МР-3. Сварочные электроды МР-3.
МР-3. Электроды сварочные Э46-МР-3-Ф-УД.
ГОСТ 9466-75, ГОСТ-9467-75 (тип Э46)
Основное назначение сварочных электродов МР-3:
Электроды МР-3 с рутилово-основным покрытием, предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 490 МПа. Сварка производится во всех пространственных положениях на переменном и постоянном токе обратной полярности. Стержень из проволоки марок Св-08, Св-08А по ГОСТ 2246-70. Диаметр выпускаемых электродов 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 мм.
Характеристика электродов МР-3:
Покрытие – рутиловое.
Коэффициент наплавки – 7,5 г/Ач.
Производительность (для диаметра 4,0 мм) – 1,2 кг/ч
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла – 1,7 кг.
Типичные механические свойства металла шва:
Временное сопротивление, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Ударная вязкость КСUШ, Дж/см 2 |
| 480 | 390 | 26 | 125 |
Химический состав наплавленного металла, %:
| С | Мn | Si | P | |
0. 10 | 0.66 | 0.10 | 0.019 | 0.030 |
Размеры электродов МР-3 и сила тока при сварке:
| Диаметр, мм | Длина, мм | Ток, А | Среднее количество электродов в 1 кг, шт. |
| 3,0 | 350 | 80-140 | 39 |
| 4,0 | 450 | 140-220 | 16 |
| 5,0 | 450 | 160-260 | 11 |
Особые свойства сварочных электродов МР-3:
Допускают сварку ржавого, плохо очищенного от окислов и других загрязнений металла, обеспечивают легкое перекрытие зазоров.
Технологические особенности сварки электродами МР-3:
Сварку ведут средней или короткой дугой
Обязательна прокалка перед сваркой: 150-180 °С; 40-60 мин.
Условное обозначение: Э46-МР-3- Ø -УД
Е 430(3)-Р26
ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75.
У нас самый широкий выбор сварочных электродов!!!
Сварочные электроды марки МР-3:
Одни из наиболее известных используемых при дуговой сварке электродов – МР-3. Они пользуются постоянной популярностью благодаря своей универсальности и довольно низкой цене. Электрод марки МР-3 используется для дуговой ручной сварки, а так же работы с ответственными конструкциями из углеродистой и низкоуглеродистой стали, при временном сопротивлении до 490 МПа во всех пространственных положениях шва переменным током и постоянным током обратной полярности.
В основном сварочные швы можно разделить на четыре разновидности: стыковые швы, угловые, нахлесточные и тавровые.
Стыковой шов — это соединение двух деталей их торцевыми поверхностями, которые могут различаться по толщине. Такие швы получили широкое распространение в машиностроении, при сварке трубопроводов и различных резервуаров.
Угловой шов представляет собой сварку двух плоскостей, которые находятся под углом друг к другу.
Особенно широко такие швы применяются в строительстве
Нахлесточный шов — соединение, в котором один лист металла накладывается на другой, частично перекрывая его. Такие швы есть в конструкциях различных ферм, мачт, резервуаров.
Тавровый шов это соединение, в котором торец одного изделия приваривается к боковой поверхности другого изделия (элемента). Схематически такие соединения имеют вид буквы Т. Так же как и в угловом соединении, тавровое предполагает соединение как под прямым углом, так и любым другим углом.
Все четыре разновидности сварных соединений представлены на рис.
А стыковой шов
В угловой шов
В нахлесточный шов
Г тавровый шов
Сварочные электроды МР-3, МР-3М
Электроды МР-3 предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа. Электроды МР-3 обеспечивают непрерывность дуги в процессе сварки и соответственно равномерность шва и его повышенную прочность.
Электроды МР-3 можно использовать на сварочных агрегатах постоянного или переменного тока. Электроды МР-3 применяются для сварки изделий, изготовленных из углеродистых сталей (до ст.4).
Сварка электродами МР-3 производится во всех пространственных положениях, кроме вертикального «сверху-вниз» на переменном и постоянном токе обратной полярности. Тип покрытия электродов МР-3 — рутилово-основной. Электроды МР-3 допускают сварку удлиненной дугой и по окисленной поверхности.
Электроды покрытые металлические МР-3, МР-3М используются для ручной дуговой сварки сталей ГОСТ 9466-75.
Характеристика электродов МР-3, область применения и механические свойства металла сварного шва
| Марка электродов | МР-3 | ГОСТ 9466-75 ТУ 36.23.25-007-90 | |
| Назначение | Для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% | ||
| Диаметр, мм | 2,0 2,5 3,0 3,25 | Длина электрода, мм | 300;350 300;350 350 300;350 |
| Механические свойства, не менее | ||||
| металл шва | сварное соединение | |||
| предел прочности, Мп (кгс/мм2) | относительное удлинение, % | ударная вязкость, Дж/см2 (кгс/см2) | предел прочности, Мп (кгс/мм2) | Угол загиба, град. |
| 450(46) | 18 | 78(8) | 450(46) | 150 |
| Массовые доли элементов, % в наплавленном металле | ||||||
| углерод, не более | кремний | марганец | никель | молибден | сера, не более | фосфор, не более |
| 0,08 0,12 (для диаметра 2,5) | 0,07-0,2 | 0,5-0,8 | — | — | 0,04 | 0,045 |
| Рекомендуемый ток | Положение шва в пространстве |
| ток постоянный и переменный |
Мы наработали огромный опыт в организации поставок метизной продукции любой сложности и комплектации. Наша компания поставляет продукцию во все регионы России, включая Москву и Московскую область, Санкт-Петербург и Ленинградскую область, Тулу, Калугу, Брянск, Липецк, Курск, Белгород, Воронеж, Ростов, Рязань и другие.
Сварочные электроды МР-3: технические характеристики
Электроды МР3 изготавливаются в соответствии с ТУ 1272-299-00187211-2001, которые определяют их основные размеры, а также механические свойства металла шва и сварного соединения.
Электроды МР3 имеют тонкое рутиловое покрытие (отношение диаметра электрода к диаметру стального стержня D/d = 1,20) и предназначены для сварки углеродистых сталей. При этом предел прочности шва при растяжении не превышает 450 МПа.
Согласно ТУ 1272-299-00187211-2001, сварка может вестись в любом пространственном положении, за исключением положения «сверху вниз».
Электроды оказывают определяющее воздействие на качество сварного шва. Сварочные электроды МР-3 позволяют получить шов, который по механическим показателям не отличается от основного металла. Это дает возможность применять их для сварки ответственных конструкций.
Рутиловое покрытие электродов МР-3 представляет собой минерал рутил (двуокись титана) с добавлением алюмосиликатов или карбонатов. Эти вещества способствуют увеличению вязкости наплавленного металла и препятствуют образованию трещин в сварном шве.
Несомненным преимуществом электродов марки МР-3 является их низкая чувствительность к качеству обработки кромок свариваемых поверхностей, к наличию влаги, ржавчины и загрязнений.
Рутиловое покрытие обеспечивает высокую производительность и оптимальные экологические и технологические показатели сварочного производства.
|
Диаметр, мм |
Длинна электрода, мм |
Сварочный ток, А |
||
|
Нижнее |
Вертикальное |
Потолочное |
||
|
2,0 |
250, 300 |
50-90 |
50-70 |
50-70 |
|
2,5 |
250, 300, 350 |
|
60-90 |
60-90 |
|
3,0 |
300, 350 |
110-140 |
80-110 |
80-110 |
|
3,25 |
300, 350 |
100-140 |
80-110 |
80-110 |
|
4,0 |
450 |
160-220 |
140-180 |
140-180 |
|
5,0 |
450 |
180-260 |
160-200 |
— |
Механические свойства:
|
Металл шва |
Сварное соединение |
|||
|
Предел прочности , МПа (кгс/мм2) |
Относительное удлиннение % |
Ударная вязкость, Дж/см2 (кгс*м/см2) |
Предел прочности, Мпа (кгс/мм2) |
Угол загиба, град. |
|
450 (46) |
18 |
78 (8) |
450 (46) |
150 |
Электроды АРС. МР 3 АРС. 3 мм — цена, описание и характеристики
МР 3 АРС
3 мм (2,5 кг) -электроды, которые предназначены для ММА сварки металлических пространственных конструкций из углеродистых марок сталей по ДСТУ 2651/ГОСТ 380-2005 (Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3) всех степеней раскисления – «КП», «ПС», «СП» и ГОСТ 1050-88 (05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20). Электроды хорошо себя зарекомендовали при проведении сварочных работ по влажной и сильно окисленной поверхности. На Монолит Арсенал 3 мм цена может быть снижена при отправке заявки по электронной почте. Купить Арсенал МР 3 оптом можно как потребителям, так и торгующим организациям. По отзывам сварщиков, данные электроды удобны в работе, т.
