klicken Sie auf den Reiter Transformationen > Spezielle Signalverarbeitung > MR-Korrektur . Wenn ein kleines Fenster generiert wird, wählen Sie Marker verwenden, wählen Sie ein Triggersignal vom Scanner aus und klicken Sie auf Weiter.HINWEIS: Dieser Schritt zeigt ein Triggersignal vom Scanner an und verwendet es als Referenz, um die MR-Artefakte zu entfernen. Wählen Sie die Optionen Interleaved und Based on Time , geben Sie die Zeitinformationen des Triggersignals ein und klicken Sie auf Weiter.HINWEIS: In den erfassten Daten ist V1 das Triggersignal, und die folgenden Werte können basierend auf den V1-Triggerintervallen eingefügt werden: start [ms]: -2; Ende [ms]: 1.358; und Dauer [ms]: 1.360. Die Bezeichnung des Auslösesignals und seine detaillierte Einstellung können je nach Konfiguration des Scanners variiert werden. Aktivieren Sie im folgenden Fenster die Option Baselinekorrektur für Durchschnitt aktivieren, und deaktivieren Sie die Option Baseline über das gesamte Artefakt berechnen. Fügen Sie die Werte Start [ms] und End [ms] ein. Wählen Sie Gleitende Durchschnittsberechnung verwenden aus.HINWEIS: Auf diese Weise kann die Grundlinie basierend auf einem Schiebefenster korrigiert werden. Geben Sie die Gesamtzahl der Intervalle für den gleitenden Durchschnitt ein, aktivieren Sie die Option Gemeinsame Verwendung aller Kanäle für fehlerhafte Intervalle und Korrektur und klicken Sie auf Weiter.HINWEIS: Die Gesamtzahl der Intervalle für den gleitenden Durchschnitt kann 21 betragen. Wählen Sie Alle Kanäle für Korrektur verwenden und klicken Sie auf Weiter. Aktivieren Sie Downsampling durchführen und wählen Sie 500 für Neue Frequenz [Hz]. Aktivieren Sie Tiefpassfilter anwenden und wählen Sie FIR-Filter verwenden, geben Sie 70 für Grenzfrequenz [Hz] ein und klicken Sie dann auf Weiter. Wenn alle Einstellungen abgeschlossen sind, wählen Sie eine Option ” Korrigierte Daten speichern ” aus und klicken Sie dann auf “Fertig stellen”.HINWEIS: Daten unkomprimiert in Verlaufsdatei speichern kann als Option ” Korrigierte Daten speichern” ausgewählt werden. Je nach Verwendungszweck können verschiedene Optionen in Betracht gezogen werden. Nachdem Sie auf Fertig stellen geklickt haben, erscheint in der Mitte ein kleines Fenster zur Korrektur von Scanner-Artefakten , das den Bearbeitungsstatus anzeigt. Dieser MR-Korrekturprozess kann je nach Größe der EEG-Daten einige Zeit in Anspruch nehmen. Wenden Sie die DC-Entfernung durch einen Hochpassfilter an. Klicken Sie auf die Registerkarte Transformation > Datenfilterung > IIR-Filter. Aktivieren Sie in einem neu generierten Fenster unter Low Cutoff die Option Aktiviert. Geben Sie eine Grenzfrequenz [Hz] von 0,5 ein, wählen Sie den Filter Reihenfolge als 2 und klicken Sie dann auf OK. Entfernen Sie kardioballistische Artefakte.Klicken Sie auf den Reiter Transformationen > Spezielle Signalverarbeitung > CB-Korrektur . Wählen Sie in dem Fenster, das sich anschließend öffnet, die Option Peak-Erkennung verwenden und aktivieren Sie den halbautomatischen Modus. Geben Sie im Abschnitt Search Pulse Template (Suchimpulsvorlage) Start[s] als 60 und Länge[n] als 20 ein. Aktivieren Sie die Option Vorlage gefunden markieren und stellen Sie sicher, dass der entsprechende EKG-Kanal ausgewählt ist. Geben Sie die richtigen Parameter für Pulsfrequenz und Korrelation und Amplitude ein, fügen Sie R ein, um Impulse mit R-Peak-Markern zu markieren, und klicken Sie dann auf Weiter.HINWEIS: Der empfohlene Wert für die Pulsfrequenz [ms] beträgt 1000 ± 400 und die Pulsfrequenz [bpm] beträgt mindestens 43 und maximal 100. Die spezifischen Werte für die Pulsfrequenz hängen von den EKG-Bereichen des Probanden ab. Darüber hinaus kann der Korrelations-Trigger-Pegel auf 0,6 und der Amplituden-Trigger-Pegel auf mindestens 0,3 und maximal 1,4 festgelegt werden. Aktivieren Sie die Option Ganze Daten verwenden, um die Zeitverzögerung zu berechnen. Geben Sie die Gesamtzahl der Impulsintervalle ein, die für den Mittelwert verwendet wurden.HINWEIS: Die Gesamtzahl der für den Durchschnitt verwendeten Impulsintervalle kann auf 21 festgelegt werden. Verschieben Sie unter Richtige Folgekanäle alle EEG-Kanäle mit Ausnahme des EKG-Kanals in die rechte Spalte, und klicken Sie dann auf Weiter. Wählen Sie auf der nächsten Seite eine Option “Korrigierte Daten speichern ” wie gewünscht aus. Klicken Sie auf Fertig stellen.HINWEIS: Sobald Sie auf Fertig stellen klicken, wird auf der rechten Seite der Software ein Fenster CB-Korrektur-Interaktiver Modus angezeigt. Wischen Sie über die Zeitachse am unteren Rand der Navigationsleiste und überprüfen Sie, wo das Basis-Vorlagen-EKG mit einem blau schattierten Kästchen hervorgehoben ist. Vergewissern Sie sich, dass die Basisschablone des EKGs korrekt markiert ist.HINWEIS: Durch Doppelklicken auf den Namen des EKG-Kanals wird nur der EKG-Kanal zur Überprüfung angezeigt. Erwägen Sie eine manuelle Anpassung des Peaks oder des Intervalls nach Bedarf. Im Fenster CB-Korrektur-Interaktiver Modus auf der rechten Seite der Software werden EKGs mit abnormalen Mustern in sequenzieller Reihenfolge in einem Tabellenformat aufgelistet. Diese sind in der EKG-Kurve als rote vertikale Linien gekennzeichnet. Überprüfen Sie im Fenster CB-Korrektur-Interaktiver Modus jedes markierte EKG durch Doppelklick auf die entsprechende Zeile in der Tabelle. Passen Sie die erkannten Spitzenpositionen nach Bedarf an, indem Sie die roten vertikalen Linien verschieben. Sobald alle erkannten EKGs überprüft wurden, klicken Sie auf Fertig stellen.HINWEIS: Der Kanal enthält zunächst nur rote und grüne Markierungen. Die grünen Marker zeigen gute Detektionen an, während die roten Marker potenzielle Pulsspitzen anzeigen, die nicht alle erforderlichen Bedingungen erfüllen. Die roten Markierungen ändern sich gelb, nachdem Sie sie manuell geändert haben. Bei der Korrektur der abnormen EKGs ist es wichtig zu berücksichtigen, dass jeder Peak-Ort und das Zeitintervall jedes EKGs konsistent sein sollten. Wenden Sie Powerline- und Wechselstrom-Rauschunterdrückung (AC) durch einen Notch-Filter an. Klicken Sie auf die Registerkarte Transformation > Datenfilterung > IIR-Filter. Aktivieren Sie im sich öffnenden Fenster Notch Enabled, wählen Sie Frequenz [Hz] und klicken Sie dann auf OK.HINWEIS: Für die Frequenzauswahl können je nach Land, in dem die Aufnahme durchgeführt wird, entweder 50 oder 60 Hz gewählt werden. Der Notch-Filter wird im letzten Schritt angewendet, um für die EKG-Detektion von Vorteil zu sein, und diese Filteranwendung bietet den Komfort einer klinischen EEG-Überprüfung.

Representative Results

Wenn ein Patient in die EMU aufgenommen wird, werden gleichzeitig ein Kopfhaut-EEG und ein Video aufgezeichnet. Ein Zweck der EEG-Überwachung durch einen Neurologen besteht darin, epileptiforme Entladungen zu untersuchen, die möglicherweise die Lokalisation des Anfallsbeginns beeinflussen können. Wenn eine außergewöhnliche Dynamik bestimmter EEG-Kanäle unterschieden wird, können die Elektrodenpositionen mit der Anfallslokalisation in Verbindung gebracht werden. Während der interiktalen Periode werden interiktale epileptiforme Entladungen (IEDs), einschließlich Spikes und scharfe Wellen, traditionell als Marker für Bereiche mit Epileptogenität angesehen. Des Weiteren können die gewonnenen Aufnahmen von interiktalen EEG-fMRT-Daten vorteilhaft sein, um die Anfälle zu verstehen und zu lokalisieren. Um dieses EEG-fMRT-Aufzeichnungs- und EEG-Verarbeitungsprotokoll zu validieren, bewerten wir die Qualität des EEGs, indem wir das nachbearbeitete EEG mit dem aus der EMU vergleichen, und wir bestätigen, dass in beiden Fällen die gleiche unterscheidbare EEG-Charakteristik beobachtet wird. Eine fokale langsame Delta-Aktivität deutet typischerweise auf eine zugrunde liegende strukturelle Hirnläsion oder einen Bereich hin, in dem die Neuronen nicht wie erwartet funktionieren, was häufig nach Schlaganfällen, Kopfverletzungen, Hirninfektionen oder Demenz beobachtet wird. Es ist jedoch nicht ungewöhnlich, dass Patienten mit fokaler Epilepsie eine fokale Delta-Aktivität in der Nähe oder an der Stelle ihrer epileptogenen Zone zeigen. Darüber hinaus kann die fokale Delta-Aktivität, obwohl sie weniger spezifisch ist als IEDs, eine lokalisierte strukturelle Pathologie spezifizieren, die dem Anfallsbeginn bei Epilepsie entspricht12. Darüber hinaus entsprechen fokale interiktale langsame Wellen in EEGs einer fokalen BOLD-Aktivierung in der fMRT, die dem epileptogenen Bereich bei Patienten mit partieller Epilepsie entspricht13. Es ist bemerkenswert, dass bei der Epilepsie des Temporallappens manchmal eine Art von Delta-Aktivität vorliegt, die als temporales intermittierendes rhythmisches Delta (TIRDA) bezeichnet wird und als IED-Äquivalent angesehen wird14. Im Gegensatz dazu wird das temporale intermittierende polymorphe Delta (TIPDA) nicht als IED-Äquivalent angesehen15. In den verarbeiteten EEG-Daten sind deutliche fokale linke temporale langsame Wellen (TIPDA) vorhanden, die aus dem an der EMU aufgezeichneten EEG beobachtet werden (Abbildung 7). Obwohl diese Delta-Aktivität kein IED-Äquivalent ist, deutet sie auf eine linkstemporale neuronale Dysfunktion hin. Abbildung 1: Ein Beispiel für 32 Elektrodenauswahlen für die simultane EEG-fMRT-Aufzeichnung. In der Klinik werden üblicherweise 21 Kanäle für die EEG-Überwachung in Betracht gezogen. Um eine Mindestanzahl von Elektroden für die Durchführung von EEG-Source-Imaging (ESI) zu erreichen, sind 11 zusätzliche Kanäle enthalten, um den Kopf vollständig abzudecken. Alle Elektroden sind Goldbecher, um MR-Effekte zu vermeiden. In der Abbildung werden verschiedene Farben verwendet, um verschiedene Elektroden zu unterscheiden, und die Farben stimmen mit