Об электромагнитной оцифровке головы в МЭГ и ЭЭГ

Том 13 научных докладов, номер статьи: 3801 (2023) Цитировать эту статью

1362 Доступа

3 Альтметрика

Подробности о метриках

В исследованиях МЭГ и ЭЭГ точность оцифровки головы влияет на совместную регистрацию функциональных и структурных данных. Совместная регистрация является одним из основных факторов, влияющих на пространственную точность изображения источника МЭГ/ЭЭГ. Точно оцифрованные точки на поверхности головы (скальпе) не только улучшают совместную регистрацию, но также могут деформировать шаблон МРТ. Такая МРТ с индивидуальным шаблоном может использоваться для моделирования проводимости при визуализации источника МЭГ / ЭЭГ, если структурная МРТ человека недоступна. Системы электромагнитного слежения (ЕМТ) (в частности, Fastrak, Polhemus Inc., Колчестер, Вирджиния, США) были наиболее распространенным решением для оцифровки МЭГ и ЭЭГ. Однако иногда они могут страдать от внешних электромагнитных помех, что затрудняет достижение (суб)миллиметровой точности оцифровки. Настоящее исследование: (i) оценивало производительность системы Fastrak EMT в различных условиях оцифровки МЭГ/ЭЭГ и (ii) исследовало удобство использования двух альтернативных систем EMT (Aurora, NDI, Waterloo, ON, Canada; Fastrak с передатчик ближнего действия) для оцифровки. Отслеживание колебаний, точность оцифровки и надежность систем оценивались в нескольких тестовых случаях с использованием тестовых кадров и моделей головы человека. Производительность двух альтернативных систем сравнивалась с системой Fastrak. Результаты показали, что система Fastrak является точной и надежной для оцифровки МЭГ/ЭЭГ при соблюдении рекомендуемых условий эксплуатации. Fastrak с передатчиком ближнего действия показывает сравнительно более высокую ошибку оцифровки, если оцифровка не выполняется очень близко к передатчику. Исследование также показывает, что систему Aurora можно использовать для оцифровки МЭГ/ЭЭГ в ограниченном диапазоне; однако потребуются некоторые модификации, чтобы сделать систему практичным и простым в использовании дигитайзером. Его функция оценки ошибок в реальном времени потенциально может повысить точность оцифровки.

При визуализации электромагнитных функциональных источников, таких как магнитоэнцефалография (МЭГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ), анатомические изображения МРТ (магнитно-резонансной томографии) головы человека обычно используются для определения геометрии и модели головы для вычислений. Надежное объединение функциональной и анатомической информации требует точного знания местоположения анатомических ориентиров на поверхности головы. Кроме того, необходимо знать с достаточной точностью расположение и ориентацию датчиков/электродов относительно головы1. Поскольку функциональные и анатомические данные собираются двумя отдельными системами медицинской визуализации, их комбинация требует совместной регистрации их систем координат для определения аффинного преобразования между системами координат МЭГ/ЭЭГ и МРТ. Эта совместная регистрация обычно выполняется путем выравнивания вручную набора контрольных точек, определенных в двух системах координат. Три легко идентифицируемых анатомических ориентира на МРТ и поверхности скальпа — назион, левый преаурикулярный (LPA) и правый преаурикулярный (RPA) — обычно служат контрольными точками для совместной регистрации. При желании, используя автоматическую совместную регистрацию на основе ICP (итеративная ближайшая точка)2, набор точек поверхности скальпа, определенный в системе координат МЭГ/ЭЭГ, можно сопоставить с поверхностью скальпа, полученной с помощью МРТ.

Реперные точки в системе координат МРТ определяются путем визуальной навигации по 3D-изображениям МРТ или поверхности скальпа, извлеченной из этих изображений. В системе координат МЭГ/ЭЭГ эти опорные положения и точки на поверхности скальпа определяются с помощью электромагнитного или оптического устройства отслеживания положения во время процедуры, обычно называемой оцифровкой головы. Большинство систем MEG основаны на фиксированной матрице датчиков с точно определенными положениями датчиков в системе координат устройства MEG, и голова потенциально может перемещаться относительно нее. датчики во время сбора данных. В МЭГ-системах компании MEGIN Oy (Эспоо, Финляндия) положение головы испытуемого относительно МЭГ-сенсоров определяется с помощью четырех или пяти катушек индикатора положения головы (HPI), прикрепленных к коже головы. Положения катушек HPI оцифровываются вместе с реперными точками и точками скальпа, а их положения определяются в системе координат головы, определяемой оцифрованными реперными точками. Когда на катушки подается питание, массив датчиков МЭГ может локализовать их в системе координат устройства МЭГ. Зная расположение катушек HPI в этих двух кадрах, определяется преобразование координат устройства в головку, которое определяет положение головки внутри массива датчиков MEG. Таким образом, исследования изображений источника МЭГ предполагают сочетание трех систем координат (рис. 1)3: