Helsinki VideoMEG Project: A magnetoencefalográfia kibővítése szinkronizált videofelvételekkel

Andrej Zsdanov

és BioMag laboratórium, HUS Orvosi Képalkotó Központ, Helsinki és Uusimaa Kórházi Körzet, P.O. Box 340, 00029 FI, Finnország

Jussi Nurminen

és BioMag laboratórium, HUS Orvosi Képalkotó Központ, Helsinki és Uusimaa Kórházi Körzet, P.O. Box 340, 00029 FI, Finnország

Eric Larson

b Washingtoni Egyetem, Tanulási és Agytudományi Intézet, 1715 NE Columbia Road, Box 357988, Seattle, WA 98195, USA

Grafikai absztrakt

project

Absztrakt

A Helsinki VideoMEG Project elsődleges célja, hogy lehetővé tegye a magnetoencefalográfia (MEG) gyakorlói számára, hogy a MEG-kísérlet során a MEG-adatokkal együtt rögzítsék és elemezzék az alany videóját. A projekt a következőket nyújtja:

  • • Hardverszerelési utasítások és szoftver a résztvevő videó- ​​és hangfelvételeinek beállításához, szinkronizálva a MEG adatgyűjtésével.
  • • Alapvető szoftvereszközök a videó és a hang elemzéséhez a MEG adatokkal együtt.

Az így kapott beállítás lehetővé teszi az alany videóinak és hangjának megbízható rögzítését különböző valós használati helyzetekben. A Helsinki VideoMEG projekt lehetővé tette a video-MEG létesítmények sikeres létesítését négy különböző MEG laboratóriumban Finnországban, Svédországban és az Egyesült Államokban.

A módszer részletei

A magnetoencefalográfia (MEG) egy nem invazív funkcionális agyi képalkotó módszer, amely a kapcsolódó mágneses mezők mérésével figyeli az idegsejtek aktivitását [1]. A klinikai gyakorlatban a MEG-t leginkább az epileptogén zónák műtét előtti lokalizálására használják, ahol kimutatták, hogy olyan kóros aktivitás forrásait detektálja, amelyek más nem invazív technikákkal nem észlelhetők [2], [3]].

A MEG sok tekintetben hasonlít az elektroencefalográfia (EEG) szorosan kapcsolódó technikájához: a két technika megosztja a jel mögöttes forrásait, és hasonló leképezésekre támaszkodik e források aktivitásától az érzékelők által mért jelekig, hasonló időbeli és térbeli felbontások [1]. A klinikai gyakorlatban az epilepsziás betegek EEG-vizsgálatait rendszeresen szinkronizált videofelvételekkel egészítik ki [4] - ez az eljárás video-EEG vagy VEEG néven ismert. Az epilepsziás betegek video-MEG-jében - a video-EEG eljárás MEG-megfelelőjében - a videó hasznosnak bizonyult a műtermékek azonosításában és a rohamok dokumentálásában [5]. Az idő szinkronizált videó hozzáadása a MEG epilepszia felvételeihez bebizonyosodott, hogy jelentősen befolyásolja az adatok értelmezését [6]. A klinikai alkalmazások mellett az alany videofelvétele az alapkutatásban is hasznos lehet, például az alany megfelelőségének és teljesítményének ellenőrzésére.

A lehetséges előnyök ellenére a video-MEG felvételek kevéssé tapadtak a MEG gyakorlóival. A video-MEG szélesebb körű alkalmazásának egyik legfőbb akadálya, hogy nincsenek gyakorlati megoldások, amelyek lehetővé tennék a MEG laboratórium számára, hogy a videofelvételeket elfogadható költségekkel és munkaerőigénnyel integrálják a munkafolyamatba. Míg több MEG-gyártó integrált videofelvételi lehetőségeket hirdetett jövőbeli termékeiben, jelenleg nincsenek kereskedelmi videomegoldások a piacon. Ezenfelül ezek a meghirdetett képességek csak az új MEG-eszközök telepítéséhez érhetők el, ami lényegtelenné teszi őket a meglévő MEG-helyek szempontjából.

A projekt céljai és filozófiája

A jelen cikkben leírt Helsinki VideoMEG projekt célja ennek a helyzetnek a helyreállítása azáltal, hogy a MEG gyakorlók számára eszközöket biztosít a video-MEG felvételek beállításához. A projektet három fő elv vezérli:

Praktikum. A projekt célja, hogy egy tipikus MEG-létesítmény lehetővé tegye a video-MEG működés gyakorlati megvalósítását, ésszerű pénzbeli és munkaerőköltségekkel.

Nyitottság. Minden anyag (szoftver, dokumentáció, telepítési útmutató stb.) Szabadon elérhető a GitHub 1-en nyílt forráskódú licenc alatt. A felhasználók szabadon tanulmányozhatják, terjeszthetik és módosíthatják ezeket igényeik szerint. A felhasználókat az anyagok módosított változataival is visszajuttathatják a projektbe.

Szállító- és eszköz-semlegesség. A projekt célja egy video-MEG megoldás biztosítása, amely kompatibilis bármely MEG eszközzel.

A video-MEG művelet létrehozása két, viszonylag különálló fejlesztést von maga után: (1) létrehoz egy műszeres beállítást a résztvevő videó és hang rögzítésére a MEG kísérlet során a MEG adatgyűjtéssel szinkronizált módon, és (2) egy létesítmény felállítását. a kapott video-, audio- és MEG-adatfolyamok elemzéséhez.

Az első feladat - a video-MEG felvétel beállításának létrehozása - szükségszerűen magában foglalja a videofelvételi hardver beszerzését és telepítését. Annak érdekében, hogy a video-MEG elérhetővé váljon egy tipikus MEG-létesítmény elérhetősége alatt, a Helsinki VideoMEG Project kifejlesztett egy olyan hardverbeállítást, amely csak széles körben elérhető szabványosított, polc nélküli alkatrészeket használ, és nem igényel különösebb készségeket az összeszereléshez. A projekt biztosítja a video-MEG felvételek beállításához szükséges összes anyagot (szerelési és telepítési utasításokat, szoftvereket stb.).

Video-MEG felvétel

A résztvevő videófelvételéhez és hangjához a Helsinki VideoMEG Project videofelvételi rendszert alkalmaz, amely lényegében egy külön műszert alkot, amely független a MEG-eszköztől. Az egyetlen kapcsolat a kettő között az a szinkronvonal, amely a kiváltó impulzusok sorozataként kódolt időzítési információt hordozza. Így bármely olyan MEG eszköz használható, amely külső trigger impulzusok rögzítésére alkalmas.

ÁBRA. Az 1. áttekintést nyújt a videofelvétel beállításáról. A páciens hangját és videóját mikrofonnal és egy vagy több videokamerával rögzítik a mágnesesen árnyékolt helyiségben (MSR). A mikrofon és a kamerák az audiovizuális (AV) számítógéphez vannak csatlakoztatva. Az AV számítógép időbélyegzi az audio és video adatokat, és fájlként tárolja a számítógép helyi merevlemezén. Ezenkívül az AV számítógép generál időzítő trigger szekvenciákat, amelyeket a MEG eszköz rögzít, és amelyeket MEG nyomok szinkronizálására használnak a video- és hangfolyamokkal.