den physischen Kabelfarben überein. Jedes rechteckige Kästchen im unteren Bereich zeigt eine Verbindung an, die an einen Kabelbaum angeschlossen werden soll, der für die Aufnahme an einen Verstärker angeschlossen wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 2: Platzierung der Elektroden. (A) Platzierung der Elektroden auf der Kopfhaut des Patienten und (B) Anordnung der Kabelverbindungen. Die linken Bilder in (A) und (B) bieten eine Ansicht von oben nach vorne, und die rechten Bilder zeigen eine Ansicht des Patienten von der linken Seite. Die roten Pfeile in (B) zeigen die Platzierung der Mullbinden an. Dies hilft, Bildartefakte zu vermeiden. Die blau eingekreisten Bereiche in (B) zeigen, wie die Kabelabzweige angeordnet sind. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 3: Geräteanschluss im Überwachungsraum . (A) Eine Übersicht über den USB 2-Adapter, die Syncbox und den Triggerbox-Anschluss. Detailliertes Bild von (B) den USB-2-Adapter und den Syncbox-Kabelverbindungen, (C) die Syncbox und die Glasfaserkabelverbindung sowie (D) die Kabelverbindungen in der Triggerbox. Die Sternmarkierungen auf (B), (C) und (D) zeigen die Position der USB-Kabel an, die an den Aufnahme-PC angeschlossen werden sollen. Eine schematische Darstellung des EEG-Aufzeichnungssystems und der erforderlichen Verbindungen zwischen der Hardware ist in Abbildung 1 in Mullinger et al.7 dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 4: Geräteanschluss im Scanraum . (A) Eine Übersicht über den Anschluss des EEG-Verstärkers im Scanner. (B) Gewickelte Kabel von der Schnittstellenbox zum Anschließen der EEG-Elektroden (das rote Kabel ist für die EKG-Messung). (C) Anschluss der Schnittstellenbox an den EEG-Verstärker und MR-sichere Sandsäcke zur Reduzierung von MR-Artefakten. (D) Anschluss des Verstärkers (oben) und der Batterie (unten) und Anschluss des Glasfaserkabels von der Syncbox im Überwachungsraum an den Verstärker. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 5: Screenshot der Arbeitsplatzeinstellungen in der EEG-Aufzeichnungssoftware. Die Anzahl der Kanäle und die Abtastrate können in den Verstärkereinstellungen eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Spezifikation jedes Kanals bei Bedarf durch Klicken auf die Tabelle unten geändert werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 6: Pipeline zur Entfernung von EEG-Artefakten mit repräsentativen Beispielen. Die rohen EEG-Kurven werden unten links angezeigt. Das untere mittlere Diagramm zeigt EEG-Spuren nach Anwendung der MR-Artefaktkorrektur und eines Hochpassfilters von 0,5 Hz auf das Roh-EEG. Das Diagramm unten rechts zeigt EEG-Kurven nach Anwendung der CB-Artefaktkorrektur und eines Notch-Filters von 60 Hz auf das verarbeitete EEG. Die EEG-Kurven werden im Common Ground-Modus angezeigt, um effektiv zu visualisieren, wie sich jeder Prozess auf jeden aufgezeichneten Kanal auswirkt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 7: Vergleich des verarbeiteten EEGs aus einer simultanen EEG-fMRT-Aufzeichnung (links) und einem EEG, das an der EMU aufgezeichnet wurde (rechts). Der rote Kreis zeigt fokale linke temporale langsame Wellen auf den gleichen Kanälen an. Die EEG-Kurven werden in einem Doppelbananenformat angezeigt, das traditionell in der Klinik betrachtet wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Discussion

Dieses experimentelle Protokoll ist einzigartig, da es einen reibungslosen Übergang von Patienten mit Epilepsie von der EMU in den Scanraum ermöglicht, so dass es in klinischen und Forschungsumgebungen eingesetzt werden kann. Die Verwendung von von der FDA zugelassenen bedingten MR-Elektroden ist ein wesentlicher Bestandteil sowohl für klinische Aufzeichnungen während der Zeit in der EMU als auch für den sicheren Transfer zur MRT, ohne dass die Kopfhautelektroden vom Patienten entfernt oder ausgetauscht werden müssen. Im Elektrotriebwagen sind die bedingten MR-Elektroden an einen Verstärker angeschlossen, um eine gleichzeitige Video- und EEG-Überwachung zu ermöglichen. Für EEG-fMRT-Aufnahmen können ein MR-bedingter EEG-Verstärker und ein MRT-Scanner mit einer 20-Kanal-Kopfspule verwendet werden, die die Größe des Elektrodensatzes und der Verbindungsdrähte aufnimmt. Es ist zu beachten, dass vor der Durchführung der simultanen EEG-fMRT-Aufzeichnungen bei Patienten mit Epilepsie ein Testlauf mit einem gesunden Probanden dringend empfohlen wird, um die ordnungsgemäße Funktion aller Geräte zu bestätigen und sich mit jedem erforderlichen Schritt vertraut zu machen.

Darüber hinaus spielen auch die konkrete Organisation des Teams und die sorgfältige Auswahl der Patienten eine wichtige Rolle in diesem Protokoll. Um sowohl für den klinischen als auch für den Forschungsbereich geeignet zu sein, ist ein strukturiertes Team aus Epileptologen, Pflegepersonal, EEG-Technologen und Ingenieuren erforderlich. Bei der Patientenauswahl müssen die oben aufgeführten Ein- und Ausschlusskriterien genau berücksichtigt werden.

Darüber hinaus ist es wichtig, darauf einzugehen, dass bei der Durchführung einer EEG-informierten fMRT-Analyse die Schlüsselmerkmale des EEGs eindeutig vorhanden sein müssen, um die entsprechenden BOLD-Änderungen in der fMRT zu steuern. Daher ist es wichtig, bei der Durchführung der EEG-fMRT-Aufzeichnung Patienten zu berücksichtigen, die zuvor Ziel-EEG-Merkmale gezeigt haben. Während der interiktalen Phase bei Patienten mit Epilepsie sind IEDs, die abnorm sind und auf ein epileptogenes Potenzial hindeuten, ein bekanntes EEG-Merkmal, das auf die BOLD-Veränderungen16 verweist, auch wenn das vorliegende Beispiel diesen Fall nicht einschließt. Bei der Bestimmung von IEDs in den interiktalen EEG-fMRT-Aufzeichnungen sollten die Experimentatoren Patienten mit häufigen IEDs (mindestens drei IEDs/Stunde) berücksichtigen, die durch ein Kopfhaut-EEG beobachtet werden, um ausreichende epileptiforme Entladungen während einer Scansitzung zu gewährleisten. Die Anzahl der IEDs kann aus der EEG-Überwachung im Elektrotriebwagen oder aus der IED-Frequenz ermittelt werden, die in den früheren EEG-Aufzeichnungen der Probanden zu sehen ist, falls vorhanden. Die gewonnenen Aufzeichnungen von interiktalen EEG-fMRT-Daten können zum Verständnis und möglicherweise zur Lokalisierung der Anfalls-Beginn-Zonebeitragen 17.

