مکان‌یابی کانون‌های صرع از طریق پردازش EEG-fMRI هم‌زمان و شناسایی خودکار اینترایکتال از EEG داخل اسکنر

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز علوم اعصاب، دانشکده پزشکی ، دانشگاه کلگری ، کلگری ، آلبرتا ، کانادا

2 دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه نهران

3 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

4 استاد، مرکز جامع صرع، بیمارستان پارس، تهران، ایران

5 گروه داخلی اعصاب دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

10.22041/ijbme.2019.103479.1447

چکیده

به خاطر رزولوشن زمانی خوب EEG و رزولوشن مکانی مناسب fMRI ترکیب اطلاعات هم‌زمان آنها می تواند بهبود عملکرد مکان‌یابی را به دنبال داشته باشد. در این مقاله سعی شده با استفاده از اطلاعات این دو مدالیته در یک ثبت هم‌زمان به مکان‌یابی کانون‌های صرعی پرداخته شود. بنابراین نخست از طریق شناسایی وقایع اینترایکتال و میانگین‌گیری، یک الگوی اسپایکر مستخرج از EEG خارج اسکنر ساخته‌شده و سپس از طریق اعمال همبستگی متقابل بین این الگو و سیگنال EEG درون اسکنر یک سیستم خودکار به‌منظور استخراج اطلاعات زمانیِ لحظه وقوع حادثه طراحی‌شده است. سپس رگرسور به‌دست‌آمده بعد از کانوالو شدن با تابع پاسخ سیستم همودینامیک (HRF) از طریق مدل GLM به مکان‌یابی کانون‌های صرعی پرداخته است. مطالعه بر روی 6 بیمار صرعی موضعی مقاوم به دارو که در آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز از آن‌ها ثبت داده صورت گرفته انجام پذیرفته است. نتایج روش پیشنهادی با اطلاعات ارائه‌شده در EEG برای هر 6 بیمار هماهنگی دارد و از این میان برای 4 بیمار که کاندید جراحی مغز بودند اطلاعات اضافه ارائه کرده است . نتایج بهبود صحت و دقت مکان‌یابی نسبت به روش‌های ارائه‌شده تاکنون را نشان می دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Localizing epileptic focus through simultaneous EEG-fMRI recording and automated detection of IED from inside-scanner EEG

نویسندگان [English]

  • Elias Ebrahimzadeh 1
  • Hamid Soltanian-Zadeh 2
  • Babak Nadjar Araabi 3
  • Seyed Sohrab Hashemi Fesharaki 4
  • Jafar Mehvari Habibabadi 5
1 Neuroscience Department, Hotchkiss Brain Institute, Cumming School of Medicine, University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada
2 CIPCE, School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 CIPCE, School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Pars Advanced Medical Research Center, Pars Hospital, Tehran, Iran
5 Isfahan Neurosciences Research Center, Department of Neurology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Since electroencephalography (EEG) signal contains temporal information and fMRI carries spatial information, we can reasonably expect that a combination of the two contributes greatly to precise localization of epileptic focuses. With that in mind, we have first extracted spike patterns from outside of scanner EEG, through detecting and averaging the interictal epileptiform discharges (IED). Then, having implemented the correlation between the identified pattern and inside-scanner EEG, an automated system was developed to extract the temporal information when an epileptic seizure is triggered. We proceeded to convolve the obtained regressor with the hemodynamic response function (HRF) using the general linear model (GLM) for the purpose of localizing the epileptic focus. This study was conducted on 6 medication-resistant patients with epilepsy whose data was recorded in the National Brain Mapping Lab (NBML). The results of the proposed method are in line with the information provided in EEG for each of the 6 patients, and for the 4 patients who were candidates for brain surgery, they provided further information. The results suggest a significant improvement in localization accuracy and precision compared to existing methods in the literature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • localization
  • epileptic focus
  • simultaneous EEG-fMRI recording
  • BOLD signal
  • GLM model