הגדרת ציוד והסרת ממצאים לאלקטרואנצפלוגרם סימולטני והדמיית תהודה מגנטית תפקודית לסקירה קלינית באפילפסיה

מאמר זה מפרט הליכי הקלטה סימולטניים של אלקטרואנצפלוגרם והדמיית תהודה מגנטית תפקודית (EEG-fMRI) שניתן להשתמש בהם הן במסגרות קליניות והן במחקר. נהלי עיבוד EEG להסרת ממצאי הדמיה לסקירה קלינית כלולים גם כן. מחקר זה מתמקד בדוגמה של אפילפסיה במהלך תקופת הביניים.

אלקטרואנצפלוגרמה סימולטנית ודימות תהודה מגנטית תפקודי (EEG-fMRI) היא טכניקה משולבת ייחודית המספקת סינרגיה בהבנה ולוקליזציה של הופעת התקפים באפילפסיה. עם זאת, פרוטוקולים ניסיוניים מדווחים עבור רישומי EEG-fMRI אינם מתייחסים לפרטים על ביצוע הליכים כאלה על חולי אפילפסיה. בנוסף, פרוטוקולים אלה מוגבלים אך ורק להגדרות מחקר. כדי למלא את הפער בין ניטור חולים ביחידה לניטור אפילפסיה (EMU) לבין ביצוע מחקר עם חולה אפילפסיה, אנו מציגים פרוטוקול רישום EEG-fMRI ייחודי של אפילפסיה במהלך תקופת הביניים. השימוש בסט אלקטרודות מותנה MR, שיכול לשמש גם ב- EMU להקלטת EEG קרקפת בו זמנית והקלטת וידאו, מאפשר מעבר קל של הקלטות EEG מה- EMU לחדר הסריקה עבור הקלטות EEG-fMRI בו-זמנית. פרטים על הליכי ההקלטה באמצעות ערכת אלקטרודות מותנית MR ספציפית זו מסופקים. בנוסף, המחקר מסביר הליכי עיבוד EEG שלב אחר שלב כדי להסיר את ממצאי ההדמיה, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בהם לסקירה קלינית. פרוטוקול ניסויי זה מקדם תיקון לרישום EEG-fMRI קונבנציונלי לצורך ישימות משופרת הן בהגדרות קליניות (כלומר, EMU) והן במחקר. יתר על כן, פרוטוקול זה מספק את הפוטנציאל להרחיב את המודל הזה לרישומי EEG-fMRI פוסט-איקטליים בסביבה הקלינית.

אפילפסיה פוגעת בכמעט 70 מיליון אנשים ברחבי העולם¹. אחד מכל 150 אנשים עם אפילפסיה בשליטה גרועה נכנע למוות פתאומי ובלתי צפוי באפילפסיה (SUDEP) מדי שנה. יתר על כן, כ 30%-40% ממקרי האפילפסיה הם עקשנים לניהול רפואי². טיפול נוירוכירורגי בצורה של כריתה, ניתוק או נוירומודולציה יכול להיות אמצעי משנה חיים ומציל חיים עבור חולים עם אפילפסיה עקשנית.

אלקטרואנצפלוגרמה סימולטנית ודימות תהודה מגנטית תפקודי (EEG-fMRI) היא טכניקה משולבת ייחודית המודדת את פעילות המוח באופן לא פולשני, וסיפקה יתרונות להבנה ולמיקום של הופעת התקפים באפילפסיה 3,4,5,6. ניתן להשתמש ב-EEGs של הקרקפת כדי להצמיד ולמקם אזורי התפרצות של התקפים, אך יש להם רזולוציה מרחבית נמוכה יחסית בשל יכולות מוגבלות ביחס להערכת מקורות אפילפטוגנים עמוקים. בעוד של-fMRI יש רזולוציה מרחבית טובה בכל המוח, כולל באזורים עמוקים, fMRI לבדו אינו ספציפי להתקפים. עם זאת, EEG בקרקפת יכול ליידע את הפרשנות של אזורי הפעלה או נטרול של רמת חמצן בדם (BOLD) ב-fMRI, ובכך לייצר טכניקת fMRI ספציפית לאפילפסיה. לפיכך, יישום EEG-fMRI סימולטני יכול לשמש למיפוי תהליכים מרחביים-זמניים הרלוונטיים ללוקליזציה הן של "איפה" והן של "מתי" של אירועים אפילפטיים.

הסברים כיצד לבצע EEG-fMRI בו זמנית ניתנים במחקרים הקודמים 7,8,9,10. עם זאת, EEG-fMRI לא נוצל מספיק באפילפסיה, במיוחד במסגרות קליניות. קיים מחקר המספק הליך כללי לרישומי EEG-fMRI, רקע ודוגמאות לניתוח EEG אפשרי⁷. כמו כן, נערך מחקר המדגיש אינדוקציה היפנוטית יחד עם מדדי טמפרטורה ברישומי EEG-fMRI סימולטניים⁸. יתר על כן, מחקר EEG-fMRI מורחב להצגת שיטת דימות מקור EEG מרחבית-זמנית ומוגבלת ב-fMRI הוצע ^9,10. בנוסף, השימוש בלולאת תיל פחמן כדי להסיר ביעילות ממצאים מ- EEG-fMRI נחשב¹⁰. עם זאת, כל המחקרים הללו אינם נותנים מענה לאתגרים בביצוע מחקרי EEG-fMRI במסגרת מחקר קליני. בפרט, השימוש בכובע EEG מגביל את ההיתכנות של פרוטוקולים אלה במסגרות קליניות, וגם פרטים על ניהול המטופל חסרים. במחקר זה, אנו מספקים פרוטוקול רישום EEG-fMRI שניתן להשתמש בו הן במסגרות קליניות והן במסגרות מחקריות עבור חולים עם אפילפסיה. פרוטוקול ייחודי זה מאפשר מעבר קל של המטופל מיחידה לניטור אפילפסיה (EMU) לחדר הסריקה. בנוסף, הפרוטוקול מספק פוטנציאל להרחיב את יישומו לרישומי התקופה הפוסט-איקטלית עם חולי אפילפסיה. עבור EEG-fMRI, עיבוד לאחר עיבוד הוא שלב מכריע בהסרת ממצאים הנגרמים על ידי שיפועי MRI וממצאים פיזיולוגיים, כגון אלה הקשורים לדופק. לפיכך, אנו מספקים גם הליכים שלב אחר שלב להסרת ממצאי EEG באמצעות שיטת הסרת תבנית סטנדרטית¹¹ לסקירה קלינית.