к. обладают эластичной дугой, легко поджигаются, а шлаковая корка легко отбивается. Белорусские электроды арсенал 3 мм упакованы в пачке по 2,5 кг. Эта упаковка очень удобна при монтажных работах.
Для оптовых покупателей на электроды арсенал цена формируется на договорной основе.
Вид покрытия –рутиловое
ТУ У 28.7-34142621-007:2012-09-14
Условия применения электродов МР 3 арс:
- Коэффициент наплавки – 8,0-9,0г/А.ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла — 1,7 кг.
Электроды Арсенал 3 мм предназначены для сварки соединений металла любых конфигураций — угловых, стыковых, внахлест толщиной от 2 до 8 мм. Электроды МР 3 АРС диаметром от 2,5 до 4 мм могут применяться для сварки во всех пространственных положениях; для диаметра 5 мм — сварка может вестись в нижнем, горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикальном «снизу-вверх» положениях.
Сварку электродами МР 3 монолит арсенал допускается выполнять постоянным током любой полярности или переменным током от сварочного трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В.
Особые свойства МР3 АРС
Электроды Арсенал обеспечивают легкое перекрытие зазоров;
Высокий уровень сварочно-технологических свойств, легкость ведения процесса сварки, повторного зажигания дуги при постанове прихваток;
Высокий товарный вид швов;
Хорошая отделимость шлаковой корки;
Допускается сварка удлиненной дугой по окисленной поверхности;
Хорошие санитарно-гигиенические показатели
Электроды МР-3 — наиболее распространенная марка отечественных электродов. Иногда электроды для сварки МР-3 различного диаметра называют, например, электродами МР-4 или электродами МР-5. Более правильно говорить: «электроды сварочные марки МР-3 диаметр 4,0 мм.» или «электроды МР-3 ф 5,0 миллиметра». Электроды МР-3 применяются для сварки ответственных металлоконструкций из низколегированных и углеродистых марок стали.Они обеспечивают непрерывность дуги, равномерность шва и его повышенную прочность в процессе сварочных работ. Проводить сварочные работы электродами этой марки можно как переменным, так и постоянным электрическим током. Наряду с электродами МР-3, производятся и электроды МР-3М с ильминитовым покрытием. Основные характеристики электродов МР 3, область применения и свойства металла сварного шва указаны в следующих таблицах:
Кроме электродов МР3 обычного серого цвета, предлагаем и электроды МР-3 синие, Эти электроды производятся на импортном оборудовании и обладают более высоким качеством. Электроды МР выпускаются в картонных пачках по 1 кг., 5 кг., уложенные в деревянные обычные или облегченные короба по 1-1,5 тн. Отгрузка электродов для сварки МР-3 партиями от 100 кг.
| ||||||
Но, конечно, наши менеджеры поймут вас в любом случае и отгрузят именно те электроды, которые вам требуются.
Арсенал МР-3 АРС ф.4,0 мм, 5 кг электроды сварочные (Монолит) (аналог МР 3С ЛЭЗ) Плазматек
Электроды МР-3 АРС предназначены для ручной дуговой сварки конструкций из углеродистых марок сталей по ДСТУ 2651/ГОСТ 380-2005 (Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3) всех степеней раскисления – «КП», «ПС», «СП» и ГОСТ 1050-88 (05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20).
Условия применения
Коэффициент наплавки – 8,0-9,0г/А.ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла ― 1,7 кг.
Предназначены для сварки угловых, стыковых, нахлесточных соединений металла толщиной от 3 до 20 мм.
Электроды диаметром от 2,5 до 4 мм пригодны для сварки во всех пространственных положениях; диаметром 5 мм ― для сварки в нижнем, горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикальном «снизу-вверх» положениях.
Сварку электродами МР-3 АРС необходимо выполнять постоянным током любой полярности или переменным током от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В.
- Электроды МР-3 АРС обеспечивает легкое перекрытие зазоров;
- Высокий уровень сварочно-технологических свойств, легкость ведения процесса сварки, повторного зажигания дуги при постановке прихваток;
- Высокий товарный вид швов;
- Хорошая отделимость шлаковой корки;
- Допускается сварка удлиненной дугой по окисленной поверхности;
- Хорошие санитарно-гигиенические показатели
Mn | C | Si | P | S |
0,40-0,70 | не более | |||
0,10 | 0,15-0,35 | 0,030 | 0,030 | |
Сила сварочного тока, А, для электрода диаметром, мм | ||||
2,5 | 3,0 | 3,2 | 4,0 | 5,0 |
50-90 | 70-110 | 80-120 | 110-170 | 150-220 |
Диаметр, мм | Длина, мм | Вес электрода, г | Количество электродов в пачке, шт. | Вес пачки, кг |
4,00 | 450 | 58-59 | 42-43; 84-86 | 2,5; 5 |
3,00 | 350 | 25-26 | 38-40; 96-100 | 1; 2,5 |
Производитель | Марка электродов |
ЛЭЗ | МР-3С, АНО-4 |
СпецЭлектрод | МР-3С, АНО-4 |
Thyssen | Phoenix SH Gelb R |
Дилерские сертификаты
Электроды МР3, МР4, МР5 оптом от 500 кг
Электроды МР 3 получили самое большое распространение среди других марок сварочных электродов.
Часто электроды марки МР-3 называют, в зависимости от диаметра, электродами МР4 или электродами МР5.
Но это не совсем корректно. Правильнее называть, например: «электроды марки МР-3 диаметром 3 миллиметра» или «электроды МP-3 ф 5,0 мм.». В любом случае, наши специалисты, конечно, поймут вас и предложат необходимую вам марку электродов.
Основное назначение: сварка ответственных металлоконструкций из низколегированных и углеродистых марок стали. При сварочных работах они обеспечивают непрерывность дуги, равномерность шва и его повышенную прочность.
Тип тока: переменный или постоянный.
Электроды МР-3М — разновидность электродов МР-3, которые имеют ильминитовое покрытие.
Параметры электродов, область применения, а также механические свойства металла сварного шва указаны в таблицах:
| Марка электродов | МР-3 | ГОСТ 9466-75 ТУ 36.23.25-007-90 |
|
| Назначение | Для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% | ||
|
Диаметр, мм |
2,0 3,25 |
Длина электрода, мм |
300;350 300;350 |
| Механические свойства, не менее | ||||
| металл шва | сварное соединение | |||
| предел прочности, Мп (кгс/мм2) | относительное удлинение, % | ударная вязкость, Дж/см2 (кгс/см2) | предел прочности, Мп (кгс/мм2) | Угол загиба, град. |
| 450(46) | 18 | 78(8) | 450(46) | 150 |
| Массовые доли элементов, % в наплавленном металле | ||||||
| углерод, не более |
кремний | марганец | никель | молибден | сера, не более |
фосфор, не более |
| 0,08 0,12 (для диаметра 2,5) |
0,07-0,2 | 0,5-0,8 | — | — | 0,04 | 0,045 |
| Рекомендуемый ток | Положение шва в пространстве |
| ток постоянный и переменный |
Кроме электродов обычного серого цвета, наша организация предлагает и электроды синего цвета.
По своим характеристикам они не отличаются.
Форма выпуска: картонные пачки по 1-5кг, деревянные короба по 1 тн.
Продажа сварочных электродов для ручной дуговой сварки МР 3 оптом от 500 кг до вагонных партий.
| Следующая > Электроды УОНИ 13 55 постоянного тока |
|---|
Rhythmlink MR Conditional / Система быстрого подключения одноразовых электродов ЭЭГ для КТ
Rhythmlink International LLC выпустила новую линейку продуктов, предназначенную для максимальной эффективности и увеличения рабочего процесса при записи ЭЭГ [электроэнцефалографии] у пациентов, которым требуется магнитно-резонансная или компьютерная томография (КТ). Система быстрого подключения — это линейка одноразовых электродов ЭЭГ, собранных в несколько электродных решеток. Запуск включает в себя в общей сложности 18 новых продуктов, все из которых являются частью электродов Rhythmlink MR Conditional / CT, которые имеют одобрение FDA на рынке за 1.
Сканеры 5 и 3T.
Система Quick Connect обеспечивает такое же качество записи, как и оригинальные электроды условно-МРТ / КТ Rhythmlink, позволяя электродам оставаться на пациенте, пока они находятся в МР-сканере 1,5 и 3 Т. После завершения визуализации пациенты повторно подключаются к своему устройству мониторинга с помощью новой системы быстрого подключения Rhythmlink, которая, как утверждает Rhythmlink, позволяет сэкономить время и деньги и улучшить уход за пациентами.
«Мы очень гордимся выпуском новой системы быстрого подключения», — говорит Шон Риган, генеральный директор Rhythmlink International LLC.«С момента выпуска первого FDA очищается MR условных электродов несколько лет назад, наша команда работает над улучшением продукта и достичь следующий шаг в эффективном лечении пациентов. Мы верим, что система быстрого подключения удовлетворит потребности здравоохранения, которых многие ждали ».
Каждый новый номер продукта имеет пронумерованную термоусадочную пленку и флажки, предназначенные для того, чтобы помочь прикроватному персоналу, например медперсоналу, легко отключать и повторно подключать пациентов, не снимая электроды ЭЭГ, когда пациенту требуется КТ или МРТ.
Электроды доступны в тонкой чашке, в дизайне Deep Cup, вмещающем больше геля, и в дизайне Webb, обеспечивающем большую поверхность записи. Все три дизайна можно смешивать, чтобы уменьшить повреждение кожи и повысить комфорт пациента, а в будущем будут доступны индивидуальные варианты набора для удовлетворения дополнительных потребностей пациентов.
«Эти продукты предлагают новый уровень высокоэффективного рабочего процесса, — говорит вице-президент Rhythmlink по глобальным продажам, Лия Хэнсон, R.EEG / EP T. — Система быстрого подключения не только устраняет необходимость снятия и повторной установки электродов ЭЭГ, когда пациенту требуется компьютерная томография или магнитно-резонансная томография, но сокращается общее время процесса отключения и повторного подключения.Это демонстрирует, что в Rhythmlink мы понимаем, что когда дело касается ухода за пациентом, важен каждый момент ».
Значительное улучшение характеристик фотопроводящей терагерцовой оптоэлектроники за счет включения плазмонных контактных электродов
org/ScholarlyArticle»> 1Tonouchi, M. Новейшая терагерцовая технология. Nat. Фотоника 1 , 97–105 (2007).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Эйзеле, Х.И Хаддад, Г. Два оконечных источника миллиметрового диапазона. IEEE Trans. Теория СВЧ. 46 , 739–746 (1998).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Maestrini, A. et al. Источник гетеродина 1,7-1,9 ТГц. IEEE Microwave Wireless Component Lett. 14 , 253–255 (2004).
Артикул Google ученый
Момени, О.И Афшари Э.
Конструкция генераторов терагерцового и субмиллиметрового диапазонов большой мощности: систематический подход. IEEE J. Твердотельные схемы 46 , 583–597 (2011).
ADS Статья Google ученый
Голд, С. Х. и Нусинович, Г. С. Обзор исследований мощных микроволновых источников. Rev. Sci. Instrum. 68 , 3945–3974 (1997).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Тучек, Дж., Крайшер, К., Галлахер, Д., Фогель, Р., Михайлович, Р. Компактный источник высокой мощности 0,65 ТГц. Proc. 9-й Int. Вакуумный электрон. Конф. 16–17 (2008).
Горшунов Б.
П., Волков А.А., Прохоров А.С., Спектор И.Э. Методы терагерц-суб-терагерцовой ЛОВ-спектроскопии проводящих материалов. Phys. Твердотельный 50 , 2001–2012 (2008).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Колер Р.и другие. Терагерцовый лазер на полупроводниковой гетероструктуре. Природа 417 , 156–159 (2002).
ADS Статья Google ученый
Scalari, G. et al. Квантовые каскадные лазеры ТГц и суб-ТГц диапазонов. Laser Photon. Ред. 3 , 45–66 (2009).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Fathololoumi, S.
et al.Квантовые каскадные лазеры терагерцового диапазона, работающие до ~ 200 К, с оптимизированной силой генератора и улучшенным инжекционным туннелированием. Опт. Экспресс 20 , 3866–3876 (2012).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Chang, G. et al. Волноводные излучатели на основе GaP для генерации мощного широкополосного ТГц диапазона с накачкой волоконными лазерами, легированными Yb. Опт. Экспресс 15 , 16308–16315 (2007).
ADS Статья Google ученый
Сасаки, Ю., Аветисян Ю., Кавасе К. и Ито Х. Генерация поверхностно-излучаемой разностной частоты терагерцовой волны в периодически поляризованном кристалле LiNbO3 наклонно-полосового типа.
Заявл. Phys. Lett. 81 , 3323–3325 (2002).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Водопьянов К.Л. и др. Генерация терагерцовых волн в квазисинхронизированном GaAs. Заявл. Phys. Lett. 89 , 141119 (2006).
ADS Статья Google ученый
Степанов А., Кух Дж., Козьма И., Ридле Э., Алмаси Г. и Хеблинг Дж. Увеличение энергии терагерцовых импульсов, создаваемых оптическим выпрямлением. Опт. Экспресс 13 , 5762–5768 (2005).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Мясник, П.
Н. и Коттер, Д. Элементы нелинейной оптики.(Cambridge University Press (1990).
Preu, S., Dohler, GH, Malzer, S., Wang, LJ & Gossard, AC. Настраиваемые терагерцовые фотомиксеры непрерывного излучения и их приложения. J. Appl. Физика 109 , 061301 (2011).
ADS Статья Google ученый
Bjarnason, J. E. et al. ErAs: фотомиксер на основе GaAs с возможностью перестройки за две декады и пиковой выходной мощностью 12 мкВт. Заявл.Phys. Lett. 85 , 3983–3985 (2004).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Peytavit, E. et al. Выходная мощность милливаттного уровня в суб-терагерцовом диапазоне, генерируемая фотосмешиванием в фотопроводнике GaAs.
Заявл. Phys. Lett. 99 , 223508 (2011).
ADS Статья Google ученый
Упадхья, П.C. et al. Генерация широкополосного терагерцового излучения в зависимости от плотности возбуждения в фотопроводящей антенне с несимметричным возбуждением. Опт. Lett. 32 , 2297–2299 (2007).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Roehle, H. et al. Терагерцовые антенны 1,5 мкм нового поколения: мезаструктурирование фотопроводящих слоев InGaAs / InAlAs. Опт. Экспресс 18 , 2296–2301 (2010).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Тейлор, З. Д., Браун, Э. Р. и Бьярнасон, Дж. Э. Фотопроводящий переключатель с резонансным оптическим резонатором с эффективностью преобразования 0,5% и пиковой мощностью 1,0 Вт. Опт. Lett. 31 , 1729–1731 (2006).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Парк, С. -Г., Джин, К. Х., Йи, М., Ye, J.C., Ahn, J. & Jeong, K. -H. . Усиление излучения терагерцовых импульсов оптической наноантенной. САУ НАНО 6 , 2026–2031 (2012).
CAS Статья Google ученый
Остон Д. Х., Чунг К. П. и Смит П. Р. Пикосекундные фотопроводящие диполи Герца. Заявл. Phys. Lett. 45 , 284–286 (1984).
ADS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 24ван Экстер, М.И Гришковский Д. Характеристика оптоэлектронной системы терагерцового излучения. IEEE Trans. Теория СВЧ. 38 , 1684–1691 (1990).
ADS Статья Google ученый
Cai, Y. et al. Когерентное обнаружение терагерцового излучения: прямое сравнение электрооптического отбора проб в свободном пространстве и обнаружения антенны. Заявл. Phys. Lett. 73 , 444–446 (1998).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Ральф, С.Э. и Гришковски Д. Электрические поля, усиленные ловушками в полуизоляторах: роль инжекции электрических и оптических носителей. Заявл. Phys. Lett. 59 , 1972–1974 (1991).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 27Берри, К. В. и Джаррахи, М. Принципы согласования импедансов в фотопроводящих антеннах. J. Инфракрасные миллиметровые терагерцовые волны 33 , 1182–1189 (2012).
Артикул Google ученый
Пожела Дж. И Реклайтис А. Электронно-транспортные свойства в GaAs в сильных электрических полях. Твердотельный электрон 23 , 927–933 (1980).
ADS Статья Google ученый
Берри, К. В. и Джаррахи, М. Плазмонно-усиленная локализация света в фотопроводящих антеннах. Proc. Конф. Лазеры и электрооптика, CFI2 (2010).
Берри, К.
В. и Джаррахи, М. Сверхбыстрые фотопроводники на основе плазмонных решеток. Proc. Int. Конф. Инфракрасные, миллиметровые и терагерцевые волны 1-2 (2011).
Lloyd-Hughes, J. et al. Влияние пассивации поверхности на сверхбыструю динамику носителей и генерацию терагерцового излучения в GaAs. Заявл. Phys. Lett. 89 , 232102 (2006).
ADS Статья Google ученый
Хедли, К.и другие. Улучшенные характеристики терагерцовых излучателей на основе {GaAs} за счет пассивирования поверхности и инкапсуляции нитрида кремния. J. Sel. Верхний. Квантовая электроника. 17 , 17–21 (2011).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 33Хаггард, П. Г., Шоу, К. Дж., Клафф, Дж. А. и Эндрюс, С. Р.. Поляризационно-зависимая эффективность фотопроводящих ТГц передатчиков и приемников. Заявл. Phys. Lett. 72 , 2069–2071 (1998).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Ши В., Хоу Л. и Ван Х. Высокоэффективное терагерцовое излучение от фотопроводящих антенн из полуизолирующего GaAs с омическими контактными электродами. J. Appl. Phys. 110 , 023111 (2011).
ADS Статья Google ученый
Schuller, J. A. et al. Плазмоника для экстремальной концентрации света и манипуляций. Nat. Mater. 9 , 193–204 (2010).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 36Hartschuh, A., Sanchez, E.J., Xie, X. S. & Novotny, L. Рамановская микроскопия однослойных углеродных нанотрубок в ближнем поле с высоким разрешением. Phys. Rev. Lett. 90 , 095503 (2003).
ADS Статья Google ученый
Фрей, Х., Витт, С., Фельдерер, К. и Гукенбергер, Р. Получение изображений одиночных флуоресцентных молекул с высоким разрешением в ближнем оптическом поле металлического наконечника. Phys. Rev. Lett. 93 , 200801 (2004).
ADS Статья Google ученый
Кубукку, Э., Корт, Э. А., Крозье, К. Б. и Капассо, Ф. Плазмонная лазерная антенна. Заявл. Phys. Lett. 89 , 093120 (2006).
ADS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 39Ю. Н.и другие. Полупроводниковые лазеры с малой расходимостью методом плазмонной коллимации. Nat. Фотон. 2 , 564–570 (2008).
CAS Статья Google ученый
Этуотер, Х. А. и Полман А. Плазмоника для улучшенных фотоэлектрических устройств. Nat. Mater. 9 , 205–213 (2010).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Пала, Р.А., Уайт, Дж., Барнард, Э., Лю, Дж. И Бронгерсма, М. Л.. Создание плазмонных тонкопленочных солнечных элементов с усилением широкополосного поглощения. Adv. Mater. 21 , 3504–3509 (2009).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 42Иши, Т., Фуджиката, Т., Макита, К., Баба, Т. и Охаши, К.. Si нанофотодиод с поверхностной плазмонной антенной. Jpn J. Appl. Phys. 44 , 364–366 (2005).
ADS Статья Google ученый
Tang, L. et al. Германиевый фотодетектор в нанометровом масштабе, усиленный дипольной антенной в ближнем инфракрасном диапазоне. Nat. Фотон 2 , 226–229 (2008).
CAS Статья Google ученый
Динтингер, Дж., Робель, И., Камат, П. В., Жене, К. и Эббесен, Т. В.. Терагерцовая полностью оптическая молекулярно-плазмонная модуляция. Adv. Mater. 18 , 1645–1648 (2006).
CAS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 45Берри, К. У., Мур, Дж. И Джаррахи, М.. Проектирование реконфигурируемых металлических щелей для терагерцовой модуляции пучка. Опт. Экспресс 19 , 1236–1245 (2011).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Beck, M. et al.Импульсное терагерцовое излучение с сильными электрическими полями от фотопроводящей антенны большой площади с усилителем. Опт. Экспресс 18 , 9251–9257 (2010).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Джаррахи, М. и Ли, Т. Х. Генерация перестраиваемого терагерца большой мощности на основе светопроводящих антенных решеток. Proc. IEEE Int. Микроволновый симпозиум 391–394 (2008).
Джаррахи, М.. Техника терагерцового диапазона излучения за счет пространственного формирования пучка. Фотон. Technol. Lett 21 , 2019620 (2009).
Артикул Google ученый
Хаттори Т., Эгава К., Оокума С. И. и Итатани Т. Интенсивные терагерцовые импульсы от широкоапертурной антенны с встречно-штыревыми электродами. Jpn J. Appl. Phys. 45 , L422 – L424 (2006).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Ким, Дж.Х., Полли А. и Ральф С. Э. Эффективный фотопроводящий источник терагерцового диапазона с линейным возбуждением. Опт. Lett.
30 , 2490–2492 (2005).
ADS Статья Google ученый
Dreyhaupt, A., Winnerl, S., Dekorsy, T. & Helm, M.. Интенсивное терагерцовое излучение от микроструктурированного фотопроводника большой площади. Заявл. Phys. Lett. 86 , 121114 (2005).
ADS Статья Google ученый
Лоата, Г.К., Томсон, М. Д., Лёффлер, Т. и Роскос, Х. Г. Экранирование поля излучения в фотопроводящих антеннах исследовано методом импульсной терагерцовой эмиссионной спектроскопии. Заявл. Phys. Lett. 91 , 232506 (2007).
ADS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 53Грей, М. Б., Шеддок, Д. А., Харб, К. К. и Бачор, Х. -А. . Фотодетекторы для малошумящих, широкополосных и мощных приложений. Rev. Sci.Instrum. 69 , 3755–3762 (1998).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Джексон, А.В., Иббетсон, Дж. П., Госсард, А. К. и Мишра, У. К.. Пониженная теплопроводность в GaAs, выращенном при низких температурах. Заявл. Phys. Lett. 74 , 2325–2327 (1999).
CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Коричневый, E.Р., Ли, А. В. М., Нави, Б. С. и Бьярнасон, Дж. Э. Характеристика планарной самокомплементарной квадратно-спиральной антенны в ТГц диапазоне. Микроволновая печь Opt.
