在同步脑电图与功能性磁共振成像期间可靠获取脑电图数据

本方案提供了确保数据质量的关键步骤，特别是每项数据的质量，这对于同步进行的脑电图-功能磁共振成像（EEG-fMRI）研究的成功至关重要，但这一点在以往研究中却很少被强调。本方案操作简便，仅使用常规易得的医疗产品，因此易于实施。该方案可提高在功能磁共振成像同步采集过程中获得的脑电图数据的质量和可读性，对于癫痫研究中识别细微的脑电图变化尤为有用。

该方案还可用于神经认知研究中单次事件相关电位（ERP）中细微脑电图（EEG）事件的识别。首先，将兼容磁共振成像（MRI）的脑电图设备及双极放大器连接至已充满电的电池组，并连接至记录用计算机。确保记录软件的工作区已正确设置。

用10毫升注射器吸取导电磨砂凝胶，用于 EEG 帽的涂抹。使用柔软且不可拉伸的卷尺围绕受试者头部一周，经过眶上嵴至枕部，测量头围。选择比头围大1厘米的合适尺寸的 EEG 帽，并确保其佩戴舒适。

将帽套大致放置在受试者头部上方后，测量枕外隆突-鼻根弧线的长度，并标记枕外隆突-鼻根弧线与耳周弧线的交点。滑动帽套使其电极CZ的位置对准该交点。通过手动检查FZ、PZ、OZ、参考电极和接地电极是否位于枕外隆突-鼻根弧线上，确保帽套未发生水平旋转。

使用棉签背面将每个电极下方的毛发拨向一侧，以暴露皮肤。将含有70%酒精溶液的棉签穿过电极开口，快速旋转以擦拭每个电极下方的皮肤。在开口处涂抹少量研磨性导电凝胶，并通过快速旋转棉签对皮肤进行研磨处理。

监测电极的阻抗，并重复进行打磨，直至阻抗降至至少低于20千欧。当阻抗达到满意水平后，用相同的凝胶填充开口，注意不要在开口处使用过多凝胶，以免造成电极之间的导通。在将心电图电极放置于背部之前，请受试者保持直立坐姿，不要弯曲颈部。

将心电图电极放置在距正中沟左侧2至3厘米处，确保导线在背部保持平直，但在颈部曲度处留有余量，以防止受试者躺上磁共振成像检查床时电极移位。用心电图电极下方的皮肤用酒精棉片擦拭。使用双面粘附环将心电图电极固定于皮肤上，并通过用棉签反复擦拭皮肤以监测阻抗。

将干燥的酒精棉签对折成四层，放在心电图电极上，然后使用外科胶带将棉签固定在皮肤上。将心电图电极导线用胶带沿皮肤固定至肩部。将一组由六个环组成的预编碳纤维导线置于帽上，使导线与头部顶部的电极束保持平行。

使用手术胶带将电极周围的环形导线固定，使各个环形导线均匀覆盖头部，每圈覆盖的区域大致相等。在 EEG 帽和碳环外用弹性绷带缠绕受试者的头部，确保绷带覆盖所有电极，且松紧适度，不可过紧。在缠绕绷带时，询问受试者是否感到头部有不适的压力。

进行静息态数据采集时，指导受试者佩戴与磁共振成像兼容的耳塞。进行任务态数据采集时，使用耳机或听筒，并确保受试者能够通过耳机或听筒的双侧清晰听到声音。在要求受试者躺下并将头部放入线圈之前，先在头部线圈的下半部分放置一个与磁共振成像兼容的扁平记忆海绵枕头。

然后将电极和碳纤维束从头部线圈顶部开口处笔直插入。在头部、前额及颞区上方添加记忆海绵枕头，填满头线圈内所有空隙，同时避免对受试者头部造成过紧压迫。安放头部线圈的上半部分并闭合线圈，确保枕头未对头部产生挤压。

将半圆柱形记忆海绵枕头放置于受试者颈部后方，确保心电图电极导线被良好地夹在枕头与颈部之间。放置所有记忆海绵枕头后，测试受试者是否仍能通过耳机或耳塞的两侧正常听到声音。放置好镜子后，指导受试者在其头部位于磁共振成像仪孔径等中心位置时调整镜子。

将脑电图（EEG）和心电图（ECG）电极连接至EEG放大器，同时将碳丝线圈连接至置于磁共振成像（MRI）设备孔洞后方的双极放大器后，使用光纤将放大器连接至记录计算机。随后打开放大器电源，检查所有电极的阻抗是否仍保持在较低水平。将头部线圈顶部开口处引出的所有导线有序排列，沿MRI孔洞中心笔直布线，连接至各放大器。

将一根碳纤维导线环围绕从脑电图（EEG）和心电图（ECG）电极连接盒通向放大器的带状电缆放置。使用制造商提供的非磁性、磁共振安全的沙袋，将所有导线夹紧固定，置于头部线圈顶部开口出口处与放大器之间。将沙袋放置在放大器上方，并利用制造商提供的线缆将放大器置于磁体孔洞之外。

从控制室与受试者沟通，确认受试者能够听到操作人员的声音，并告知受试者在数据采集过程中不要移动。在开始fMRI采集之前，先启动EEG记录。检查扫描仪标记和体积触发信号是否在在线EEG记录中周期性显示。

此处展示了使用本方案参与神经认知研究和癫痫研究的受试者所获得的代表性脑电图信号。两项研究在处理前获取的脑电图信号相似。经处理后，两项研究得到的脑电图信号均具有可分析的质量，且无明显的心电图伪迹污染，如图所示。

在癫痫研究期间，脑电图上清晰可见癫痫样活动。在神经认知研究期间采集的脑电图中，尽管已进行伪迹去除，但仍可见眨眼、眼球运动和肌电伪迹，尤其在额极导联FP1和FP2上较为明显。在两项研究期间采集并经过后处理的脑电图信号中，均未发现由机械振动引起的伪迹。

此外，脑电电极未对同步采集的磁共振图像产生可见伪影。在实施该方案时，应固定受试者的头部、导线和电缆，以充分减少机械振动。本方案目前正用于我们需进行事件相关电位单次试验检测的神经科学研究项目。

这为在无创脑机接口研究中应用同步脑电图-磁共振成像技术铺平了道路。