מחקר זה בוצע בהתאם לפרוטוקול #62050, שאושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית באוניברסיטת קנטקי (בריטניה).

1. גיוס נושא

1. קריטריוני הכללה
   הערה: יש לעמוד בכל הקריטריונים הבאים.
   1. כלול נבדקים שאובחנו עם אפילפסיה מוקדית עקשנית וזכאים להערכת ניתוח אפילפסיה.
   2. כלול נבדקים בגילאי 18-60.
   3. כלול נבדקות עם פוטנציאל ללדת אם הן משתמשות באמצעי מניעה. כלול נבדקות ללא פוטנציאל ללדת (לאחר גיל המעבר במשך שנתיים לפחות, כריתת שחלות דו-צדדית או קשירת חצוצרות, כריתת רחם מלאה).
      הערה: על פי סטנדרט הטיפול, בדיקת הריון מבוצעת לנשים בעלות פוטנציאל לפוריות לאחר שהתקבלו ל- EMU.
   4. כלול נושאים המתוכננים להתקבל ל- EMU עם אבחנה של אפילפסיה מוקדית עקשנית או לאפיון התקפים.
2. קריטריוני אי-הכללה
   1. לא לכלול נושאים שיש להם קלסטרופוביה חמורה.
   2. אין לכלול נבדקים עם מכשירים רפואיים מושתלים או מתכת משובצת אשר בדרך כלל פוסלת אותם מלעבור MRI, אשר נבדק באופן שגרתי על ידי טכנולוג MR לפני כל סריקה.
   3. לא לכלול נבדקים בהריון או מניקות.
   4. אין לכלול נבדקים עם כל מצב רפואי או פסיכיאטרי ידוע אשר, לדעת החוקר, עלול לסכן או לסכן את יכולתו של הנבדק להשתתף במחקר זה, או יפגע בהשתתפות אמינה במחקר.

הערה: לאחר קבלת המטופל לטיפול נמרץ, לאחר הסכמת המטופל על טופס ההסכמה להשתתף במחקר זה, יבוצעו השלבים הבאים.

2. מיקום אלקטרודות

1. סמן מיקומי אלקטרודות על הקרקפת של המטופל, בהתבסס על מערכת 10-20.
   הערה: תרשים 1 מציג בחירה אחת של 32 אלקטרודות.
   1. מדדו ושימו לב לקו המרכזי של ראש המטופל בקרקפת על ידי הנחת סרט מדידה מהאף אל האינון על ידי העברת המרכז העליון של הראש (מידה A: מישור קשת).
   2. סמן 50% ממידה A מהאף לאיניון. סימן זה מציין את מיקום ה-Cz של האלקטרודה.
   3. סמן 10% ממידה A מהאף ל- Cz המסומן. סימן זה מציין את מיקום ה-Fpz של האלקטרודה.
   4. סמן 10% ממידה A מהאיניון ל- Cz המסומן. סימן זה מציין את מיקום עוז של האלקטרודה.
   5. סמן 20% ממידה A מה- Cz המצוין ל- Fpz. סימן זה מציין את מיקום Fz של האלקטרודה.
   6. סמן 20% ממידה א' מ- Cz המצוין לעוז. סימן זה מציין את מיקום ה-Pz של האלקטרודה.
   7. למדוד ולרשום את ראשו של המטופל מהנקודה הפרה-אוריקולרית השמאלית לנקודה הפרה-אוריקולרית הימנית על ידי העברת המרכז העליון של הראש (מידה B: מישור העטרה).
   8. סמן 50% ממידה B וודא שמיקום זה חופף למיקום Cz שצוין.
   9. סמן 10% ממידה B מהנקודה הפרה-אוריקולרית השמאלית ל-Cz. סימן זה מציין את מיקום T3 של האלקטרודה.
   10. סמן 10% ממידה B מהנקודה הפרה-אוריקולרית הימנית ל-Cz. סימן זה מציין את מיקום T4 של האלקטרודה.
   11. סמן 20% ממידה B מה- Cz המצוין ל- T3. סימן זה מציין את מיקום C3 של האלקטרודה.
   12. סמן 20% ממידה B מה- Cz המצוין ל- T4. סימן זה מציין את מיקום C4 של האלקטרודה.
   13. למדוד ולשים לב להיקף ראשו של המטופל על ידי מעבר דרך Fpz ו Oz מסומן (מידה C: מישור רוחבי).
   14. סמן 10% ממידה C שמאלה וימינה מ- Fpz. סימנים אלה מציינים את מיקומי Fp1 ו-Fp2 של האלקטרודה, בהתאמה.
   15. סמן 10% מידה ג' ימינה ושמאלה מעוז. סימנים אלה מציינים את מיקומי O1 ו-O2 של האלקטרודה, בהתאמה.
   16. סמן 20% ממידה C שמאלה מ- Fp1 וימינה מ- Fp2. סימנים אלה מציינים את מיקומי F7 ו-F8 של האלקטרודה, בהתאמה.
   17. מדדו ושימו לב למרחק מ-F7 ו-F8 במישור העטרה (מידה D: מישור העטרה).
   18. סמן 50% ממידה D, וודא שה- Fz שצוין קודם לכן חופף.
   19. סמן 25% ממידה D מ- F7 לכיוון Fz, ומ- F8 ל- Fz. סימנים אלה מציינים את מיקומי F3 ו-F4 של האלקטרודה, בהתאמה.
   20. מדוד את המרחק מהאף לאינון העובר דרך Fp1 ו- O1. ודא ש- 50% מהמידה חופפת ל- C3 שצוין קודם לכן.
   21. מדוד את המרחק מהאף לאינון העובר דרך Fp2 ו- O2. ודא ש- 50% מהמידה חופפת ל- C4 שצוין קודם לכן.
       הערה: באותו אופן ניתן לסמן מיקומי אלקטרודות באונה הרקתית ובאונה הקודקודית, כולל T5, P3, P4 ו-T6. בנוסף, ניתן לסמן כל מיקום אלקטרודה נוסף, כגון TP9, TP10, FT9 ו-FT10, בהתבסס על המרחק היחסי מהתפלגות האלקטרודות של מערכת 10-20. ניתן לקבוע את מספר האלקטרודות והתפלגויותיהן על סמך הניתוח הפרוספקטיבי ומיקוד המחקר.
2. נקו את הקרקפת של המטופל באמצעות ג'ל להכנת העור על גזה.
3. מניחים משחה מוליכה על אלקטרודה אחת. הניחו את האלקטרודה על הקרקפת של המטופל בעקבות שם התעלה על כבל האלקטרודה.
   הערה: עבור הקלטה סימולטנית של EEG-fMRI, נדרש להשתמש באלקטרודות מותנות של MR, ואלקטרודות שאושרו על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) מוצעות ב- EMU.
4. חזרו על הנחת הג'ל והאלקטרודות על הקרקפת של המטופל (שלב 2.3) עבור כל האלקטרודות (איור 2A).
   הערה: הכבלים המחוברים לאלקטרודות המותנות של MR קצרים יחסית לצומת החיבור כדי למזער את תוצרי ה- MR. לכן, בעת הצבת האלקטרודות, שקול את מיקומי האלקטרודות ומקם אותם בזהירות כך שהכבלים יכולים להיות מאורגנים היטב. בנוסף, ודא שאין לולאות על החוטים, שכן הם עלולים לייצר חום וכוויות בתוך הסורק.
5. יש להדביק את כל האלקטרודות לקרקפת של המטופל באמצעות דבק על גזה. סדרו את כל כבלי האלקטרודות ומקמו את צומת הכבלים הרחק מהקרקפת על-ידי הנחת רפידות גזה על מרכז ראשו של הנבדק (איור 2B, חיצים אדומים).
   הערה: זהו שלב קריטי למניעת תוצרי הדמיה.
6. עטפו את כל צמתי הכבלים בניילון חבישה נדבק מעצמו (אליפסות כחולות באיור 2B).
   הערה: שלב זה מוצע כדי לאבטח את החיבורים במהלך ההקלטה.
7. הניחו כיסוי ראש אלסטי כדי לאבטח את כל האלקטרודות. חברו את הרתמה, המחוברת לאלקטרודות, למגבר. התחל לנטר את ה- EEG שלהם באופן סינכרוני עם הקלטות וידאו.

3. הקלטת EEG-fMRI

הערה: עבור הקלטת EEG-fMRI, מערכת הקלטת EEG מותנית MR משמשת יחד עם אלקטרודות מותנות MR להציב בתחילת הכניסה EMU.