Technol. Lett. 48 , 524–529 (2006).
Артикул Google ученый
Хо, Ю., Тейлор, Г. В. и Бансал, Р. Планарные логопериодические антенны на удлиненных полусферических силиконовых линзах для приложений обнаружения миллиметровых / субмиллиметровых волн. Int. J. Инфракрасные миллиметровые волны 23 , 819–839 (2002).
Артикул Google ученый
Hsieh, B. -Y. И Джаррахи, М. Анализ периодических металлических нанощелей для эффективного взаимодействия терагерцовых и оптических волн в наномасштабе. J. Appl. Физика 109 , 084326 (2011).
ADS Статья Google ученый
org/ScholarlyArticle»> 58Се, Б.-Й., Ван, Н. и Джаррахи, М. К сверхбыстрым измерениям насос-зонд в наномасштабе. Опт. Фотон. Новости 22 , 48 (2011).
ADS Статья Google ученый
Берри, К. У. и Джаррахи, М. Генерация терагерца с помощью плазмонных фотопроводящих решеток. New J. Phys. 14 , 105029 (2012).
ADS Статья Google ученый
Автоматическое обнаружение и маркировка электродов ЭЭГ высокой плотности по структурным МР-изображениям
Цель. Точные сведения о положении электродов в электроэнцефалографии (ЭЭГ) очень важны для точной локализации источника. Прямое обнаружение электродов по изображениям магнитного резонанса (МРТ) особенно интересно, поскольку позволяет избежать ошибок совмещения между системами координат электрода и головки.
В этом исследовании мы предлагаем автоматизированный метод обнаружения и маркировки электродов на основе магнитно-резонансной томографии, специально адаптированный для монтажа с высокой плотностью. Подход. Анатомические МР-изображения были обработаны для создания изображения с улучшенным электродом в индивидуальном пространстве.Обработка изображения включала коррекцию неравномерности интенсивности, устранение фонового шума и артефактов очков. Затем мы определили объем поиска вокруг головы, где были обнаружены положения электродов. Электроды были идентифицированы как локальные максимумы в объеме поиска и зарегистрированы в стандартном пространстве Монреальского неврологического института с использованием аффинного преобразования. Это позволило сопоставить обнаруженные точки с конкретным шаблоном монтажа ЭЭГ, а также их пометить. Сопоставление и маркировка проводились методом когерентного смещения точек.Наш метод был оценен на 8 МРТ-изображениях, собранных у субъектов, носящих 256-канальную сеть ЭЭГ, с использованием смещения относительно выбранных вручную электродов в качестве показателя эффективности.
Основные результаты. Среднее смещение, достигаемое нашим методом, было значительно ниже по сравнению с альтернативными методами, такими как метод фотограмметрии. Максимальное смещение было для более чем 99% электродов ниже 1 см, что обычно считается допустимым верхним пределом для ошибок при установке электродов.Наш метод показал надежность и надежность даже в неоптимальных условиях, таких как вращение сетки, неточно собранные провода, отслоение электрода от головки и двоение изображения на МРТ. Значение. Мы показали, что наш метод обеспечивает объективную, повторяемую и точную оценку координат электродов ЭЭГ. Мы надеемся, что наша работа будет способствовать более широкому использованию ЭЭГ высокой плотности в качестве инструмента визуализации мозга.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) — это электрофизиологический метод, позволяющий регистрировать активность нейронов на коже черепа.Благодаря высокому временному разрешению он широко используется для исследования динамики активности мозга как в отношении здоровья, так и болезней (Chen et al 2008, Brodbeck et al 2011).
Совсем недавно доступность систем ЭЭГ с высокой плотностью электродов (количество каналов> 100) существенно улучшила пространственную локализацию источников активности мозга (Lantz et al 2003). Этот прогресс открыл новые возможности для достижения существенно более высокой пространственно-временной точности (Dale and Halgren 2001, Lopes da Silva 2004, He et al 2011, Michel and Murray 2012), что сделало ЭЭГ привлекательным инструментом для неинвазивных исследований активности мозга и связность в человеческом мозге (Lantz et al 2003, Michel et al 2004, Brodbeck et al 2011, Song et al 2015).
Точная информация о том, как нейронная активность распространяется от мозга к датчикам, которую обычно называют прямым решением ЭЭГ, является ключом к локализации активности мозга с помощью ЭЭГ высокой плотности. Координаты электродов обнаруживаются в пространстве датчика и регистрируются в модели головы, которая создается из изображения магнитного резонанса (MR) и определяет пространство источника.
Примечательно, что неточная информация о координатах электродов ЭЭГ может повлиять на прямое решение ЭЭГ, следовательно, на визуализацию нейронного источника (Khosla et al 1999).
За прошедшие годы было разработано несколько методов оценки местоположения датчиков ЭЭГ. Классические методы включают ручное очерчивание, а также электромагнитную или ультразвуковую оцифровку. Все они в первую очередь основаны на выборе анатомических ориентиров или реперных точек, таких как назион, предурикулярные точки, вершина и начальная точка (Koessler et al 2007). Идентификация ориентиров может позволить оценить положение оставшихся электродов, используя информацию из стандартного монтажа ЭЭГ (De Munck et al 1991, Le et al 1998).Однако эта оценка подвержена ошибкам, которые могут возникнуть из-за неоптимального наложения сетки на голову субъекта, например, растянутого и / или асимметричного расположения сетки, или ошибочного определения анатомических ориентиров.
Электромагнитные и ультразвуковые методы оцифровки потенциально более точны, чем ручной подход, и позволяют получать трехмерную информацию о положении электродов в дополнение к анатомическим ориентирам (Tucker 1993, Le и др. 1998, He and Estepp 2013).Однако у этих двух методов есть ряд недостатков, таких как чувствительность к условиям окружающей среды и трудоемкий процесс обнаружения. Кроме того, поскольку субъекту разрешено двигать головой во время процесса оцифровки, следует учитывать ошибки локализации из-за движений головы. Их можно ограничить, надев стабилизатор на голову, но на практике это делается редко, потому что это может быть неудобно для пациента (Le et al 1998).В целом методы оцифровки отнимают много времени и менее подходят для ЭЭГ высокой плотности из-за большого количества обнаруживаемых электродов.
Работа с ЭЭГ с высоким разрешением стала возможной благодаря внедрению системы геодезической фотограмметрии (GPS), которая позволяет локализовать датчики ЭЭГ на коже черепа субъекта, используя одновременно несколько снимков головы субъекта.
GPS преодолевает трудоемкие и трудоемкие ограничения, общие для упомянутых выше методов (Russell et al 2005).Однако материал, необходимый для приобретения, дорогой и как-то громоздкий. Кроме того, GPS работает только в видимых точках, поэтому он может стать менее точным, если волосы скрывают некоторые электроды.
Следует отметить, что при использовании ручного разграничения, электромагнитной оцифровки, ультразвуковой оцифровки или GPS положения электродов определяются в фиксированном пространстве координат головы и еще не регистрируются в пространстве координат MR, которое определяет местоположение всех потенциальных нейронов. источники (Russell et al 2005, Koessler et al 2009).Эта регистрация, которая может выполняться либо посредством жесткого (6-параметрического), либо аффинного (12-параметрического) пространственного преобразования, может быть более или менее надежной в зависимости от точности модели головы и положения электродов. Для решения этой проблемы в ряде исследований предлагается прямая локализация датчиков ЭЭГ по МР-изображениям (Brinkmann et al 1998, Koessler et al 2008, De Munck et al 2012).
Поскольку положение электродов и геометрия головы извлекаются из одного и того же МР-изображения, теоретически возможно достичь более точной корреляции информации ЭЭГ с анатомическими структурами головного мозга.Кроме того, не требуется никакого специального оборудования, за исключением доступа к МРТ-сканеру. Это можно считать основным ограничением подхода, основанного на МРТ, поскольку не все лаборатории ЭЭГ имеют доступ к МРТ. Однако МРТ-сканирование необходимо для получения структурного изображения головы объекта, на основе которого можно построить реалистичную модель головы. Даже если критерии исключения безопасности МРТ для субъектов и стоимость МРТ сканирования могут представлять некоторые дополнительные ограничения в исследовании чистой ЭЭГ, этот подход желателен для использования ЭЭГ в качестве инструмента визуализации мозга (Michel and Murray 2012).Примечательно, что МРТ-сканирование участника с сеткой для ЭЭГ может быть легко выполнено в одновременных экспериментах ЭЭГ-фМРТ (Laufs 2008).
Уже разработан ряд подходов к локализации на основе MR. Большинство из них полагаются на использование внешних парамагнитных маркеров, таких как витамин A (Van Hoey et al 1997, Brinkmann et al 1998, Sijbers et al 2000), гадолиний (Yoo et al 1997, Koessler и др., , 2008 г.), раствор CuSO 4, (Бринкманн, и др., , 1998 г.) и коллодий (Лагерлунд, и др., , 1993 г.).Примечательно, что нанесение маркеров может повлиять на стабильность системы, что приведет к неправильному смещению или отсоединению электродов (Yoo et al 1997, Brinkmann et al 1998). Что наиболее важно, ни один из методов локализации на основе МРТ не был разработан и протестирован с монтажом ЭЭГ высокой плотности. Интересно, что доступные в настоящее время сети ЭЭГ высокой плотности имеют электроды, заключенные в пластиковый корпус. Поскольку пластик содержит протоны водорода, его можно обнаружить на МР-изображениях (Kramme et al 2011).
Это открывает возможность обнаружения электродов ЭЭГ высокой плотности по МР-изображениям без использования внешних парамагнитных маркеров.
В этом исследовании мы решаем эту проблему, предлагая метод обнаружения и маркировки электродов ЭЭГ с высокой плотностью (256 каналов) по структурным МР-изображениям. Наш подход не требует использования маркеров, прикрепленных к электродам, и обеспечивает объективные, быстрые и воспроизводимые оценки координат электродов ЭЭГ с использованием информации, извлеченной из МР-изображения.
2.1. Описание метода
Наш метод локализует и маркирует электроды ЭЭГ из МР-изображения в два последовательных этапа (рисунок 1): (1) обработка изображения : структурное МР-изображение обрабатывается в отдельном пространстве для улучшения качества изображения, выполнения сегментации изображения и определить форму головы; Поскольку электроды располагаются вокруг волосистой части головы, объем поиска определяется вокруг внешней границы головы.
(2) Обнаружение и маркировка электродов : электроды-кандидаты идентифицируются в объеме поиска в отдельном пространстве и затем регистрируются в стандартном пространстве Монреальского неврологического института (MNI); затем точки эталона ЭЭГ сопоставляются с точками электродов, обнаруженных МРТ, что позволяет напрямую маркировать электрод.Полная процедура подробно описана в следующих параграфах.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 1. Рабочий процесс для обнаружения и маркировки электродов ЭЭГ по структурному МР-изображению.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения2.1.1. Обработка изображений
Обработка МР-изображений выполняется с помощью программы SPM12 (http: // www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/) и встроенные функции MATLAB (MathWorks, Natick, US). Прежде всего, мы исправляем неоднородность интенсивности (INU) в МР-изображении и удаляем фоновый шум и артефакты очков (если объект носит очки).
Затем создается маска, внешняя по отношению к коже головы, но включающая электроды, и применяется к изображению. Наконец, применяется пространственное сглаживание, чтобы упростить обнаружение электродов как локальных максимумов в замаскированном изображении.
2.1.1.1. Коррекция и сегментация INU
Прежде всего, мы выполняем пространственную повторную дискретизацию с изотропными вокселями 1 мм на структурном МР-изображении (рис. 2 (а)).После этого коррекция INU (рисунок 2 (b)) выполняется унифицированным алгоритмом сегментации, реализованным в SPM12, с использованием параметра регуляризации, равного 0,0001, и параметра сглаживания, равного 30 мм полной ширины на полувысоте (FWHM), соответственно.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 2. Основные этапы обработки изображения, от входного изображения до обнаружения электродов ЭЭГ. Структурное МР-изображение репрезентативного объекта показано в сагиттальном виде для различных этапов обработки.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения2.1.1.2. Удаление фонового шума
Изображение с поправкой на INU преобразуется в двоичную форму с использованием порога, равного 10% максимальной интенсивности изображения. Воксели, принадлежащие результирующему двоичному изображению, группируются для определения головы объекта и других несвязанных структур. Маска, включающая только голову, определяется и применяется к исходному изображению, что позволяет устранить фоновый шум и исключить все внешние структуры, отделенные от головы.
2.1.1.3. Снятие защитных очков
В некоторых случаях электроды — не единственные конструкции, прикрепленные к голове. Действительно, очки для коррекции нормального зрения или видео-очки используются, когда визуальные задачи задействованы во время функционального сбора данных в МРТ-сканере. Присутствие очков можно обнаружить на структурном МР-изображении, и это может существенно увеличить количество ложных срабатываний, обнаруживаемых нашим методом.
По существу, специальный этап обработки изображения используется для удаления очков (если они есть) с МР-изображения.
Прежде всего, мы преобразовываем в двоичную форму замаскированное изображение с поправкой на INU, полученное на предыдущем этапе обработки, используя 25% от максимального значения в качестве порогового значения. Расширение и эрозия полученной маски выполняется с использованием морфологических операторов с радиусом 1 воксель для сферического структурирующего элемента, чтобы удалить остаточный возможный шум вокруг головы. После бинаризации области внутренней кости и пазух, которые показывают низкую интенсивность на МР-изображении по сравнению с другими структурами головы, выглядят как темные дыры в голове и заполняются.Затем определяются кластеры связанных вокселей на изображении, и сохраняется только самый большой из них, соответствующий голове и связанным окружающим структурам. Полученное изображение расширяется (сферическое ядро с радиусом 3 вокселей) для включения всех внешних структур, связанных с головой.
На этом этапе ранее определенная маска вычитается из нового расширенного изображения, подчеркивая присутствие объектов, граничащих с кожей головы. Области очков идентифицируются как объекты с размером кластера более 10.000 мм 3 . В исходном изображении интенсивность изображения в этих областях установлена на ноль, что позволяет снимать очки (только если они есть). Это дает снимок МРТ без стекла (рис. 2 (c)).
2.1.1.4. Получение изображения электрода
После локализации и удаления артефакта очков определяется объем поиска электродов. Исходное изображение без очков преобразуется в двоичную форму с использованием максимальной интенсивности 25% в качестве порогового значения. Новое бинаризованное изображение размывается и расширяется с помощью сферического элемента с 4 вокселями.Полученная маска включает всю голову и объем вокруг кожи головы. Поскольку электроды расположены на поверхности кожи головы, мы создаем новую маску для выделения объема вокруг головы путем вычитания бинаризованного изображения без очков из только что рассчитанной результирующей маски.
Новая маска представляет собой объем поиска для обнаружения электродов. Исходные данные замаскированы поисковым объемом, чтобы визуализировать только граничную область черепа, в которой обнаружены электроды (рисунок 2 (d)).
2.1.2. Обнаружение и выбор электродов
Все этапы анализа после обработки изображения реализованы с помощью MATLAB. Прежде всего, возможные положения электродов определяются с помощью сглаженного изображения электрода. Первоначальный список электродов-кандидатов сокращается путем применения определенных критериев в зависимости от их положения. Затем положения электродов-кандидатов преобразуются в стандартное пространство и сравниваются с положениями эталонной сети ЭЭГ, чтобы оценить положения реальных электродов ЭЭГ и маркировать их.Наконец, мы обратно преобразуем обнаруженные положения электродов в исходное пространство МР-изображения.
2.1.2.1. Обнаружение электродов-кандидатов
Сначала изображение электрода сглаживается (рисунок 2 (e)) с использованием ядра Гаусса с FWHM, приблизительно равным радиусу электрода (5 мм для монтажа, используемого в этом исследовании).
Это ядро сглаживания выбрано для уменьшения шума изображения, но сохранения информации об электродах. Затем точки-кандидаты на электроды определяются путем извлечения локальных максимумов на сглаженном изображении электрода.Ожидается, что количество точек-кандидатов d будет больше, чем количество электродов n , из-за артефактов изображения или остатков других структур, внешних по отношению к голове.
2.1.2.2. Регистрация положений электродов в пространстве MNI
Мы преобразуем обнаруженные положения электродов из индивидуального в стандартное пространство MNI, чтобы стандартизировать положения электродов, чтобы их взаимное расстояние не зависело от размера и ориентации головы. Регистрация положений электродов выполняется путем применения 12-параметрического аффинного преобразования, рассчитанного с помощью SPM с использованием MR-изображения с поправкой INU в качестве движущегося изображения и T1-взвешенного изображения шаблона в пространстве MNI в качестве целевого изображения.
Связь между i -й точкой электрода в пространстве MNI и в отдельном пространстве, обозначенной значками и соответственно, может быть выражена следующим образом:
, где R представляет вращение, t перемещение, а D указывает неравномерное расширение между двумя системами координат.
2.1.2.3. Фильтрация электродов-кандидатов
Мы используем два разных критерия на основе евклидова расстояния, чтобы уменьшить количество возможных ложных срабатываний среди обнаруженных точек.Сначала исключаем электроды, которые находятся близко друг к другу. Соответственно, вычисляем матрицу расстояний, используя координаты обнаруженных электродов. Если в шаблоне есть пара электродов с расстоянием ниже минимального межэлектродного расстояния (равного 12 мм для монтажа, использованного в данном исследовании), то тот, который находится дальше всего от контура головы, исключается. На втором этапе фильтрации мы оцениваем минимальное расстояние каждого электрода от контура головы.
Мы определяем и удаляем выпадающие электроды, определяемые как электроды с расстояниями, превышающими среднее значение плюс четырехкратное стандартное отклонение всего набора значений.Это оставляет нам набор из d ‘точек-кандидатов в пространстве MNI с d ‘ ≤ d .
2.1.2.4. Определение положений электродов и меток
Определение положений электродов и меток достигается в пространстве MNI путем пространственного совмещения точек монтажа шаблона (см. Рисунок 3) с точками-кандидатами, оставшимися после двух этапов фильтрации. Алгоритм когерентного дрейфа точки (CPD) (Myronenko and Song 2010) итеративно выполняется до сходимости.CPD рассматривает выравнивание двух наборов точек как проблему оценки плотности вероятности, где один набор точек представляет центроиды гауссовой модели смеси (GMM), а другой представляет точки данных. Предполагается, что центроиды GMM имеют одинаковую изотропную дисперсию, которая определяется на основе данных.
Эти центроиды вынуждены двигаться когерентно как группа, чтобы сохранить топологическую структуру набора точек.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рисунок 3. Шаблон 256-канального монтажа, использованный в этом исследовании, наложенный на визуализированную поверхность головы в пространстве MNI.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияС этой целью должна быть определена непрерывная функция скорости υ , так что обновленное положение для точки шаблона i может быть записано как:
Оптимальное решение проблемы определяется путем минимизации отрицательного логарифма. -функция правдоподобия E , определяемая следующим образом:
, где λ — весовой коэффициент и функция регуляризации, которая обеспечивает ограничение плавного движения (Chui and Rangarajan 2000, Jian and Vemuri 2011).После сходимости итерационной процедуры на основе CPD координаты нелинейно зарегистрированных точек шаблона принимаются в качестве оценок конечных положений электродов в пространстве MNI.
Примечательно, что таким образом непосредственно получается маркировка электродов. В конечном итоге координаты электродов проецируются в индивидуальное пространство путем инвертирования аффинного преобразования, ранее рассчитанного из индивидуального пространства в пространство MNI (см. Уравнение (1)). В частности, последняя точка электрода i -я с j = 1 ,…, n , получается так:
2.2. Валидация метода
2.2.1. Набор данных
Структурные МРТ-изображения, которые мы использовали для валидации метода, были получены у восьми здоровых молодых добровольцев, которые прошли одновременное исследование ЭЭГ-фМРТ. Это было одобрено комитетом по этике кантона Цюрих, Швейцария, и соответствовало руководящим принципам Хельсинкской декларации. В частности, мы собрали Т1-взвешенные изображения МРТ с помощью МРТ сканера Philips Achieva 3T (Philips Medical Systems, Best, Нидерланды) с использованием последовательности 3D MP-RAGE (поле зрения: 240 × 240 × 160 мм, время повторения: 8.
14 мс, время эха: 3,7 мс, угол поворота: 8 °).
MR-данные собирались в два этапа. В первом случае два пациента (субъекты S1 и S2) прошли МРТ с использованием геодезической сенсорной сети HydroCel Geodesic Sensor Net (Electrical Geodesics, Юджин, США) с 256 электродами. Впоследствии трехмерные декартовы координаты датчиков ЭЭГ на коже черепа были также получены с помощью GPS. Мы уделили особое внимание подготовке испытуемых и, в частности, расположению сети ЭЭГ, так как цель заключалась в том, чтобы предоставить эталон для проверки нашего подхода в сравнении с другим методом реконструкции положения электродов в 3D.На втором этапе сбора данных мы получили данные у шести субъектов (субъекты S3 – S8), которые носили 256-канальную сеть датчиков HydroCel Geodesic Sensor Net. Поскольку мы хотели оценить производительность нашего метода, мы получили эти дополнительные МРТ-изображения, пытаясь воспроизвести типичные проблемы позиционирования сенсора и МРТ-изображения, которые могут возникнуть при одновременном получении данных фМРТ и ЭЭГ, таких как чистое вращение (S3 и S5 ), неточно собранные провода (S6), отслоение электрода от головки (S4 и S7) и двоение изображения (S8) (см.
рисунки 4–6).
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 4. Пример перевернутой сетки относительно средней линии головы. Визуализированная поверхность извлекается из МР-изображения объекта S3. Синяя пунктирная линия указывает среднюю линию сети ЭЭГ, а красная пунктирная линия указывает среднюю линию головы.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияПриблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рисунок 5. Пример неточного нарастания проволоки вокруг головы. Это было извлечено из МР-изображения субъекта S6.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияПриблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рисунок 6. Пример отсоединения электрода от головки. Это было извлечено из МР-изображения субъекта S4.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения2.
2.2. Оценка эффективности методаАвтоматический метод был проверен по сравнению с ручным обнаружением из объема MR. Это было выполнено одним опытным исследователем и перепроверено вторым. Мы выбрали ручное разграничение для оценки положения электродов, потому что это можно было выполнить непосредственно на МР-изображении, так что на измерение не повлияли ошибки корегистрации. Тем не менее, стоит отметить, что результаты этой процедуры также зависят от оператора и имеют связанную с этим неточность, которую нельзя устранить.Ручная процедура требовала смотреть на трехмерное изображение и выбирать центр каждого электрода щелчком мыши, чтобы получить соответствующие координаты в декартовой системе. MRIcron (http://people.cas.sc.edu/rorden/mricron/index.html) использовался в качестве средства просмотра изображений на этом этапе.
Маркировка электродов также выполнялась вручную, сравнивая набор точек, определенных оператором, с точками монтажа по шаблону (рисунок 3), который использовался независимо также в качестве входных данных для автоматизированного метода (см.
Раздел 2.1.2).
