てんかんの臨床レビューのための脳波と機能的磁気共鳴画像の同時診断のための機器のセットアップとアーチファクト除去

この研究は、ケンタッキー大学(英国)の治験審査委員会によって承認されたプロトコル#62050に準拠して実施されました。 1. 被験者募集 選択基準注: 次の条件をすべて満たす必要があります。難治性限局性てんかんと診断され、てんかん手術の評価の対象となる被験者が含まれます。 18〜60歳の被験者を含めます。 避妊法を使用する場合は、出産の可能性のある女性被験者を含めます。出産の可能性のない女性被験者(少なくとも2年間の閉経後、両側卵巣摘出術または卵管結紮術、完全子宮摘出術)を含む。注:標準治療に従って、EMUに入院すると、出産の可能性のある女性に対して妊娠検査が行われます。 難治性限局性てんかんの診断または発作の特徴付けのためにEMUへの入院が予定されている被験者を含めます。 除外基準重度の閉所恐怖症の被験者を除外します。 医療機器または金属が埋め込まれている被験者は、通常はMRIを受ける資格がなく、スキャン前にMR技術者によって定期的にチェックされます。 妊娠中または授乳中の被験者を除外します。 既知の医学的または精神医学的状態の被験者を除外する 治験責任医師の意見では、この研究に参加する被験者の能力を危険にさらすか、危険にさらす可能性がある、または信頼できる参加を損なう可能性があります 研究。 注:患者がEMUに入院すると、この研究に参加するための同意書に患者が同意した後、次の手順に従います。 2. 電極の配置 10-20システムに基づいて、患者の頭皮の電極位置をマークします。手記： 図 1 32個の電極の1つの選択を示す。頭の上部中央を通過して鼻からインイオンまで測定テープを配置して、頭皮の患者の頭の中心線を測定してメモします(測定A:矢状面)。 小節Aの50%を鼻から鼻までマークします。このマークは、電極のCz位置を示します。 ナションから指示されたCzまでの メジャーA の10%をマークします。このマークは、電極の Fpz 位置を示します。 イニオンから示されたCzまでの メジャーA の10%をマークします。このマークは、電極の Oz 位置を示します。 示されたCzからFpzまでの メジャーA の20%をマークします。このマークは、電極の Fz 位置を示します。 示されたCzからOzまでの メジャーA の20%をマークします。このマークは、電極の Pz 位置を示します。 頭の上部中央を通過して、左耳介前点から右耳介前点までの患者の頭を測定し、メモします(測定B:冠状面)。 メジャーBの50%をマークし、この位置が指定されたCz位置と重なっていることを確認します。 左耳介前点からCzまで 小節B の10%をマークします。このマークは、電極の T3 位置を示します。 右耳介前点からCzまでの 小節B の10%をマークします。このマークは、電極の T4 位置を示します。 示されたCzからT3までの メジャーB の20%をマークします。このマークは、電極の C3 位置を示します。 示されたCzからT4までの メジャーB の20%をマークします。このマークは、電極の C4 位置を示します。 マークされたFpzとOzを通過して患者の頭の周囲を測定し、記録します(測定C:横面)。 Fpzから左右にメジャーCの10%をマークします。これらのマークは、それぞれ電極のFp1とFp2の位置を示します。 OzからメジャーCの左右に10%をマークします。これらのマークは、それぞれ電極のO1とO2の位置を示します。 メジャーCの20%をFp1から左に、Fp2から右にマークします。これらのマークは、それぞれ電極のF7とF8の位置を示します。 コロナ面のF7とF8からの距離を測定してメモします(測定D:コロナ面)。 メジャーDの50%をマークし、前に示したFzが重なっていることを確認します。 メジャーDの25%をF7からFzに向かって、およびF8からFzまでマークします。これらのマークは、それぞれ電極のF3とF4の位置を示します。 ナシオンからFp1とO1を通過するイニオンまでの距離を測定します。測定値の50%が前述のC3と重複していることを確認します。 ナションからFp2とO2を通過するイニオンまでの距離を測定します。測定値の50%が前述のC4と重複していることを確認します。注:同様に、T5、P3、P4、およびT6を含む側頭葉および頭頂葉の電極位置にマークを付けることができます。 さらに、TP9、TP10、FT9、FT10などの追加の電極位置は、10〜20システムの電極分布からの相対距離に基づいてマークできます。電極の数とその分布は、将来の分析と研究の焦点に基づいて決定できます。 ガーゼの皮膚準備ジェルを使用して患者の頭皮をきれいにします。 1つの電極カップに導電性ペーストを置きます。電極のケーブルのチャネル名に従って、患者の頭皮に電極を配置します。注:脳波-fMRIの同時記録には、MR条件付き電極を使用する必要があり、EMUでは食品医薬品局(FDA)承認の電極が提案されています。 すべての電極について、患者の頭皮にゲルと電極を配置することを繰り返します(ステップ2.3)(図2A)。注意: MR条件付き電極に接続されているケーブルは、MRアーチファクトを最小限に抑えるために、接続接合部に対して比較的短くなっています。したがって、電極を配置するときは、電極の位置を考慮し、ケーブルを適切に整理できるように慎重に配置してください。さらに、ワイヤーにループがないことを確認してください, スキャナー内で熱や火傷を発生する可能性があるため. ガーゼの接着剤を使用して、すべての電極を患者の頭皮に接着します。すべての電極ケーブルを配置し、被験者の頭の中央にガーゼのパッドを配置して、ケーブル接合部を頭皮から遠くに配置します(図2B、赤い矢印)。注意: これは、イメージングアーティファクトを回避するための重要なステップです。 すべてのケーブル接合部を粘着性の包帯ラップで包みます( 図2Bの青い楕円)。注意: この手順は、録音中に接続を保護するために推奨されます。 弾性ヘッドカバーを配置して、すべての電極を固定します。電極に接続されているハーネスをアンプに接続します。ビデオ録画と同期してEEGの監視を開始します。 3. 脳波-fMRI記録 注:EEG-fMRI記録には、EMU入院の開始時に配置されたMR条件付き電極とともにMR条件付き脳波記録システムが使用されます。 監視室で、USB 2アダプターをトリガーボックスキットにケーブルで接続します( 図3Aの太い白いケーブル)。注意: USB 2アダプターを使用すると、他のハードウェアをコンピューターとインターフェースでき、トリガーボックスキットを使用して、スキャナーから生成されたトリガー信号を操作してEEG記録ソフトウェアで検出します。 Syncbox をケーブルで USB 2 アダプターに接続します ( 図 3B の太い黒いケーブル)。注意: Syncboxの役割は、からのクロック信号を同期することです ampリファイアとスキャナーの勾配スイッチングシステム。 監視室で、光ファイバーケーブルの一方の端をシンクボックスに接続し(図3C 左)、もう一方の端をスキャン室に接続されたトンネルに通します。 USB 2アダプターからレコーディング・コンピューターにUSBポート・ケーブルを接続します(図3Bのスターマーク)。SyncboxからレコーディングコンピュータにUSBポートケーブルを接続します( 図3Cのスターマーク)。トリガーボックスからレコーディングコンピューターにUSBポートケーブルを接続します( 図3Dのスターマーク)。ソフトウェアライセンスドングルをレコーディングコンピュータに接続します。メモ: 使用される USB ポートは全部で 4 つあります。マルチUSBポートがあると、それらすべてを管理するのに役立ちます。 スキャナー内にMRスレッドキットと一緒にEEG記録アンプをセットアップします。注意: 金属またはMRに敏感なコンポーネントは、実験者から取り外す必要があります。実験者は、MRIスキャンルームで記録を行うために適切なトレーニングを完了する必要があります。注意: 完全に充電することをお勧めします amp録音を行う前に、リファイアのバッテリー。 スキャンルームの光ファイバーケーブルの端をアンプの背面に接続し(図4D)、アンプの電源を入れます。注意: 光ファイバーケーブルのもう一方の端は、監視室のシンクボックスに接続されています。 機器のセットアップが完了したら、コンピューター画面のソフトウェアアイコンをクリックしてEEG記録ソフトウェアを開きます。ウィンドウの左上にある[ファイル]タブの下にある[新しいワークスペース]メニューをクリックして、録音ソフトウェアでワークスペースを作成します。 [ 参照 ]ボタンをクリックして、新しいデータを保存するフォルダーパスを設定します。 [プレフィックス] の空白のボックスにデータ名を挿入し、[最小カウンター サイズ [桁数] と [現在の番号] の黒いボックスに数字を挿入して番号付けインデックスを指定します。 [ 次の結果のファイル名] にファイル名が正しく表示されていることを確認したら、[ 次へ] をクリックします。 をクリックしてアンプをスキャンします amp作成されたウィンドウの左上にある[アンプのスキャン]ボタンをクリックします。サンプリングレート、ローカットオフ、ハイカットオフにリストされている適切なオプションを選択して、サンプリングレートや録音用の低カットオフ周波数と高カットオフ周波数などの適切なパラメーターを設定します(図5を参照)。注意: サンプリング レート は、スキャナーからのグラデーションアーティファクトを十分にサンプリングするために5,000Hzに設定されています。直流(DC)飽和を防ぐために10秒の ロー カットオフが挿入され(レコーダーソフトウェアでは時間単位が使用されます)、250Hzの ハイカットオフ が設定されて、アナログ-デジタルコンバーターに入る前に勾配アーチファクト振幅を制限します。 fMRIのスキャナーパラメータを設定します。注:可能な安静状態のfMRI BOLD取得設定は、エコー平面シーケンス(TR / TE = 1360/29 ms、フリップ角度= 65、脳全体をカバーする54スライス、視野= 260 mm x 260 mm、解像度= 2.5 mm等方性ボクセル)です。fMRI設定の詳細は、記録の目的に応じて変えることができます。 スキャナーのヘリウムポンプのスイッチを切って、EEG信号へのアーチファクトの導入をさらに減らします。注意: ヘリウムポンプをオフにすると、液体ヘリウムの損失やシールド温度の上昇が発生する可能性があります。したがって、スキャナーベンダーに確認して、ヘリウムコンプレッサーをオフにすることがMRIスキャンシステムに過度に有害ではないかどうかを確認することを強くお勧めします。 患者をスキャン待合室に移動します。患者に記録手順を説明します。注意: 患者が到着する前に、すべての録音機器のセットアップを完了することをお勧めします。 心電図(ECG)リードが配置される患者の左肩の真下にある患者の背中をきれいにします。ECGリードに研磨電解質ゲルを塗布し、患者の左側の背面に置きます。注意: このケーブルの長さは短いため、ECGリードを配置するときは、強く引っ張ったり、背面を低くしすぎたりしないでください。肩から約5 cm下が許容されます。ECGリードは、動くアーティファクトを最小限に抑えるために背面に配置されています。 ECGリードとケーブルの周りに粘着テープを貼って、記録中のスキャンアーティファクトを最小限に抑えます。EEGハーネスを外し、EEGケーブルジャンクションをインターフェースボックスに接続します(図4B)。 患者をスキャンルームに搬送します。ヘッドコイルの開いた下半分に頭を置いて、患者をスキャンテーブルに置きます。注意: 金属またはMRに敏感なコンポーネントは、被験者から取り除く必要があります。注意: 横になるときは、患者の背中を支えてください。 耳栓をして、スキャナーのノイズを減らします。患者の頭の周りにクッションを適用して、頭の動きのアーチファクトを最小限に抑えます。 ヘッドコイルの上半分を接続して、患者の頭の周りの「鳥かご」コイルを閉じます。ベッドの高さを調整します。インターフェースボックスをアンプに接続します(図4C)。メモ: インタフェースボックスからのケーブルには、スキャンアーチファクトを最小限に抑えるために粘着テープも貼られています( 図4Bの白いラップ)。 記録中のMRアーティファクトを最小限に抑えるために、ケーブルの周りにMRセーフ土嚢を配置します(図4C)。スキャンルームの設定がすべて完了したら、監視室に移動します。 監視室のマイクを介して患者と通信し、ソフトウェア設定を設定するための追加の手順が実行されていることを説明します。注意: 実験者は、スキャンルームの内蔵スピーカーとモニタリングルームのマイクを介して通信できます。 コンピューターで開いた記録ソフトウェアウィンドウの左上にある [インピーダンスチェック ]ボタンをクリックして、EEG電極のインピーダンスを確認します。録音の準備ができていることを患者に確認します。注意: 記録中、実験者はスキャンルームのビデオカメラを介して患者の状態を監視し、モニタリングルームのマイクを介して通信します。 記録ソフトウェアの左上にある [再生 ]ボタンをクリックして、EEG記録を開始します。fMRI取得スキャンを実行します。注意: いずれの場合も、患者がノイズを含む記録環境による不快感を報告した場合、実験者は記録手順を停止する必要があります。 4.脳波アーチファクト除去 注:以下の説明は、同時EEG-fMRI記録から得られたEEGデータのスキャナーアーチファクトを除去する方法の詳細な手順を示しています。 図 6 に、処理パイプラインとその代表的な例を示します。 脳波解析ソフトウェアを開きます。 MR アーティファクト修正を適用します。変換>特殊信号処理>MR補正タブをクリックします。小さなウィンドウが生成されたら、[マーカーを使用]を選択し、スキャナーからトリガー信号を選択して、[次へ]をクリックします。注意: この手順は、スキャナーからのトリガー信号を示し、MRアーティファクトを除去するための参照として使用します。 [ インターリーブ ]オプションと [時間に基づく ]オプションを選択し、トリガー信号の時間情報を挿入して、[ 次へ]をクリックします。注:取得したデータでは、V1はトリガー信号であり、V1トリガー間隔に基づいて次の値を挿入できます。終了 [ミリ秒]: 1,358;および期間[ミリ秒]:1,360。トリガー信号のラベルとその詳細設定は、スキャナーの構成に応じて変更できます。 次のウィンドウで、[ 平均のベースライン補正を有効にする ] をオンにし 、[成果物全体に対するベースラインの計算] をオフにします。 開始 [ミリ秒] と [終了 [ミリ秒] の値を挿入します。[ スライド平均計算を使用] を選択します。注:これにより、スライディングウィンドウに基づいてベースラインを修正できます。 スライディング平均の間隔の総数を挿入し、すべてのチャネルの共通使用で悪い間隔と修正を確認し、[次へ]をクリックします。注: スライディング平均の間隔の総数 は21にすることができます。 「 すべてのチャンネルを補正に使用」 を選択し、「 次へ」をクリックします。 [ダウンサンプリングを行う]にチェックを入れ、[新しい周波数[Hz]]に500を選択します。[ローパスフィルターの適用]をオンにして、[FIRフィルターの使用]を選択し、[カットオフ周波数[Hz]に70を挿入して、[次へ]をクリックします。 すべての設定が完了したら、[ 修正されたデータの保存 ]オプションを1つ選択し、[ 完了]をクリックします。注: [圧縮されていないデータを履歴ファイルに 保存] を [ 修正データの保存] オプションとして選択できます。目的に応じて、さまざまなオプションが検討される場合があります。 [完了]をクリックすると、中央に 小さな[スキャナーアーティファクト修正 ]ウィンドウが表示され、処理ステータスが表示されます。このMR補正プロセスは、EEGデータのサイズによっては、完了するまでに時間がかかる場合があります。 ハイパスフィルターによるDC除去を適用します。[変換>データ フィルタリング] > [IIR フィルタ] タブをクリックします。新しく生成されたウィンドウで、[低カットオフ] の下の [有効] をオンにします。0.5のカットオフ周波数[Hz]を挿入し、フィルターOrderを2として選択し、[OK]をクリックします。 心臓弾道アーティファクトを削除します。[変換]>[特殊信号処理]タブ>[CB補正]タブをクリックします。その後に開いたウィンドウで、[ピーク検出を使用]を選択し、[半自動モード]をオンにします。 [パルステンプレートの検索]セクションで、[開始]を60、[長さ]を20と入力します。[見つかったテンプレートをマーク]をチェックし、適切なECGチャネルが選択されていることを確認します。 脈拍数と相関および振幅の適切なパラメータを挿入し、RピークマーカーでパルスをマークするためのRを挿入し、[次へ]をクリックします。メモ: 脈拍数 [ms] の推奨値は 1000 ± 400 で、脈拍数 [bpm] は最小 43、最大 100 です。特定の脈拍数の値は、被験者のECG範囲によって異なります。さらに、相関トリガレベルは0.6、振幅トリガレベルは最小0.3、最大1.4に設定できます。 [ データ全体を使用] をオンにして時間遅延を計算します。 平均に使用されるパルス間隔の総数を挿入します。注意: 平均に使用されるパルス間隔の総数 は21に設定できます。 [正しいフォローチャネル]で、ECGチャネルを除くすべてのEEGチャネルを右側の列に移動し、[次へ]をクリックします。 次のページで、必要に応じて [ 修正されたデータの保存 ] オプションを 1 つ選択します。 [完了]をクリックします。注意: [完了 ]をクリックすると、ソフトウェアの右側に CB補正-インタラクティブモード ウィンドウが表示されます。 ナビゲーションバーの下部にある時間軸をスライドし、ベーステンプレートECGが青い影付きのボックスで強調表示されている場所を確認します。ECGの基本テンプレートが正しくマークされていることを確認します。注意: ECGチャネル名をダブルクリックすると、ECGチャネルのみがレビュー用に表示されます。必要に応じて、ピークまたは間隔を手動で調整することを検討してください。ソフトウェアの右側にある CB補正-インタラクティブモード ウィンドウには、異常なパターンを持つECGが表形式で順番にリストされています。これらは、ECGトレースに赤い垂直線として示されています。 CB補正-インタラクティブモードウィンドウで、表の対応する行をダブルクリックして、マークされた各ECGを確認します。必要に応じて、赤い縦線を移動して、検出されたピーク位置を調整します。検出されたすべてのECGを確認したら、[完了]をクリックします。メモ: チャネルには、最初は赤と緑のマーカーのみが含まれています。緑のマーカーは良好な検出を示し、赤いマーカーは必要なすべての条件を満たしていない潜在的なパルスピークを示します。赤いマーカーは、手動で変更した後、黄色に変わります。異常な心電図を矯正する際には、各ピーク位置と各心電図の時間間隔が一貫していることを考慮することが重要です。 ノッチフィルターによる電力線と交流(AC)ノイズ除去を適用します。[ 変換>データ フィルタリング] タブ> [IIR フィルタ ] タブをクリックします。開いたウィンドウで、[ ノッチ有効]をオンにし、[ 周波数[Hz]]を選択して、[ OK]をクリックします。注意: 周波数の選択には、録音が行われる国に応じて50Hzまたは60Hzのいずれかを選択できます。ノッチフィルターは、ECG検出に役立つように最後のステップで適用され、このフィルターアプリケーションは臨床EEGレビューの利便性を提供します。