1. בחדר הניטור, חברו את מתאם USB 2 לערכת Triggerbox באמצעות כבל (כבל לבן עבה באיור 3A).
   הערה: מתאם USB 2 מאפשר ממשק חומרה אחרת עם מחשב, וערכת Triggerbox משמשת לטיפול באות ההדק המופק מהסורק כדי להזדהות בתוכנת ההקלטה EEG.
2. חברו את תיבת הסינכרון למתאם USB 2 באמצעות כבל (כבל שחור עבה באיור 3B).
   הערה: תפקיד Syncbox הוא לסנכרן את אותות השעון מהמגבר וממערכת מיתוג השיפוע של הסורק.
3. בחדר הניטור, חברו קצה אחד של כבל הסיב האופטי ל-Syncbox (איור 3C משמאל), והעבירו קצה אחר דרך מנהרה המחוברת לחדר הסריקה.
4. חברו כבל יציאת USB ממתאם USB 2 למחשב ההקלטה (סימן כוכב באיור 3B). חבר כבל יציאת USB מתיבת הסינכרון למחשב ההקלטה (סימן כוכב באיור 3C). חברו כבל יציאת USB מתיבת המפעיל למחשב ההקלטה (סימן כוכב באיור 3D). חבר את פלאג רישיון התוכנה למחשב ההקלטה.
   הערה: יש בסך הכל ארבע יציאות USB שישמשו. יציאת Multi-USB יכולה לסייע בניהול כולם.
5. הגדר את מגבר ההקלטה EEG יחד עם ערכת מזחלת MR בתוך הסורק.
   התראה: יש להסיר מהנסיינים כל רכיב מתכתי או רגיש ל-MR. הנסיינים נדרשים להשלים הכשרה מתאימה לביצוע הקלטות בחדר סריקת MRI.
   הערה: מומלץ לטעון את סוללת המגבר במלואה לפני ביצוע ההקלטה.
6. חברו את קצה כבל הסיב האופטי בחדר הסריקה לחלק האחורי של המגבר (איור 4D) והפעילו את המגבר.
   הערה: הקצה השני של כבל הסיב האופטי מחובר לתיבת הסינכרון בחדר הניטור.
7. לאחר השלמת הגדרת הציוד, פתח את תוכנת ההקלטה EEG על ידי לחיצה על סמל התוכנה במסך המחשב. צור סביבת עבודה בתוכנת ההקלטה על-ידי לחיצה על תפריט סביבת עבודה חדשה תחת קובץ הכרטיסייה בפינה השמאלית העליונה של החלון.
8. הגדר נתיב תיקיה שבו יאוחסנו הנתונים החדשים על-ידי לחיצה על לחצן עיון .
9. הוסף את שם הנתונים בתיבה ריקה עבור קידומת וציין את אינדקס המספור על-ידי הוספת ספרה בתיבות השחורות עבור גודל מונה מינימלי [ספרות] ומספר נוכחי.
10. לאחר אישור ששם הקובץ מוצג כראוי תחת שם הקובץ הבא שנוצר, לחץ על הבא.
11. סרוק את המגבר על ידי לחיצה על הלחצן סרוק למגבר בפינה השמאלית העליונה של החלון שנוצר. הגדר פרמטרים מתאימים, כולל קצבי דגימה ותדרי חיתוך נמוכים וגבוהים להקלטה על-ידי בחירת האפשרויות המתאימות המפורטות עבור קצב דגימה, חיתוך נמוך וחיתוך גבוה (ראה איור 5).
    הערה: קצב הדגימה מוגדר ל- 5,000 הרץ כדי לדגום מספיק את תוצרי ההדרגתיות מהסורק. חתך נמוך של 10 שניות מוכנס כדי למנוע רוויה של זרם ישר (DC) (יחידת הזמן משמשת בתוכנת המקליט), וחיתוך גבוה של 250 הרץ מוגדר כדי להגביל את משרעת החפץ ההדרגתית לפני הכניסה לממיר האנלוגי לדיגיטלי.
12. הגדר את פרמטרי הסורק עבור fMRI.
    הערה: מצב מנוחה אפשרי fMRI BOLD רכישת הגדרה היא רצף אקו-מישורי (TR/TE = 1360/29 ms, זווית היפוך = 65, 54 פרוסות המכסות את המוח כולו, שדה ראייה = 260 מ"מ x 260 מ"מ, רזולוציה = 2.5 מ"מ ווקסלים איזוטרופיים). הפרטים של הגדרות fMRI יכולים להשתנות בהתאם למטרת ההקלטה.
13. כבה את משאבת ההליום של הסורק כדי להפחית עוד יותר את הכנסת הממצאים לאות EEG.
    הערה: כיבוי משאבת ההליום עלול לגרום לאובדן הליום נוזלי או לעלייה בטמפרטורת המגן. לכן, מומלץ מאוד לבדוק עם ספק הסורק כדי לוודא אם כיבוי מדחס ההליום אינו מזיק יתר על המידה למערכת סריקת ה- MRI שלהם.
14. העבירו את המטופל לחדר ההמתנה לסריקה. הסבר את הליך ההקלטה למטופל.
    הערה: מומלץ להשלים את כל הגדרת ציוד ההקלטה לפני הגעת המטופל.
15. נקו את גבו של המטופל, ממש מתחת לכתפו השמאלית של המטופל, שם ימוקם מוליך האק"ג. החל ג'ל אלקטרוליטים שוחק על עופרת א.ק.ג ולהניח אותו על הצד האחורי השמאלי של המטופל.
    הערה: אורכו של כבל זה קצר, ולכן בעת הנחת מוליך א.ק.ג., אל תמשוך בחוזקה או תניח אותו נמוך מדי על הגב; כ 5 ס"מ מתחת לכתף מקובל. מוליך האק"ג מונח על הגב כדי למזער חפצים נעים.
16. יש למרוח סרט הדבקה סביב עופרת האק"ג והכבל כדי למזער את הממצאים הסורקים במהלך ההקלטה. נתקו את רתמת ה-EEG וחברו את צמתי כבלי ה-EEG לתיבת הממשק (איור 4B).
17. להעביר את המטופל לחדר הסריקה. השכיבו את המטופל על שולחן הסריקה כשהראש נמצא בחצי התחתון הפתוח של סליל הראש.
    התראה: יש להסיר מהנבדק רכיבים רגישים למתכת או MR.
    הערה: תמכו בגבו של המטופל בשכיבה.
18. יש למרוח אטמי אוזניים כדי להפחית את רעש הסורק. החל כרית סביב ראשו של המטופל כדי למזער את תנועת הראש.
19. חבר את החצי העליון של סליל הראש כדי לסגור את סליל "כלוב הציפורים" סביב ראשו של המטופל. כוונו את גובה המיטה. חבר את תיבת הממשק למגבר (איור 4C).
    הערה: סרט הדבקה מוחל גם על הכבלים מקופסת הממשק כדי למזער את הממצאים הסורקים (עטיפה לבנה באיור 4B).
20. הניחו את שקי החול הבטוחים ל-MR סביב הכבלים כדי למזער את תוצרי ה-MR במהלך ההקלטה (איור 4C). לאחר השלמת כל ההגדרות בחדר הסריקה, עבור לחדר הניטור.
21. לתקשר עם המטופל באמצעות מיקרופון בחדר הניטור, להסביר כי צעדים נוספים להגדרת הגדרות התוכנה מתבצעים.
    הערה: הנסיינים יכולים לתקשר באמצעות רמקולים מובנים בחדר הסריקה ומיקרופון בחדר הניטור.
22. בדוק את העכבה של אלקטרודות EEG על ידי לחיצה על כפתור בדיקת עכבה בפינה השמאלית העליונה של חלון תוכנת ההקלטה שנפתח במחשב. אשר עם המטופל שהוא מוכן להקלטה.
    הערה: במהלך ההקלטה, הנסיינים מנטרים את מצבו של המטופל באמצעות מצלמת וידאו בחדר הסריקה ומתקשרים דרך המיקרופון בחדר הניטור.
23. התחל את הקלטת EEG על ידי לחיצה על לשחק כפתור בפינה השמאלית העליונה של תוכנת ההקלטה. הפעל את סריקת רכישת fMRI.
    זהירות: בכל מקרה שבו המטופל מדווח על אי נוחות עקב סביבת ההקלטה, כולל רעש, על הנסיין להפסיק את הליך ההקלטה.

4. הסרת חפץ EEG

הערה: התיאורים הבאים מספקים שלבים מפורטים כיצד להסיר את תוצרי הסורק מנתוני EEG המתקבלים מרישומי EEG-fMRI בו-זמנית. איור 6 מציג את צינור העיבוד עם דוגמאות מייצגות.

1. פתח את תוכנת ניתוח EEG.
2. החל תיקון חפץ MR.
   1. לחץ על הכרטיסייה Transformations > Special Signal Processing > MR Correction . כאשר נוצר חלון קטן, בחר השתמש בסמנים, בחר אות מפעיל מהסורק ולחץ על הבא.
      הערה: שלב זה מציין אות מפעיל מהסורק ומשתמש בו כהפניה להסרת תוצרי MR.
   2. בחר את האפשרויות Interleaved ו - Based on Time , הכנס את פרטי השעה של אות ההדק ולחץ על הבא.
      הערה: בנתונים שנרכשו, V1 הוא אות ההדק, וניתן להוסיף את הערכים הבאים בהתבסס על מרווחי ההדק של V1: התחל [ms]: -2; סוף [ms]: 1,358; ומשך [ms]: 1,360. ניתן לשנות את תווית אות ההדק ואת ההגדרה המפורטת שלו בהתאם לתצורת הסורק.
   3. בחלון הבא, סמן את האפשרות Enable Baseline Correction for Average ובטל את הסימון של Compute Baseline Over the Whole Artifact. הוסף את הערכים Start [ms ] ו - End [ms]. בחר השתמש בחישוב ממוצע הזזה.
      הערה: פעולה זו מאפשרת לתקן את קו הבסיס בהתבסס על חלון הזזה.
   4. הכנס את המספר הכולל של אינטרוולים עבור ממוצע הזזה, בדוק את השימוש הנפוץ בכל הערוצים עבור אינטרוולים ותיקון שגויים, ולחץ על הבא.
      הערה: המספר הכולל של מרווחי זמן עבור ממוצע הזזה יכול להיות 21.
   5. בחרו ' השתמש בכל הערוצים לתיקון ' ולחצו על ' הבא'.
   6. סמן את Do Downsampling ובחר 500 עבור תדר חדש [Hz]. סמן את Apply Lowpass Filter ובחר Use FIR Filter, הכנס 70 עבור Cut-off Frequency [Hz] ולאחר מכן לחץ על Next.
   7. לאחר השלמת כל ההגדרות, בחר אפשרות אחת לאחסן נתונים מתוקנים ולאחר מכן לחץ על סיום.
      הערה: ניתן לבחור באפשרות 'אחסן נתונים לא דחוסים בקובץ היסטוריה ' כאפשרות ' אחסן נתונים מתוקנים' . ניתן לשקול אפשרויות שונות, בהתאם למטרה. לאחר לחיצה על סיום, יופיע באמצע, חלון קטן של תיקון חפצי סורק (Scanner Artifact Correction), המציג את מצב העיבוד. תהליך תיקון MR זה עשוי להימשך זמן מה, בהתאם לגודל הנתונים של EEG.
3. החל הסרת DC על ידי מסנן בעל מעבר גבוה. לחץ על הכרטיסייה Transformation > Data Filtering >- IIR Filters . בחלון חדש שנוצר, סמן את זמין תחת חיתוך נמוך. הכנס תדר חיתוך [Hz] של 0.5, בחר את סדר המסנן כ - 2 ולאחר מכן לחץ על אישור.
4. הסר חפצים cardioballistic.
   1. לחץ על הטרנספורמציות > עיבוד אותות מיוחד > CB תיקון הכרטיסייה . בחלון שנפתח לאחר מכן, בחר השתמש בזיהוי שיא וסמן את מצב חצי אוטומטי.
   2. במקטע תבנית דופק חיפוש, הוסף התחלות כ- 60 ואורכים כ- 20. סמן את התבנית 'סמן נמצא' וודא שנבחר ערוץ האק"ג המתאים.
   3. הכנס פרמטרים מתאימים עבור קצב דופק ומתאם ומשרעת, הכנס R עבור סמן פולסים עם סמני R-Peak ולאחר מכן לחץ על הבא.
      הערה: הערך המוצע עבור קצב דופק [ms] הוא 1000 ± 400 וקצב הדופק [bpm] הוא מינימום של 43 ומקסימום של 100. ערכי קצב הדופק הספציפיים תלויים בטווחי האק"ג של הנבדק. בנוסף, ניתן להגדיר את רמת טריגר המתאם כ-0.6 ואת רמת הדק המשרעת כמינימום של 0.3 ומקסימום של 1.4.
   4. סמן את השתמש בנתונים שלמים כדי לחשב את עיכוב הזמן. הכנס את המספר הכולל של מרווחי פעימות המשמשים לממוצע.
      הערה: ניתן להגדיר את המספר הכולל של מרווחי פעימות המשמשים לממוצע כ- 21.
   5. תחת נכון ערוצים עוקבים, העבר את כל ערוצי ה- EEG לעמודה השמאלית למעט ערוץ האק"ג ולאחר מכן לחץ על הבא.
   6. בעמוד הבא, בחר אפשרות אחת לאחסן נתונים מתוקנים כרצונך. לחץ על סיום.
      הערה: לאחר לחיצה על סיום , יופיע חלון CB Correction-Interactive Mode בצד ימין של התוכנה.
   7. החלק מעל ציר הזמן בתחתית סרגל הניווט ובדוק היכן האק"ג של תבנית הבסיס מסומן בתיבה מוצללת כחולה. ודא שתבנית הבסיס של האק"ג מסומנת כראוי.
      הערה: על-ידי לחיצה כפולה על שם ערוץ האק"ג, רק ערוץ האק"ג יוצג לסקירה. שקול התאמה ידנית של השיא או המרווח לפי הצורך. בחלון CB Correction-Interactive Mode בצד ימין של התוכנה, אק"ג עם דפוסים חריגים רשומים בסדר רציף בתבנית טבלה. אלה מסומנים בעקבות ECG כמו קווים אנכיים אדומים.
   8. בחלון CB Correction-Interactive Mode , בדוק כל א.ק.ג מסומן על ידי לחיצה כפולה על השורה המתאימה שלו בטבלה. התאם את מיקומי השיא שזוהו, לפי הצורך, על-ידי הזזת הקווים האנכיים האדומים. לאחר שכל האק"ג שזוהה נבדק, לחץ על סיום.
      הערה: הערוץ מכיל בתחילה רק סמנים אדומים וירוקים. הסמנים הירוקים מצביעים על זיהוי טוב, ואילו הסמנים האדומים מצביעים על שיאי דופק פוטנציאליים שאינם עומדים בכל התנאים הנדרשים. הסמנים האדומים משתנים לצהובים לאחר שינוים באופן ידני. בעת תיקון האק"ג החריג, חשוב לקחת בחשבון שכל מיקום שיא ומרווח הזמן של כל אק"ג צריכים להיות עקביים.
5. החל הסרת רעשים מקו מתח וזרם חילופין (AC) על-ידי מסנן חריץ. לחץ על הכרטיסייה Transformation > Data Filtering >- IIR Filters. בחלון שנפתח, סמן את האפשרות Notch Enabled, בחר Frequency [Hz] ולאחר מכן לחץ על OK.
   הערה: לבחירת התדרים, ניתן לבחור 50 או 60 הרץ בהתאם למדינה שבה מתבצעת ההקלטה. מסנן החריץ מוחל בשלב האחרון כדי להועיל לזיהוי אק"ג, ויישום מסנן זה מספק את הנוחות של סקירת EEG קלינית.

כאשר מטופל מתקבל EMU, קרקפת בו זמנית EEG וידאו נרשמים. אחת המטרות של ניטור EEG על ידי נוירולוג היא להעריך הפרשות אפילפטיפורמיות, אשר יכול פוטנציאלית ליידע את לוקליזציה של הופעת ההתקף. כאשר מבחינים בדינמיקה יוצאת דופן של תעלות EEG ספציפיות, מיקומי האלקטרודות יכולים להיות קשורים ללוקליזציה של התקפים. במהלך התקופה האינטריקטלית, הפרשות אפילפטיפורמיות אינטריקטליות (מטעני חבלה), כולל קוצים וגלים חדים, נחשבות באופן מסורתי כסמנים של אזורי אפילפטוגניות. יתר על כן, ההקלטות המתקבלות של נתוני EEG-fMRI אינטריקטליים יכולות להיות יתרון להבנה ולמיקום של ההתקפים. כדי לאמת פרוטוקול הקלטה ועיבוד EEG-fMRI זה, אנו מעריכים את איכות ה- EEG על ידי השוואת ה- EEG שלאחר עיבוד לזה של ה- EMU, ואנו מאשרים כי אותו מאפיין EEG מובחן נצפה בשני המקרים.

פעילות איטית של דלתא מוקדית בדרך כלל מרמזת על נגע מבני במוח או אזור שבו הנוירונים אינם מתפקדים כצפוי, אשר נצפה לעתים קרובות לאחר שבץ, פגיעות ראש, זיהומים במוח או דמנציה. עם זאת, אין זה נדיר שחולים עם אפילפסיה מוקדית מפגינים פעילות דלתא מוקדית ליד או באתר האזור האפילפטוגני שלהם. בנוסף, למרות שפעילות הדלתא המוקדית פחות ספציפית ממטעני חבלה, היא יכולה לציין פתולוגיה מבנית מקומית המתאימה להופעת התקפים באפילפסיה¹². יתר על כן, גלים איטיים אינטריקטליים מוקדיים ב- EEGs מתאימים להפעלת BOLD מוקדית ב- fMRI התואמת את האזור האפילפטוגני בחולים עם אפילפסיה חלקית¹³.

ראוי לציין כי באפילפסיה של התפרצות האונה הרקתית קיים לעיתים סוג של פעילות דלתא הנקראת דלתא ריתמית לסירוגין טמפורלית (TIRDA), והיא נחשבת למקבילה של מטען¹⁴. נהפוך הוא, דלתא פולימורפית לסירוגין זמנית (TIPDA) אינה נחשבת למקבילה של^{מטען 15}. בנתוני ה-EEG המעובדים קיימים גלים איטיים רקתיים רקתיים מוקדיים ברורים (TIPDA), אשר נצפים מה-EEG שנרשם ב-EMU (איור 7). למרות שפעילות דלתא זו אינה שוות ערך למטען, היא מצביעה על תפקוד לקוי של תאי עצב זמניים שמאליים.

איור 1: דוגמה ל-32 בחירות אלקטרודות להקלטת EEG-fMRI בו-זמנית. במרפאה נהוג להשתמש ב-21 ערוצים לניטור EEG. כדי למלא מספר מינימלי של אלקטרודות לביצוע דימות מקור EEG (ESI), 11 ערוצים נוספים כלולים כדי לכסות את הראש לחלוטין. כל האלקטרודות הן גביעי זהב כדי למנוע השפעות MR. באיור, צבעים שונים משמשים להבחנה בין אלקטרודות שונות, והצבעים תואמים את צבעי הכבלים הפיזיים. כל תיבה מלבנית בתחתית מציינת צומת אחד שיש לחבר לרתמה, אשר תחובר למגבר להקלטה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: מיקומי אלקטרודות. (A) מיקום האלקטרודות על הקרקפת של המטופל ו-(B) סידור צמתי הכבלים. התמונות השמאליות ב-(A) וב-(B) מספקות תצוגה קדמית עליונה, והתמונות הימניות מספקות מבט בצד שמאל של המטופל. החצים האדומים ב-(B) מציינים את מיקום רפידות הגזה. זה עוזר למנוע ממצאי הדמיה. האזורים המוקפים בכחול ב-(B) מראים כיצד מסודרים צמתי הכבלים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: חיבור ציוד בחדר הניטור. (A) סקירה כללית של מתאם USB 2, Syncbox וחיבור Triggerbox. תמונה מפורטת של (ב) מתאם USB 2 וחיבורי כבל Syncbox, (ג) חיבור תיבת ה- Syncbox וכבל הסיב האופטי, ו- (ד) חיבורי הכבלים ב- Triggerbox. סימוני הכוכבים ב- (B), (C) ו- (D) מציגים את המיקום של כבלי ה- USB שיש לחבר למחשב ההקלטה. תרשים סכמטי של מערכת רישום EEG והחיבורים הנדרשים בין החומרה מוצג באיור 1 ב-Mullinger et ^al.7. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: חיבור ציוד בחדר הסריקה . (A) סקירה כללית של חיבור מגבר EEG בסורק. (B) כבלים עטופים מתיבת הממשק לחיבור אלקטרודות ה-EEG (הכבל האדום מיועד למדידת אק"ג). (C) חיבור של תיבת הממשק ומגבר ה-EEG ושקי חול בטוחים ל-MR שהונחו כדי להפחית את חפצי ה-MR. (ד) חיבור המגבר (למעלה) והסוללה (למטה) וחיבור כבל הסיב האופטי מתיבת הסינכרון בחדר הניטור למגבר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: צילום מסך של הגדרות סביבת העבודה בתוכנת ההקלטה EEG. ניתן להגדיר את מספר הערוצים ואת קצב הדגימה תחת הגדרות המגבר. בנוסף, ניתן לשנות את המפרט של כל ערוץ, במידת הצורך, על ידי לחיצה על הטבלה בתחתית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: צינור להסרת חפצי EEG עם דוגמאות מייצגות. עקבות EEG גולמיים מוצגים בפינה השמאלית התחתונה. התרשים האמצעי התחתון מראה עקבות EEG לאחר החלת תיקון חפץ MR ומסנן מעבר גבוה של 0.5 הרץ על ה- EEG הגולמי. התרשים הימני התחתון מציג עקבות EEG לאחר החלת תיקון חפץ CB ומסנן חריץ של 60 הרץ ב- EEG המעובד. עקבות EEG מוצגות במצב קרקע משותפת כדי להמחיש ביעילות כיצד כל תהליך משפיע על כל ערוץ מוקלט. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: השוואה בין EEG מעובד מהקלטת EEG-fMRI סימולטנית (משמאל) לבין EEG שנרשם ב-EMU (מימין). העיגול האדום מציין גלים איטיים טמפורליים שמאליים מוקדיים באותם ערוצים. עקבות EEG מוצגים בפורמט בננה כפול, אשר נחשב באופן מסורתי במרפאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

פרוטוקול ניסיוני זה ייחודי במתן מעבר חלק של חולים עם אפילפסיה מה- EMU לחדר הסריקה, ומאפשר להשתמש בו בסביבה קלינית ומחקרית. השימוש באלקטרודות מותנות MR שאושרו על ידי ה- FDA הוא מרכיב חיוני הן לרישומים קליניים במהלך הזמן המושקע ב- EMU והן להעברה בטוחה ל- MRI ללא צורך להסיר או להחליף את אלקטרודות הקרקפת מהמטופל. ב- EMU, אלקטרודות מותנות MR מחוברות למגבר לניטור וידאו ו- EEG בו זמנית. עבור הקלטות EEG-fMRI, ניתן להשתמש במגבר EEG מותנה MR ובסורק MRI עם סליל ראש בן 20 ערוצים, המתאים לגודל מערך האלקטרודות וחוטי החיבור. יש לציין כי לפני ביצוע רישומי EEG-fMRI בו זמנית בחולי אפילפסיה, מומלץ מאוד לבצע בדיקה עם נבדק בריא כדי לאשר את פעולתו התקינה של כל הציוד ולהכיר כל שלב נדרש.

בנוסף, ארגון קונקרטי של הצוות ובחירה זהירה של חולים גם לשחק תפקיד משמעותי בפרוטוקול זה. כדי להיות בר קיימא עבור הגדרות קליניות ומחקריות כאחד, נדרש צוות מובנה של אפילפטולוגים, צוות סיעודי, טכנאי EEG ומהנדסים. לבחירת מטופלים, יש לשקול היטב את קריטריוני ההכללה וההדרה המפורטים לעיל.

יתר על כן, חשוב להתייחס לכך שכאשר מתבצע ניתוח fMRI מבוסס EEG, נוכחות ברורה של תכונות המפתח של EEGs חייבת להתקיים כדי להנחות את השינויים המקבילים ב- BOLD ב- fMRI. לכן, בעת ביצוע רישום EEG-fMRI, חשוב לקחת בחשבון חולים שהוכיחו בעבר תכונות EEG מטרה. במהלך תקופת הביניים בחולי אפילפסיה, מטעני חבלה, שאינם תקינים ומצביעים על פוטנציאל אפילפטוגני, הם תכונה ידועה של EEG המתייחסת לשינויי BOLD¹⁶, למרות שהדוגמה כאן אינה כוללת מקרה זה. כאשר מתמקדים בהשגת מטעני חבלה ברישומי EEG-fMRI אינטריקטליים, על הנסיינים לקחת בחשבון חולים עם מטעני חבלה תכופים (לפחות שלושה מטעני חבלה בשעה) שנצפו על ידי EEG בקרקפת, על מנת להבטיח הפרשות אפילפטיפורמיות מספיקות במהלך סריקה. ניתן לקבוע את מספר המטענים מניטור ה-EEG ב-EMU, או מהתייחסות לתדר המטענים שנראה ברישומי ה-EEG הקודמים של הנבדקים, אם קיימים. ההקלטות המתקבלות של נתוני EEG-fMRI אינטריקטליים יכולות להביא תועלת להבנה ולמיקום פוטנציאלי של אזור התפרצות ההתקף¹⁷.

לאחר קבלת EEG נקי לאחר עיבוד שלבי הסרת החפץ, ניתן ליישם ניתוח EEG נוסף. לדוגמה, ניתן להשיג דימות מקור EEG (ESI) על ידי יישום טומוגרפיה אלקטרומגנטית מוחית מתוקננת ברזולוציה נמוכה (sLORETA)¹⁸ כדי להעריך את הפעילות החשמלית המתאימה של המוח על פני קליפת המוח. ניתן לקבל את המקורות המשוערים על ידי היפוך מטריצת שדה העופרת הממוחשבת המבוססת על שכבות הראש, הגולגולת החיצונית, הגולגולת הפנימית וקליפת המוח שנוצרו מה-MRI של המטופל בשיטת אלמנט הגבול¹⁹. ישנם ארגזי כלים רבים הזמינים לציבור לקבלת הדמיית מקור EEG, וסיעור מוחות הוא אחד מארגז הכלים הפופולרי מבוסס MATLAB²⁰.

כאשר ESI נחשב באמצעות EEG מעובד, יש לקחת בחשבון בזהירות את המספר הכולל של אלקטרודות והתפלגויותיהן, כך שהן יוכלו לכסות באופן סביר את כל הראש. המספר המינימלי של אלקטרודות הדרושות ליישום ESI הוא 32 ערוצים^21,22, שהוא יותר מהמספר הסטנדרטי של אלקטרודות המשמשות במסגרות קליניות. לכן, מומלץ לכלול ערוצים נוספים כדי לכסות את כל הראש עם מרווח סביר. בחירת הערוצים במחקר זה כוללת 21 ערוצים, המשמשים באופן קונבנציונלי במרפאה לניטור EEG, ו-11 ערוצים נוספים לכיסוי מלא של הראש (איור 1).

כאן, איננו כוללים פרטים על ניתוח fMRI, מכיוון שזה מחוץ לתחום המחקר שלנו. עם זאת, כיוון אפשרי הוא ניתוח fMRI מבוסס EEG²³. לדוגמה, ניתן לשמור את זמן ההתרחשות של מטעני חבלה כטריגרים לאירועים כדי להתאים ל-fMRI, מה שיכול להוביל לניתוח fMRI שגרתי הקשור לאירוע. במקרה זה, ניתן להשתמש בניתוח מודל ליניארי כללי כדי למצוא את אזורי המוח המראים שינויים באות fMRI בזמן הנחת מטעני חבלה.

נציין כי מחקר¹⁰ שפורסם לאחרונה הראה כי ניתן להשתמש במערכת לולאת תיל פחמן כאשר נדרשת טכניקת הסרת חפצים חזקה יותר¹⁶. עם זאת, אנו רוצים להבין כי השילוב של מערכת לולאת תיל פחמן בסביבה הניסויית שלנו עם אלקטרודה מותנית MR עדיין לא נחקר.

למרות שמחקר זה מתמקד באופן ספציפי בתקופה האינטריקטלית של אפילפסיה, ניתן להרחיב את הפרוטוקול שהוצג עבור EEG-fMRI בו זמנית לתקופה האיקטלית או הפוסט-איקטאלית. עם זאת, יש לפעול לפי שיקולים ספציפיים כאשר נלקחות בחשבון הגדרות מותאמות אישית. עבור השלב הפוסט-איקטאלי, דאגה חשובה שאנו מודעים לה היא שהמטופל מקבל בנזודיאזפינים לפני ההובלה ל- MRI. באשר לניתוח התדרים של EEGs, דווח כי בנזודיאזפינים אינם משנים בהכרח את רצועות התדרים הספציפיות 24,25, ובמקרה של שינויים מתונים^, אלה מוגבלים לאזור הסומטוסנסורי-מוטורי²⁶ או לאונות הקדמיות²⁷. יתר על כן, ביחס ל-EEG-fMRI סימולטני, מתאמי דלתא EEG-BOLD לא הראו שינויים לאחר הזרקת בנזודיאזפינים בהשוואה לקבוצת ביקורת עם הזרקת מי מלח²⁷. אות ה-BOLD הופחת רק באזורים הקטנים של הפיתול של השל ובאזור המוטורי המשלים.

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שיכולים להתפרש כניגוד עניינים פוטנציאלי.

עבודה זו נתמכה חלקית על ידי המכללה לרפואה, סגן הנשיא למחקר, שירותי הבריאות בבריטניה ואזור עדיפות המחקר באוניברסיטת קנטקי כחלק מיוזמת ברית המכללה לרפואה וקרנות הסטארט-אפ של ד"ר ג'יהי ביי שסופקו על ידי המחלקה להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת קנטקי. המחברים מודים למשתתפים המתנדבים על ההקלטה ולחברי צוות הברית לחקר אפילפסיה-הדמיה, במיוחד ד"ר בריאן גולד על הובלת צוות הברית, ד"ר סרידהאר סנדרם על חונכות המחקר, וסוזן ו' הולאר ואמילי אשקראפט על הטיפול וניהול החולים.