0503.参考电极和患者接地电极


宏观电极参考电极：在使用系统进行记录时（2018年11月之前），使用头皮参考电极，尽可能放置在靠近头顶（Cz）的位置。在使用NeuraLynx公司系统进行记录时，参考电极可以从任何已记录的电极中选择，并且宏观电极和微电极的参考电极可以不同。对于宏观电极，在可行的情况下，选择白质中具有平坦脑电图信号且无癫痫活动的接触点。如果没有这样的电极接触点，则使用Cz头皮电极。尽可能避免使用后者，因为头皮电极更有可能记录到肌肉伪影，并且容易从皮肤上脱落，这会在所有数据中引入噪声。

微电极参考电极：对于每个微电极，使用同一束中没有多单元活动（MUA）且没有伪影的微导线作为参考电极，以避免将这些活动引入所有电极。对于型号1以及绝大多数的型号2和型号3，从8根微导线中选择一根。对于型号2和型号3，使用未绝缘的参考微导线在大多数情况下会导致微电极信号中的噪声水平较高，可能是因为电极之间的阻抗差异过大。仅在3名患者中使用了这种方式。使用普通微导线作为参考电极将增强对非常局部活动的检测，但也会消除微导线记录的所有共同活动，特别是由较大神经元群体的平均活动产生的局部场电位（LFP）的慢成分。相反，未绝缘的参考电极将更好地保留局部场电位（LFP）的慢成分，但由于电极捕获的信号在阻抗和幅度上的差异，也可能将相同的局部场电位（LFP）活动引入所有微导线中。无论使用哪根导线作为参考电极，对局部场电位（LFP）的影响可能会因脑内微导线之间的距离而有所不同，而对于某型号电极来说，这种距离是不可预测的。


每天检查微电极的信号质量。如果所有导线上都出现了多单元活动（MUA）或伪影，这通常意味着参考电极被这些活动污染了，此时会选择微电极束中的另一根微导线作为参考电极。


接地电极：使用锁骨上的头皮电极作为患者的接地电极。在2018年11月之前，当使用两个不同的放大器时，通过跨接电缆使用相同的患者接地电极来为两个放大器接地。


06.数据管理


0601.存储


微电极以高采样率记录（在我们的配置中为32千赫兹），当连续采集数周时，这可能会产生大量需要管理和存储的数据。以32千赫兹记录2小时的单个通道数据量接近0.5GB。在2到3周内，对大约100个宏观和微电极（包括8到32根微导线）的连续记录会积累2到3TB的数据。


由于研究中心（巴黎脑研究所）和癫痫科位于医院场地内的不同建筑物中，且网络基础设施相互独立，自2013年2月起，一根光纤从癫痫科延伸至研究中心的服务器，实现了数据的直接传输。每晚，由NeuraLynx公司系统采集的数据都会传输到巴黎脑研究所的服务器上，方便研究人员快速查看和分析。在将数据存储到服务器之前，如果在采集时未进行伪匿名处理，所有数据都会进行伪匿名化。所有记录的数据被分割成最大时长为2小时的文件，以便使用不同的可视化和分析软件对其进行高效读取。由于Cheetah软件在分割文件时会丢失文件之间的样本，因此记录通常持续24小时，然后使用Matlab软件离线分割成2小时的文件，且不会丢失数据。数据按照患者进行整理，并采用标准化的命名和组织方式，以便于访问所需的数据集。采集设置、影像资料和临床信息会添加到每位患者的文件夹中。数据访问通过个人身份标识和密码进行安全保护，合作者可按需获取访问权限。由临床软件采集的数据由医院的信息技术基础设施进行存储和管理。


0602.电极定位与可视化


在EPILOC工具箱中，开发了两个模块，用于在空间和解剖学上对植入的电极及其接触点进行定位。它们基于多个图像处理流程，使用了Brainvisa和Freesurfer软件，这些流程旨在根据术前结构磁共振成像（MRI）序列计算解剖模型；2）将该序列在蒙特利尔神经学研究所（MNI）模板上进行标准化；3）以术前结构MRI为参考，使用块匹配算法在患者的原始空间中对术前和术后序列进行配准；4）通过对术后TDM上存在的电极伪影进行分割，并根据它们与在立体定向引导设备（ROSA或Leksell）上规划的理论轨迹的距离对其进行分类，在术后CT序列上自动定位深度立体脑电图（sEEG）电极；5）使用MNI图谱和患者特定的解剖模型对所有接触点进行标记。第一个模块可用于检查并在必要时纠正自动定位阶段可能出现的不匹配情况。第二个模块称为EPILOC-VIEW，它创建了一个界面，使用户能够在一个3D场景中轻松浏览，其中融合了不同流程的所有结果。用户可以在不同的植入电极和接触点之间浏览，并通过选择经典视图或沿电极轴的视图来聚焦于每个电极，这对于更好地识别微电极的痕迹非常重要（图1）。结构图像标准化使得能够在MNI空间中呈现所有患者的数据，并在原始空间和MNI空间中对其进行可视化。在术后三维CT扫描中检测微电极。通过与术前MRI序列进行叠加，可以确定个体的解剖学位置。它们在癫痫发作起始区（SOZ）中的位置是从临床报告中提取的。


0603.信号可视化


通常不仅需要检查原始信号以评估数据质量和伪影，还需要对病理或生理活动进行标注，以便进行进一步分析。然而，自2012年以来采集的数据很难用现有的软件读取。宏观和微电极信号是以不同的采样率采集的，而这在脑电图可视化软件中通常是不支持的。此外，2012年之前的数据是在不同的放大器上采集的，并以不同的数据文件和格式保存。由于转换为不同的数据格式而导致的数据重复，随着连续记录的进行，成为了一个存储问题。为了解决这些问题，内部开发的脑电图/脑磁图（EEG/MEG）软件MUSE（补充图3）进行了更新，以便能够直接从不同的文件格式和不同的采样率可视化宏观和微电极信号。对于在不同放大器上采集的宏观和微电极信号，使用模拟同步触发器进行离线处理，以找到信号之间的延迟并同步两个可视化窗口。当宏观和微电极信号在同一个NeuraLynx公司系统上同步采集时，所有信号都可以以其原始采样率进行可视化。MUSE软件还允许分别在不同频率下对宏观和微电极进行滤波，并对伪影和感兴趣的事件（即癫痫发作、发作间期活动等）进行标注。