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Dec 06, 2023

Na digitalização da cabeça eletromagnética em MEG e EEG

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3801 (2023) Citar este artigo 1370 Acessos 3 detalhes de métricas altmétricas Em estudos de MEG e EEG, a precisão da digitalização da cabeça impacta o

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3801 (2023) Citar este artigo

1370 acessos

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

Nos estudos MEG e EEG, a precisão da digitalização da cabeça impacta o co-registro entre dados funcionais e estruturais. O co-registro é um dos principais fatores que afetam a precisão espacial na imagem da fonte MEG/EEG. Pontos da superfície da cabeça (couro cabeludo) digitalizados com precisão não apenas melhoram o co-registro, mas também podem deformar um modelo de ressonância magnética. Esse modelo de ressonância magnética individualizado pode ser usado para modelagem de condutividade em imagens de fonte MEG/EEG se a ressonância magnética estrutural do indivíduo não estiver disponível. Os sistemas de rastreamento eletromagnético (EMT) (particularmente Fastrak, Polhemus Inc., Colchester, VT, EUA) têm sido a solução mais comum para digitalização em MEG e EEG. No entanto, eles podem ocasionalmente sofrer interferência eletromagnética ambiental, o que torna difícil alcançar uma precisão de digitalização (sub)milimétrica. O presente estudo - (i) avaliou o desempenho do sistema Fastrak EMT sob diferentes condições na digitalização MEG/EEG, e (ii) explora a usabilidade de dois sistemas EMT alternativos (Aurora, NDI, Waterloo, ON, Canadá; Fastrak com um transmissor de curto alcance) para digitalização. A flutuação de rastreamento, a precisão da digitalização e a robustez dos sistemas foram avaliadas em vários casos de teste usando estruturas de teste e modelos de cabeça humana. O desempenho dos dois sistemas alternativos foi comparado com o sistema Fastrak. Os resultados mostraram que o sistema Fastrak é preciso e robusto para digitalização MEG/EEG se as condições operacionais recomendadas forem atendidas. O Fastrak com o transmissor de curto alcance apresenta um erro de digitalização comparativamente maior se a digitalização não for realizada muito perto do transmissor. O estudo também evidencia que o sistema Aurora pode ser usado para digitalização MEG/EEG dentro de um intervalo restrito; entretanto, seriam necessárias algumas modificações para tornar o sistema um digitalizador prático e fácil de usar. Seu recurso de estimativa de erros em tempo real pode melhorar potencialmente a precisão da digitalização.

Em imagens de fontes funcionais eletromagnéticas, como magnetoencefalografia (MEG) e eletroencefalografia (EEG), imagens anatômicas de ressonância magnética (ressonância magnética) da cabeça de um indivíduo são geralmente utilizadas para definir a geometria e o modelo da cabeça para os cálculos. Uma fusão confiável das informações funcionais e anatômicas requer que as localizações dos marcos anatômicos sejam conhecidas com precisão na superfície da cabeça. Além disso, as localizações e orientações dos sensores/eletrodos em relação à cabeça precisam ser conhecidas com precisão suficiente1. Como os dados funcionais e anatômicos são adquiridos por dois sistemas de imagens médicas separados, sua combinação requer o co-registro de seus quadros de coordenadas para definir uma transformação afim entre os sistemas de coordenadas MEG/EEG e MRI. Este co-registro geralmente é feito alinhando manualmente um conjunto de pontos fiduciais determinados nos dois referenciais de coordenadas. Três pontos anatômicos facilmente identificáveis ​​na ressonância magnética e na superfície do couro cabeludo – násio, pré-auricular esquerdo (LPA) e pré-auricular direito (RPA) – normalmente servem como pontos fiduciais para o co-registro. Opcionalmente, usando um co-registro automatizado baseado em ICP (ponto mais próximo iterativo)2, um conjunto de pontos de superfície do couro cabeludo determinados no quadro de coordenadas MEG/EEG pode ser combinado com a superfície do couro cabeludo extraída da ressonância magnética.

Os pontos fiduciais no quadro de coordenadas da ressonância magnética são determinados pela navegação visual nas imagens de ressonância magnética 3D ou pela superfície do couro cabeludo extraída dessas imagens. No quadro de coordenadas MEG/EEG, essas posições fiduciais e os pontos da superfície do couro cabeludo são determinados usando um dispositivo de rastreamento de posição eletromagnético ou óptico durante um procedimento geralmente conhecido como digitalização da cabeça. A maioria dos sistemas MEG é baseada em um conjunto de sensores fixo com posições de sensores definidas com precisão na estrutura de coordenadas do dispositivo MEG, e a cabeça pode potencialmente se mover. os sensores durante a aquisição de dados. Nos sistemas MEG da MEGIN Oy (Espoo, Finlândia), a localização da cabeça do sujeito em relação aos sensores MEG é determinada com o auxílio de quatro ou cinco bobinas indicadoras de posição da cabeça (HPI) fixadas no couro cabeludo. As localizações das bobinas HPI são digitalizadas juntamente com os pontos fiduciais e do couro cabeludo, e suas posições são determinadas no quadro de coordenadas da cabeça definido pelos pontos fiduciais digitalizados. Quando as bobinas são energizadas, o conjunto de sensores MEG pode localizá-las no quadro de coordenadas do dispositivo MEG. Conhecendo as localizações das bobinas HPI nesses dois quadros, é definida uma transformação de coordenadas do dispositivo para a cabeça que determina a posição da cabeça dentro do conjunto de sensores MEG. Assim, os estudos de imagem de fonte MEG envolvem uma combinação de três sistemas de coordenadas (Fig. 1)3: