Andrey Zhdanov

și Laboratorul BioMag, Centrul de imagistică medicală HUS, districtul spitalicesc din Helsinki și Uusimaa, P.O. Caseta 340, FI-00029, Finlanda

Jussi Nurminen

și Laboratorul BioMag, Centrul de imagistică medicală HUS, districtul spitalicesc din Helsinki și Uusimaa, P.O. Caseta 340, FI-00029, Finlanda

Eric Larson

b Universitatea din Washington, Institutul de Învățare și Științe ale Creierului, 1715 NE Columbia Road, Box 357988, Seattle, WA 98195, SUA

Abstract grafic

videomeg

Abstract

Scopul principal al Proiectului Helsinki VideoMEG este de a permite practicienilor în magnetoencefalografie (MEG) să înregistreze și să analizeze videoclipul subiectului în timpul unui experiment MEG împreună cu datele MEG. Proiectul prevede:

  • • Instrucțiuni de asamblare hardware și software pentru configurarea înregistrărilor video și audio ale participantului sincronizate cu achiziția de date MEG.
  • • Instrumente software de bază pentru analiza video și audio împreună cu datele MEG.

Configurarea rezultată permite înregistrarea fiabilă a materialelor video și audio de la subiect în diferite scenarii de utilizare din lumea reală. Proiectul Helsinki VideoMEG a permis înființarea cu succes a instalațiilor video-MEG în patru laboratoare MEG diferite din Finlanda, Suedia și Statele Unite.

Detalii despre metodă

Magnetoencefalografia (MEG) este o metodă funcțională neinvazivă de imagistică a creierului care monitorizează activitatea neuronală prin măsurarea câmpurilor magnetice asociate [1]. În practica clinică, MEG este utilizat în principal pentru localizarea pre-chirurgicală a zonelor epileptogene, unde s-a demonstrat că detectează surse de activitate patologică nedetectabile prin alte tehnici neinvazive [2], [3]].

MEG este, în multe privințe, similar cu tehnica strâns legată de electroencefalografie (EEG): cele două tehnici împărtășesc sursele subiacente ale semnalului și se bazează pe mapări similare de la activitatea acestor surse la semnalele măsurate de senzori, obținând astfel rezoluții spațiale [1]. În practica clinică, examinările EEG ale pacienților cu epilepsie sunt augmentate în mod obișnuit cu înregistrări video sincronizate [4] - o procedură cunoscută sub numele de video-EEG sau VEEG. În video-MEG - omologul MEG al procedurii video-EEG - a pacienților cu epilepsie, videoclipul s-a dovedit util pentru identificarea artefactelor și documentarea convulsiilor [5]. S-a demonstrat că adăugarea de videoclipuri sincronizate în timp la înregistrările de epilepsie MEG afectează semnificativ interpretarea datelor [6]. În plus față de aplicațiile clinice, înregistrarea video a subiectului poate fi utilă și în cercetarea de bază, de exemplu, pentru verificarea conformității și performanței subiectului.

În ciuda potențialelor beneficii, înregistrările video-MEG au câștigat puțin aderență cu practicienii MEG. Unul dintre principalele impedimente pentru adoptarea mai largă a video-MEG este lipsa soluțiilor practice care să permită unui laborator MEG să integreze înregistrările video în fluxul de lucru cu costuri rezonabile și cerințe de forță de muncă. În timp ce mai mulți producători MEG au promovat capabilități integrate de înregistrare video în viitorul lor produs, în prezent nu există soluții comerciale de video-MEG pe piață. În plus, aceste funcții publicitare sunt disponibile numai pentru instalațiile de dispozitive MEG noi, ceea ce le face irelevante pentru site-urile MEG existente.

Obiectivele și filozofia proiectului

Proiectul Helsinki VideoMEG descris în această lucrare are ca scop remedierea acestei situații, oferind practicienilor MEG instrumente pentru configurarea înregistrărilor video-MEG. Proiectul este ghidat de trei principii principale:

Practic. Scopul proiectului este de a permite unei facilități tipice MEG să stabilească o operațiune video-MEG în practică, cu costuri rezonabile monetare și de muncă.

Deschidere. Toate materialele (software, documentație, instrucțiuni de instalare etc.) sunt disponibile gratuit pe GitHub 1 sub licență open-source. Utilizatorii sunt liberi să studieze, să redistribuie și să le modifice în funcție de nevoile lor. Utilizatorii sunt, de asemenea, bineveniți să contribuie cu versiuni modificate ale materialelor la proiect.

Neutralitatea furnizorului și a dispozitivului. Proiectul își propune să ofere o soluție video-MEG compatibilă cu orice dispozitiv MEG.

Stabilirea unei operații video-MEG implică două dezvoltări relativ separate: (1) crearea unei configurații de instrumente pentru înregistrarea video și audio a participantului în timpul experimentului MEG într-un mod care este sincronizat cu achiziția de date MEG și (2) crearea unei facilități pentru analiza fluxurilor de date video, audio și MEG rezultate.

Prima sarcină - stabilirea unei setări de înregistrare video-MEG - implică în mod necesar achiziționarea și instalarea hardware-ului de înregistrare video. Pentru a pune video-MEG la îndemâna unei facilități tipice MEG, Helsinki VideoMEG Project a dezvoltat o configurație hardware care utilizează doar componente standardizate disponibile pe scară largă și nu necesită abilități speciale pentru asamblare. Proiectul oferă tot materialul (instrucțiuni de asamblare și instalare, software etc.) necesare pentru configurarea înregistrărilor video-MEG.

Înregistrare video-MEG

Pentru înregistrarea video și audio a participantului, Helsinki VideoMEG Project folosește un sistem de înregistrare video, care constituie în esență un instrument separat, care este independent de dispozitivul MEG. Singura legătură dintre cele două este linia de sincronizare care transportă informațiile de sincronizare codificate ca o succesiune de impulsuri de declanșare. Astfel, orice dispozitiv MEG capabil să înregistreze impulsuri de declanșare externe poate fi utilizat cu sistemul.

FIG. 1 oferă o prezentare generală a configurării înregistrării video. Audio și video ale pacientului sunt capturate cu un microfon și una sau mai multe camere video situate în interiorul camerei protejate magnetic (MSR). Microfonul și camerele sunt conectate la computerul audiovizual (AV). Calculatorul AV timestampează datele audio și video și le stochează ca fișiere pe hard disk-ul local al computerului. În plus, computerul AV generează secvențe de declanșare de sincronizare care sunt înregistrate de dispozitivul MEG și utilizate pentru sincronizarea urmelor MEG la fluxurile video și audio.