Notizia

Dec 06, 2023

Sulla digitalizzazione della testa elettromagnetica in MEG ed EEG

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 3801 (2023) Cita questo articolo 1370 Accessi 3 Dettagli metriche altmetriche Negli studi MEG ed EEG, l'accuratezza della digitalizzazione della testa influisce sulla

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3801 (2023) Citare questo articolo

1370 accessi

3 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Negli studi MEG ed EEG, l'accuratezza della digitalizzazione della testa influisce sulla co-registrazione tra dati funzionali e strutturali. La co-registrazione è uno dei principali fattori che influenzano la precisione spaziale nell'imaging della sorgente MEG/EEG. I punti della superficie della testa (cuoio capelluto) digitalizzati con precisione non solo migliorano la co-registrazione, ma possono anche deformare un modello MRI. Tale MRI con modello personalizzato può essere utilizzata per la modellazione della conduttività nell'imaging della sorgente MEG/EEG se la MRI strutturale dell'individuo non è disponibile. I sistemi di tracciamento elettromagnetico (EMT) (in particolare Fastrak, Polhemus Inc., Colchester, VT, USA) sono stati la soluzione più comune per la digitalizzazione in MEG ed EEG. Tuttavia, possono occasionalmente soffrire di interferenze elettromagnetiche ambientali che rendono difficile ottenere una precisione di digitalizzazione (sub-)millimetrica. Lo studio attuale: (i) ha valutato le prestazioni del sistema EMT Fastrak in diverse condizioni nella digitalizzazione MEG/EEG e (ii) esplora l'usabilità di due sistemi EMT alternativi (Aurora, NDI, Waterloo, ON, Canada; Fastrak con un trasmettitore a corto raggio) per la digitalizzazione. Il monitoraggio delle fluttuazioni, l'accuratezza della digitalizzazione e la robustezza dei sistemi sono stati valutati in diversi casi di test utilizzando telai di prova e modelli di testa umana. Le prestazioni dei due sistemi alternativi sono state confrontate con il sistema Fastrak. I risultati hanno mostrato che il sistema Fastrak è accurato e robusto per la digitalizzazione MEG/EEG se vengono soddisfatte le condizioni operative raccomandate. Il Fastrak con il trasmettitore a corto raggio mostra un errore di digitalizzazione comparativamente più elevato se la digitalizzazione non viene eseguita molto vicino al trasmettitore. Lo studio evidenzia inoltre che il sistema Aurora può essere utilizzato per la digitalizzazione MEG/EEG entro un intervallo limitato; tuttavia, sarebbero necessarie alcune modifiche per rendere il sistema un digitalizzatore pratico e facile da usare. La sua funzionalità di stima degli errori in tempo reale può potenzialmente migliorare la precisione della digitalizzazione.

Nell'imaging di sorgenti funzionali elettromagnetiche come la magnetoencefalografia (MEG) e l'elettroencefalografia (EEG), le immagini anatomiche MRI (risonanza magnetica) della testa di un individuo vengono solitamente utilizzate per definire la geometria e il modello della testa per i calcoli. Una fusione affidabile delle informazioni funzionali e anatomiche richiede che le posizioni dei punti di riferimento anatomici siano note accuratamente sulla superficie della testa. Inoltre, le posizioni e gli orientamenti dei sensori/elettrodi rispetto alla testa devono essere conosciuti con sufficiente precisione1. Poiché i dati funzionali e anatomici vengono acquisiti da due sistemi di imaging medico separati, la loro combinazione richiede la co-registrazione dei relativi fotogrammi di coordinate per definire una trasformazione affine tra i sistemi di coordinate MEG/EEG e MRI. Questa co-registrazione viene solitamente eseguita allineando manualmente una serie di punti fiduciali determinati nei due fotogrammi di coordinate. Tre punti di riferimento anatomici facilmente identificabili sulla risonanza magnetica e sulla superficie del cuoio capelluto - nasion, preauricolare sinistro (LPA) e preauricolare destro (RPA) - servono tipicamente come punti fiduciali per la co-registrazione. Facoltativamente, utilizzando una co-registrazione automatizzata basata su ICP (punto iterativo più vicino)2, una serie di punti della superficie del cuoio capelluto determinati nel quadro delle coordinate MEG/EEG può essere abbinato alla superficie del cuoio capelluto estratta dalla risonanza magnetica.

I punti fiduciali nel quadro delle coordinate MRI vengono determinati navigando visivamente nelle immagini MRI 3D o nella superficie del cuoio capelluto estratta da tali immagini. Nel quadro delle coordinate MEG/EEG, queste posizioni fiduciali e i punti della superficie del cuoio capelluto vengono determinati utilizzando un dispositivo di localizzazione della posizione elettromagnetico o ottico durante una procedura generalmente denominata digitalizzazione della testa. La maggior parte dei sistemi MEG si basa su una serie di sensori fissi con posizioni dei sensori definite con precisione nel quadro delle coordinate del dispositivo MEG e la testa può potenzialmente muoversi diversamente. i sensori durante l'acquisizione dei dati. Nei sistemi MEG di MEGIN Oy (Espoo, Finlandia), la posizione della testa del soggetto rispetto ai sensori MEG viene determinata con l'aiuto di quattro o cinque bobine indicatrici di posizione della testa (HPI) fissate al cuoio capelluto. Le posizioni della bobina HPI vengono digitalizzate insieme ai punti fiduciali e del cuoio capelluto e le loro posizioni sono determinate nel quadro delle coordinate della testa definito dai punti fiduciali digitalizzati. Quando le bobine sono energizzate, la serie di sensori MEG può localizzarle nel quadro delle coordinate del dispositivo MEG. Conoscendo le posizioni della bobina HPI in questi due fotogrammi, viene definita una trasformazione delle coordinate da dispositivo a testa che determina la posizione della testa all'interno dell'array di sensori MEG. Pertanto, gli studi di imaging della sorgente MEG implicano una combinazione di tre sistemi di coordinate (Fig. 1)3: