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Dec 06, 2023

Sur la numérisation des têtes électromagnétiques en MEG et EEG

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 3801 (2023) Citer cet article 1370 Accès à 3 détails des métriques Altmetric Dans les études MEG et EEG, la précision de la numérisation de la tête a un impact sur la

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3801 (2023) Citer cet article

1370 Accès

3 Altmétrique

Détails des métriques

Dans les études MEG et EEG, la précision de la numérisation de la tête a un impact sur le co-enregistrement entre les données fonctionnelles et structurelles. Le co-enregistrement est l’un des principaux facteurs qui affectent la précision spatiale de l’imagerie source MEG/EEG. Des points de la surface de la tête (cuir chevelu) numérisés avec précision améliorent non seulement le co-enregistrement, mais peuvent également déformer un modèle d'IRM. Une telle IRM à modèle individualisé peut être utilisée pour la modélisation de la conductivité dans l’imagerie source MEG/EEG si l’IRM structurelle de l’individu n’est pas disponible. Les systèmes de suivi électromagnétique (EMT) (en particulier Fastrak, Polhemus Inc., Colchester, VT, USA) sont la solution la plus courante pour la numérisation du MEG et de l'EEG. Cependant, ils peuvent parfois souffrir d’interférences électromagnétiques ambiantes, ce qui rend difficile l’obtention d’une précision de numérisation (sub-)millimétrique. L'étude actuelle : (i) a évalué les performances du système Fastrak EMT dans différentes conditions de numérisation MEG/EEG, et (ii) explore l'utilisabilité de deux systèmes EMT alternatifs (Aurora, NDI, Waterloo, ON, Canada ; Fastrak avec un émetteur à courte portée) pour la numérisation. Les fluctuations du suivi, la précision de la numérisation et la robustesse des systèmes ont été évaluées dans plusieurs cas de test à l'aide de cadres de test et de modèles de tête humaine. Les performances des deux systèmes alternatifs ont été comparées à celles du système Fastrak. Les résultats ont montré que le système Fastrak est précis et robuste pour la numérisation MEG/EEG si les conditions de fonctionnement recommandées sont remplies. Le Fastrak avec l'émetteur à courte portée présente une erreur de numérisation comparativement plus élevée si la numérisation n'est pas effectuée très près de l'émetteur. L'étude démontre également que le système Aurora peut être utilisé pour la numérisation MEG/EEG dans une plage limitée ; cependant, certaines modifications seraient nécessaires pour faire du système un numériseur pratique et facile à utiliser. Sa fonction d’estimation des erreurs en temps réel peut potentiellement améliorer la précision de la numérisation.

Dans l'imagerie de source fonctionnelle électromagnétique telle que la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG), les images anatomiques IRM (imagerie par résonance magnétique) de la tête d'un individu sont généralement utilisées pour définir la géométrie et le modèle de tête pour les calculs. Une fusion fiable des informations fonctionnelles et anatomiques nécessite que les emplacements des repères anatomiques soient connus avec précision sur la surface de la tête. De plus, les emplacements et orientations des capteurs/électrodes par rapport à la tête doivent être connus avec suffisamment de précision1. Les données fonctionnelles et anatomiques étant acquises par deux systèmes d’imagerie médicale distincts, leur combinaison nécessite de co-enregistrer leurs référentiels pour définir une transformation affine entre les systèmes de coordonnées MEG/EEG et IRM. Ce co-enregistrement se fait généralement en alignant manuellement un ensemble de points de repère déterminés dans les deux référentiels de coordonnées. Trois repères anatomiques facilement identifiables sur l'IRM et la surface du cuir chevelu – nasion, pré-auriculaire gauche (LPA) et pré-auriculaire droit (RPA) – servent généralement de points de référence pour le co-enregistrement. En option, à l’aide d’un co-enregistrement automatisé basé sur l’ICP (point le plus proche itératif)2, un ensemble de points de surface du cuir chevelu déterminés dans le cadre de coordonnées MEG/EEG peut être mis en correspondance avec la surface du cuir chevelu extraite de l’IRM.

Les points de référence dans le cadre de coordonnées IRM sont déterminés en parcourant visuellement les images IRM 3D ou la surface du cuir chevelu extraite de ces images. Dans le cadre de coordonnées MEG/EEG, ces positions de référence et les points de la surface du cuir chevelu sont déterminés à l'aide d'un dispositif de suivi de position électromagnétique ou optique au cours d'une procédure généralement appelée numérisation de la tête. La plupart des systèmes MEG sont basés sur un réseau de capteurs fixe avec des positions de capteurs définies avec précision dans le cadre de coordonnées du dispositif MEG, et la tête peut potentiellement bouger. les capteurs lors de l’acquisition des données. Dans les systèmes MEG de MEGIN Oy (Espoo, Finlande), l'emplacement de la tête du sujet par rapport aux capteurs MEG est déterminé à l'aide de quatre ou cinq bobines d'indicateur de position de la tête (HPI) fixées au cuir chevelu. Les emplacements des bobines HPI sont numérisés avec les points de référence et le scalp, et leurs positions sont déterminées dans le cadre de coordonnées de la tête défini par les points de référence numérisés. Lorsque les bobines sont alimentées, le réseau de capteurs MEG peut les localiser dans le cadre de coordonnées du dispositif MEG. Connaissant les emplacements des bobines HPI dans ces deux cadres, une transformation de coordonnées appareil-tête est définie qui détermine la position de la tête à l'intérieur du réseau de capteurs MEG. Ainsi, les études d’imagerie de source MEG impliquent une combinaison de trois systèmes de coordonnées (Fig. 1)3 :