Sobald nach der Verarbeitung der Schritte zur Entfernung der Artefakte ein sauberes EEG vorliegt, kann eine weitere EEG-Analyse durchgeführt werden. Beispielsweise kann die EEG-Quellbildgebung (ESI) durch die Anwendung einer standardisierten niedrig aufgelösten elektromagnetischen Hirntomographie (sLORETA)18 gewonnen werden, um die entsprechende elektrische Aktivität des Gehirns auf der kortikalen Oberfläche abzuschätzen. Die geschätzten Quellen können durch Invertierung der berechneten Leitfeldmatrix auf der Grundlage der Kopf-, Außenschädel-, Innenschädel- und Kortexschichten erhalten werden, die aus der MRT des Patienten unter Verwendung der Randelementmethode19 erstellt wurden. Es gibt zahlreiche öffentlich zugängliche Toolboxen, um EEG-Quellbildgebung zu erhalten, und Brainstorm ist eine häufig verwendete MATLAB-basierte Toolbox20.

Wenn eine ESI mit dem verarbeiteten EEG in Betracht gezogen wird, müssen die Gesamtzahl der Elektroden und ihre Verteilung sorgfältig berücksichtigt werden, damit sie den gesamten Kopf angemessen abdecken können. Die Mindestanzahl der Elektroden, die für die Implementierung von ESI erforderlich sind, beträgt 32 Kanäle21,22, was mehr ist als die Standardanzahl von Elektroden, die in klinischen Umgebungen verwendet werden. Daher wird empfohlen, zusätzliche Kanäle einzubauen, um den gesamten Kopf mit angemessenem Abstand abzudecken. Die Kanalauswahl in dieser Studie umfasst 21 Kanäle, die in der Klinik konventionell für die EEG-Überwachung verwendet werden, und 11 zusätzliche Kanäle, um den Kopf vollständig abzudecken (Abbildung 1).

Hier verzichten wir auf Details der fMRT-Analyse, da dies außerhalb des Rahmens unserer Studie liegt. Eine mögliche Richtung ist jedoch die EEG-informierte fMRT-Analyse23. So kann z.B. die Entstehungszeit von IEDs als Ereignisauslöser gespeichert werden, um mit der fMRT zu korrelieren, was zu einer routinemäßigen ereignisbezogenen fMRT-Analyse führen kann. In diesem Fall kann eine verallgemeinerte lineare Modellanalyse verwendet werden, um die Hirnregionen zu finden, die zum Zeitpunkt der IEDs Veränderungen im fMRT-Signal aufweisen.

Wir weisen darauf hin, dass eine kürzlich veröffentlichte Studie10 gezeigt hat, dass es möglich ist, ein Kohledrahtschlaufensystem zu verwenden, wenn eine robustere Technik zur Entfernung von Artefakten erforderlich ist16. Wir möchten jedoch darauf hinweisen, dass die Integration des Kohlenstoffdrahtschleifensystems in unserem experimentellen Umfeld mit der MR-bedingten Elektrode noch nicht untersucht wurde.

Auch wenn sich diese Studie speziell auf die interiktale Phase der Epilepsie konzentriert, kann das eingeführte Protokoll für die simultane EEG-fMRT auf die iktale oder postiktale Periode erweitert werden. Es müssen jedoch bestimmte Überlegungen angestellt werden, wenn benutzerdefinierte Einstellungen in Betracht gezogen werden. Für die postiktale Phase ist ein wichtiges Anliegen, das uns bekannt ist, dass der Patient vor dem Transport zum MRT ein Benzodiazepin erhält. Was die Frequenzanalyse von EEGs betrifft, so wurde berichtet, dass Benzodiazepine nicht notwendigerweise die spezifischen Frequenzbänder 24,25 verändern, und im Falle bescheidener Veränderungen sind diese auf die somatosensorisch-motorische Region26 oder die Frontallappen27 beschränkt. Darüber hinaus zeigten die Delta-EEG-BOLD-Korrelationen in Bezug auf die simultane EEG-fMRT keine Veränderungen nach Benzodiazepin-Injektion im Vergleich zu einer Kontrolle mit Kochsalzinjektion27. Das BOLD-Signal wurde nur in den kleinen Bereichen des Gyrus Heschel und des zusätzlichen motorischen Bereichs verringert.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde teilweise vom College of Medicine, dem Vizepräsidenten für Forschung, UK HealthCare und dem Forschungsschwerpunkt an der University of Kentucky im Rahmen der College of Medicine Alliance Initiative und den Anschubfinanzierungen von Dr. Jihye Bae unterstützt, die vom Department of Electrical and Computer Engineering der University of Kentucky bereitgestellt wurden. Die Autoren danken den freiwilligen Teilnehmern für die Aufzeichnung und den Teammitgliedern der Epilepsy-Neuroimaging Research Alliance, insbesondere Dr. Brian Gold für die Leitung des Allianzteams, Dr. Sridhar Sunderam für die Forschungsbetreuung sowie Susan V. Hollar und Emily Ashcraft für die Patientenversorgung und das Management.

Materials

3T Magnetom Prisma fit MRI scanner Siemens Healthineers
Abralyt HiCl, 10 g. EASYCAP GmbH Conductive gel for ECG electrode.
BrainAmp MR plus 32-channel Brain Products GmbH S-BP-01300
BrainVision Analyzer Version 2.2.0.7383 Brain Products GmbH EEG analysis software.
BrainVision Interface Box 32 inputs Ives EEG Solutions, LLC BVI-32
BrainVision Recorder License with dongle Brain Products GmbH S-BP-170-3000
BrainVision Recorder Version 1.23.0003 Brain Products GmbH EEG recording software.
Collodion (non-flexible) Mavidon Glue to secure EEG electrodes.
Fiber Optic cable (30m one line) Brain Products GmbH S-BP-345-3020
Gold Cup Electrode set, 32 channel Ives EEG Solutions, LLC GCE-32 2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.
Gold Cup Electrodes Ives EEG Solutions, LLC GCE-EKG
Harness, 32 lead, reusable Ives EEG Solutions, LLC HAR-32 2+ items are recommended when managing multiple subjects with overlapped/close period of  Epilepsy Monitoring Unit (EMU) stay.
MR-sled kit including 100% and 75% length base plates, low profile (3 cm) block legs for each base plate, ramp, and strap systems as hand configured Brain Products GmbH BV-79123-PRISMA SKYRA
Natus NeuroWorks EEG Natus Software used for EEG monitoring at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).
Nuprep Skin Prep Gel Weaver and Co.
Passive starter set, including consumables (gel, syringes, dispensing tips, adhesive washers, etc.) to facilitate out of the box data acquisition Brain Products GmbH S-C-5303
SyncBox compl. Extension box for phase sync recordings Brain Products GmbH S-BP-02675 Syncbox
syngo MR XA30 Siemens Healthineers Software used for the MRI scanner.
Ten 20 Conductive Neurodiagnostic Electrode Paste Weaver and Co. Conductive gel for EEG electrodes.
TriggerBox Kit for BrainAmp Brain Products GmbH S-BP-110-9010 Triggerbox; This Kit allows to expand the trigger width from the scanner so that the trigger signal can be detected on the BrainVision Recorder properly. This kit may not be required depending on the characteristics of the trigger signal provided by the scanner.
Xltek EMU40EX amplifier Natus An amplifier used at the Epilepsy Monitoring Unit (EMU).
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Bae, J., Clay, J. L., Thapa, B. R., Powell, D., Turpin, H., Tasori Partovi, S., Ward-Mitchell, R., Krishnan, B., Koupparis, A., Bensalem Owen, M., Raslau, F. D. Equipment Setup and Artifact Removal for Simultaneous Electroencephalogram and Functional Magnetic Resonance Imaging for Clinical Review in Epilepsy. J. Vis. Exp. (196), e64919, doi:10.3791/64919 (2023).
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