Localizarea sursei EEG Densitatea senzorului și acoperirea suprafeței capului - subiectul lucrării de cercetare din
Rezumat al lucrării de cercetare privind ingineria medicală, autor al articolului științific - Jasmine Song, Colin Davey, Catherine Poulsen, Phan Luu, Sergei Turovets și colab.
Subiecte similare ale lucrării științifice în Ingineria medicală, autor al unui articol științific - Jasmine Song, Colin Davey, Catherine Poulsen, Phan Luu, Sergei Turovets și colab.
Lucrare de cercetare academică pe tema „Localizarea sursei EEG: densitatea senzorului și acoperirea suprafeței capului”
Liste de conținut disponibile la ScienceDirect
Journal of Neuroscience Methods
pagina de start a jurnalului www.elsevier.com/locate/jneumeth
Localizarea sursei EEG: densitatea senzorului și acoperirea suprafeței capului
Jasmine Song3 * 1, Colin Daveya1, Catherine Poulsena1, Phan Luua b1, Sergei Turovetsa c1, Erik Andersona1, Kai Lia1, Don Tuckerab1
a Electrical Geodesics, Inc., Eugene, OR, SUA b Departamentul de Psihologie, Universitatea din Oregon, Eugene, OR, SUA c Centrul de Neuroinformatică, Universitatea din Oregon, Eugene, OR, SUA
• Senzorii de pe suprafața inferioară îmbunătățesc precizia localizării surselor profunde.
• Senzorii de pe suprafața inferioară reduc variabilitatea erorilor surselor la toate adâncimile.
• Senzorii de pe suprafața inferioară îmbunătățesc precizia localizării chiar și cu tablouri rare.
• Localizarea sursei cea mai precisă este obținută prin eșantionare cu cap întreg, cu matrice densă.
Primit pe 6 iulie 2015
Primit în formă revizuită la 10 august 2015
Acceptat la 12 august 2015
Disponibil online 20 august 2015
EEG cu matrice densă
Context: Precizia localizării sursei EEG depinde de o eșantionare suficientă a câmpului potențial de suprafață, de o estimare precisă a volumului de conducere (modelul capului) și de o tehnică inversă adecvată și bine înțeleasă. Scopul prezentului studiu este de a examina efectul densității eșantionării și acoperirii asupra capacității de a localiza cu precizie sursele, utilizând tehnici comune de greutate inversă liniară, la diferite adâncimi. Sunt examinate mai multe metode inverse, folosind conductivitatea populară a capului. Metodă nouă: Studiile de simulare au fost folosite pentru a examina efectul eșantionării spațiale a câmpului potențial la suprafața capului, în ceea ce privește densitatea senzorului și acoperirea regiunilor capului inferior și superior. În plus, efectele densității senzorului și ale acoperirii sunt investigate în localizarea sursei EEG epileptiform.
Rezultate: o densitate mai mare a senzorului îmbunătățește precizia localizării sursei. Mai mult, la toate densitățile de eșantionare și la metodele inverse, adăugarea de probe pe suprafața inferioară îmbunătățește precizia estimărilor sursei la toate adâncimile.
Comparație cu metodele existente: o localizare mai precisă a sursei datelor EEG poate fi realizată prin eșantionarea spațială ridicată a electrozilor de la suprafața capului.
Concluzii: Cea mai precisă localizare a sursei se obține atunci când suprafața de tensiune este eșantionată dens atât pe suprafața superioară, cât și pe cea inferioară.
Electroencefalograma (EEG) înregistrată la suprafața capului oferă informații importante despre activitatea creierului în ambele aplicații clinice (Michel și colab., 2004; Lantz și colab., 2003; Holmes, 2008; Brodbeck și colab., 2011) și cercetarea în neuroștiințe Brunet și colab., 2011; Dale și Sereno, 1993; Delorme și colab., 2007; Hassan
* Autor corespondent la: 500 East 4th Avenue, Ste 200, Eugene, OR 97401, SUA. Telefon: +1 541 687 7962; fax: +1 541 687 7963. Adresa de e-mail: [email protected] (J. Song).
1 Autorii sunt angajați ai EGI, un producător de sisteme EEG cu matrice densă.
și colab., 2014). În mod tradițional, EEG a fost înregistrat numai în câteva locații ale scalpului măsurate prin procentele dintre reperele craniului cu sistemul internațional Ten-Twenty (Jasper, 1958). EEG reflectă nu numai activitatea neuronală a cortexului, ci și diverse surse de zgomot (inclusiv biologic non-cefalic, ecologic și zgomot instrumental).
Deși potențialele suprafeței capului sunt măsurate, cercetătorii și clinicienii doresc în cele din urmă să discearnă sursele corticale ale caracteristicilor relevante ale EEG. Câmpurile dipolare din fiecare regiune a creierului se propagă în trei dimensiuni, într-un model dipolar în funcție de orientarea surselor corticale. Activitatea înregistrată la orice senzor de suprafață al capului reflectă o însumare a tuturor surselor active din creier, suprapuse în funcție de distanța, orientarea lor,
și rezistența țesuturilor subiacente. Prin urmare, analiza realistă a surselor potențialelor EEG necesită modele biofizice obiective care încorporează pozițiile exacte ale senzorilor, precum și proprietățile anatomiei capului și creierului, astfel încât să poată fi aplicate tehnici inverse adecvate pentru maparea potențialelor de suprafață la sursele corticale (Michel et al. ., 2004).
În modelele biofizice, sursele actuale din creier sunt de obicei modelate folosind dipoli despre care se presupune că sunt echivalenți cu potențialele sumapost post-sinaptice ale tuturor celulelor piramidale aliniate într-un petic de cortex cerebral. Cortexul poate fi împărțit în patch-uri de sursă discrete, astfel încât activitatea întregului cortex să poată fi modelată de un set finit de dipoli, de obicei câteva mii. Se presupune că relația dintre curentul generat de un singur dipol (curentul net generat de toate potențialele sincronice post-sinaptice din patch-ul corespunzător) și o singură măsurare a potențialului scalpului este liniară. Cu alte cuvinte, pentru un dipol sursă dat și o anumită locație măsurată pe scalp, există o valoare scalară a câmpului de plumb. Tensiunea este măsurată la un senzor al scalpului (electrod), de obicei în microvolți, iar curentul este generat de dipol, cu un moment dipolar exprimat de obicei în nano-ampere x metru. Pentru fiecare pereche de dipoli și senzori, există o valoare separată a câmpului de plumb, care este determinată de geometria și conductivitățile țesuturilor capului, locația dipolului și locația senzorilor. Împreună, acești câțiva factori determinanți sunt denumiți în mod colectiv modelul capului electric.