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Dec 06, 2023

MEG および EEG における電磁頭部デジタル化について

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3801 (2023) この記事を引用 1370 アクセス 3 Altmetric Metrics の詳細 MEG および EEG 研究では、頭部デジタル化の精度が影響を及ぼします。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3801 (2023) この記事を引用

1370 アクセス

3 オルトメトリック

メトリクスの詳細

MEG および EEG 研究では、頭部のデジタル化の精度が機能データと構造データの相互位置合わせに影響します。 相互位置合わせは、MEG/EEG ソース イメージングの空間精度に影響を与える主要な要素の 1 つです。 正確にデジタル化された頭表面 (頭皮) ポイントは、相互位置合わせを改善するだけでなく、テンプレート MRI を変形させることもできます。 このような個別テンプレート MRI は、個人の構造 MRI が利用できない場合、MEG/EEG ソース イメージングにおける導電率モデリングに使用できます。 電磁追跡 (EMT) システム (特に、米国バーモント州コルチェスターの Polhemus Inc. の Fastrak) は、MEG および EEG におけるデジタル化のための最も一般的なソリューションです。 ただし、場合によっては周囲の電磁干渉の影響を受ける可能性があり、（サブ）ミリメートルのデジタル化精度を達成することが困難になります。 現在の研究では、(i) MEG/EEG デジタル化におけるさまざまな条件下での Fastrak EMT システムのパフォーマンスを評価し、(ii) 2 つの代替 EMT システム (Aurora、NDI、ウォータールー、オンタリオ州、カナダ、Fastrak と短距離送信機）をデジタル化します。 変動の追跡、デジタル化の精度、システムの堅牢性が、テスト フレームと人頭モデルを使用したいくつかのテスト ケースで評価されました。 2 つの代替システムのパフォーマンスを Fastrak システムと比較しました。 結果は、推奨動作条件が満たされていれば、Fastrak システムが MEG/EEG デジタル化に対して正確かつ堅牢であることを示しました。 短距離送信機を備えた Fastrak は、デジタル化が送信機の非常に近くで実行されない場合、比較的高いデジタル化誤差を示します。 この研究はまた、Aurora システムが限られた範囲内で MEG/EEG デジタル化に使用できることを証明しています。 ただし、システムを実用的で使いやすいデジタイザーにするには、いくつかの変更が必要になります。 リアルタイムの誤差推定機能により、デジタル化の精度が向上する可能性があります。

脳磁図 (MEG) や脳波検査 (EEG) などの電磁機能源イメージングでは、通常、個人の頭部からの解剖学的 MRI (磁気共鳴画像法) 画像が、計算用の形状と頭部モデルを定義するために利用されます。 機能情報と解剖学的情報を確実に融合するには、頭部表面上の解剖学的ランドマークの位置が正確にわかっている必要があります。 また、頭部に対するセンサー/電極の位置と方向を十分な精度で知る必要があります1。 機能データと解剖学的データは 2 つの別々の医用画像システムによって取得されるため、それらを組み合わせるには、MEG/EEG 座標系と MRI 座標系の間のアフィン変換を定義するために座標フレームを相互に登録する必要があります。 この相互位置合わせは通常、2 つの座標フレームで決定された基準点のセットを手動で位置合わせすることによって行われます。 MRI および頭皮表面上で容易に識別できる 3 つの解剖学的ランドマーク (ナジオン、左耳介前部 (LPA)、および右耳介前部 (RPA)) は通常、相互位置合わせの基準点として機能します。 オプションで、ICP ベース (反復最近接点)2 自動相互登録を使用して、MEG/EEG 座標フレームで決定された一連の頭皮表面点を、MRI から抽出された頭皮表面と照合できます。

MRI 座標フレーム内の基準点は、3D MRI 画像またはそれらの画像から抽出された頭皮表面を視覚的にナビゲートすることによって決定されます。 MEG/EEG 座標フレームでは、これらの基準位置と頭皮表面の点は、一般に頭部デジタル化と呼ばれる手順中に電磁式または光学式位置追跡デバイスを使用して決定されます。 ほとんどの MEG システムは、MEG デバイスの座標フレーム内で正確に定義されたセンサー位置を備えた固定センサー アレイに基づいており、ヘッドは潜在的に移動する可能性があります。 データ取得中のセンサー。 MEGIN Oy (フィンランド、エスポー) の MEG システムでは、頭皮に取り付けられた 4 つまたは 5 つの頭部位置指示器 (HPI) コイルを利用して、MEG センサーに対する被験者の頭部の位置が決定されます。 HPI コイルの位置は基準点および頭皮点とともにデジタル化され、その位置はデジタル化された基準点によって定義される頭部座標フレーム内で決定されます。 コイルが通電されると、MEG センサー アレイは、MEG デバイスの座標フレーム内でコイルの位置を特定できます。 これら 2 つのフレーム内の HPI コイルの位置が分かると、MEG センサー アレイ内の頭部の位置を決定するデバイスから頭部への座標変換が定義されます。 したがって、MEG 線源イメージング研究には 3 つの座標系の組み合わせが含まれます (図 1)3。