مكان‌يابي كانون‌هاي صرع از طريق پردازش EEG-fMRI هم‌زمان و شناسايي خودكار اينترايكتال از EEG داخل اسكنر

Localizing Epileptic Focus through Simultaneous EEG-fMRI Recording and Automated Detection of IED from Inside-Scanner EEG

با توجه به رزولوشن زماني خوب EEG و رزولوشن مكاني مناسب fMRI، تركيب اطلاعات هم‌زمان آن‌ها مي‌تواند باعث بهبود عمل‌كرد مكان‌يابي شود. در اين مقاله سعي شده است تا با استفاده از اطلاعات اين دو مداليته در يك ثبت هم‌زمان، به مكان‌يابي كانون‌هاي صرعي پرداخته شود. از اين رو، نخست از طريق شناسايي وقايع اينترايكتال و ميانگين‌گيري، يك الگوي اسپايكر مستخرج از EEG خارج اسكنر ساخته شده و سپس از طريق اعمال همبستگي متقابل بين اين الگو و سيگنال EEG درون اسكنر، يك سيستم خودكار به منظور استخراج اطلاعات زماني لحظه‌ي وقوع حادثه طراحي شده است. پس از آن رگرسور به دست آمده بعد از كانوالو شدن با تابع پاسخ سيستم هموديناميك (HRF) از طريق مدل GLM به مكان‌يابي كانون‌هاي صرعي پرداخته است. اين مطالعه روي 6 بيمار صرعي موضعي مقاوم به دارو كه در آزمايشگاه ملي نقشه‌برداري مغز از آن‌ها ثبت داده صورت گرفته، انجام شده است. نتايج روش پيشنهادي با اطلاعات ارائه شده در EEG براي هر 6 بيمار هماهنگي داشته و از اين ميان براي 4 بيمار كه كانديد جراحي مغز بودند، اطلاعاتي اضافه ارائه كرده است. نتايج به دست آمده حاكي از بهبود صحت و دقت مكان‌يابي نسبت به روش‌هاي پيشين مي‌باشد.

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.