В качестве первого анализа производительности мы оценили количество точек, обнаруженных автоматическим методом на разных этапах обработки. В частности, мы количественно оценили количество ложных срабатываний и ложных отрицательных результатов сразу после обнаружения электродов-кандидатов (до фильтрации), а также после этапов фильтрации первого и второго электродов. Примечательно, что автоматизированный метод был реализован таким образом, что весь набор электродных точек был сформирован в конце нашей процедуры (практически, без ложных срабатываний и отрицательных результатов).По этой причине окончательный набор электродных точек был дополнительно проанализирован с точки зрения: (1) ошибки позиционирования (PE) и (2) точности локализации (LA). PE измеряли путем расчета евклидова расстояния между положениями автоматически и вручную обнаруживаемых электродов соответственно. LA был определен количественно путем расчета отношения между количеством электродов, для которых PE был ниже заданного предела допуска, и общим количеством электродов (в нашем случае n = 256).
Этот предел был установлен на 1 см в соответствии с предыдущими исследованиями (Kavanagk et al 1978).
Мы сравнили эффективность нашего метода с методом GPS, который в настоящее время считается наиболее подходящей процедурой для локализации электродов ЭЭГ высокой плотности. С помощью GPS положение каждого электрода ЭЭГ определяется из нескольких одновременно сделанных снимков всех датчиков на коже головы пациента. После определения двухмерных положений электродов, по крайней мере, на двух изображениях, трехмерные координаты вычисляются с использованием алгоритма триангуляции (Russel et al 2005).Мы зарегистрировали положения датчиков, обнаруженные с помощью GPS, в точках кожи головы, определенных сегментацией изображения (см. Раздел 2.1.1), как это обычно делается в исследованиях локализации источников ЭЭГ (Song et al 2015, Reis and Lochmann 2015), используя твердотельный преобразование реализовано в SPM. Преобразование твердого тела использовалось для сохранения межэлектродных расстояний и, следовательно, общей пространственной конфигурации электродов.
Кроме того, мы использовали тот же подход для выравнивания положений электродов, полученных с помощью GPS, с точками, обнаруженными вручную, так, чтобы оценка общей ошибки, связанной с GPS, была минимально возможной.Таким образом, мы попытались оценить неточность, которая может быть приписана технологии GPS (т. Е. Внутренняя ошибка GPS), а не несовершенство модели головы.
Во всех наборах данных, использованных для проверки, наша процедура обработки изображений смогла удалить — по крайней мере частично — структуры, внешние по отношению к голове, такие как очки и другие шумы на МР-изображении, при этом электроды были сохранены. Это привело к успешному созданию изображения электрода, на котором были обнаружены возможные положения электродов.Количество этих обнаруженных точек содержало несколько ложных срабатываний, но никогда не превышало 128% от количества электродов в монтаже (т.е. 256) для любого из восьми МРТ-изображений в этом исследовании. Количество ложноотрицательных результатов (пропущенных точек) составляло 0,5% от общего количества электродов сразу после обнаружения электрода и не увеличивалось на двух этапах фильтрации (таблица 1).
В свою очередь, общее количество ложных срабатываний последовательно снижалось на всех этапах фильтрации с 16% до 2,5% (таблица 1).Примечательно, что после использования алгоритма CPD не было ни ложных срабатываний, ни ложных отрицательных результатов (см. Раздел 2.1.2).
Таблица 1. Анализ количества ложноотрицательных (FN) и ложноположительных (FP) на разных этапах анализа. Этот анализ относится к трем основным этапам: (1) определение электродов-кандидатов после части обработки изображения (перед фильтрацией), первый этап фильтрации на основе межэлектродного расстояния, второй этап фильтрации на основе расстояния от контура головы.
| Перед фильтрацией | Фильтрация 1 | Фильтрация 2 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Субъекты | FN | FP | FN | FP | FN | FP |
| S1 | 21 | 0 | 8 | 0 | 5 | |
| S2 | 0 | 22 | 0 | 6 | 0 | 4 |
| S3 | 0 | 33 | 0 | 0 | 4 | |
| S4 | 1 | 71 | 1 | 10 | 1 | 9 |
| S5 | 0 | 11 | 0 | 4 | 0 | 3 |
| S6 | 68 | 0 | 12 | 0 | 10 | |
| S7 | 0 | 48 | 0 | 10 | 0 | 8 |
| S8 | 0 | 54 | 0 | 0 | 8 | |
«> 0
«> 5
«> 0
«> 8 Затем мы оценили эффективность нашего метода на основе MR для определения местоположения электродов с точки зрения PE и LA, используя в качестве эталона результаты, полученные с помощью GPS-локализации (таблица 2 и рисунок 7).Для обоих исследуемых МР-изображений (S1 и S2) наш подход к обнаружению электродов на основе МРТ показал средний PE менее 3 мм. Поскольку максимальный PE был ниже 8 мм, мы также получили LA, равное 100%. Примечательно, что по каналам PE были значительно ниже, чем у GPS (тест Wilcoxon Signed Ranks Test, Z = 13,860, 2-хвостовой p <0,001 и Z = 13,744, 2-хвостовой p < 0,001 для S1 и S2 соответственно). Кроме того, PE, полученные с помощью нашего подхода на основе MR, оставались значительно ниже, чем GPS, даже если мы не учитывали влияние ошибок корегистрации (см. Раздел 2.
2.2), которые повлияли на локализации на основе GPS (тест Wilcoxon Signed Ranks Test, Z = 11,492, 2-хвостовой p <0,001 и Z = 8,165, 2-хвостовой p <0,001, для S1 и S2 соответственно).
Таблица 2. Погрешность позиционирования (PE) и точность локализации (LA) для обнаружения электродов на основе MR и GPS. Субъекты S1 и S2 — это те, у кого были получены как данные МРТ, так и данные GPS. Для среднего значения PE указываются стандартное отклонение и максимальное значение.LA показывает процент электродов, у которых PE меньше 10 мм.
| Субъекты | Среднее значение PE (мм) | Std PE (мм) | Макс. PE (мм) | LA (%) | |
|---|---|---|---|---|---|
| МРТ | S1 | 2,26 | 1,10 | 7,62 | 100 |
| S2 | 2,55 | 1.22 | 7,33 | 100 | |
| Всего по GPS | S1 | 3,74 | 20,58 | 31,25 | |
| S2 | 7,93 | 4,23 | 24,40 | 79,30 | |
| Встроенный GPS | S1 | 5,31 | 3,52 | 19,28 | 89,45 |
| S2 | 3,11 | 19,32 | 95,31 | ||
«> 11,96
«> 4.29Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 7. Ошибка позиционирования (PE) для обнаружения электродов на основе МРТ и GPS. Графики усов представлены для субъектов S1 и S2, у которых были получены как данные МРТ, так и данные GPS. (a) Обнаружение электрода на основе MR (MRI), (b) Обнаружение на основе GPS с ошибкой регистрации (GPS Total), (c) Обнаружение на основе GPS без ошибки регистрации (GPS Intrinsic).
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения Мы также проанализировали пространственное распределение ошибки локализации по каналам ЭЭГ. В этом отношении мы заметили, что ошибка была относительно однородной для нашего подхода, основанного на МРТ (рисунок 8 (a)), с коэффициентом вариации (т.
Е. Стандартное отклонение, деленное на среднее значение), равным примерно 48%, тогда как GPS представил относительно большие значения соответствуют краю сетки, внизу головы, а также вокруг ушей и щек (рисунок 8 (b)).В этом случае коэффициент вариации ПЭ по каналам составил около 69%.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 8. Пространственное распределение PE для обнаружения электродов на основе MR и GPS. Слева направо отображаются корональные, сагиттальные и аксиальные изображения. (a) Обнаружение электродов на основе MR (MRI), (b) Обнаружение на основе GPS без ошибки регистрации (GPS Intrinsic).
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения Затем мы оценили эффективность нашего подхода на наборе МРТ изображений, собранных у шести дополнительных субъектов (S3 – S8).В этом случае было выполнено сетевое позиционирование, чтобы воспроизвести возможные неблагоприятные условия при сетевом позиционировании и МР-сканировании (см.
Раздел 2.2.1). Несмотря на это, средний PE был ниже 3,5 мм для всех испытуемых (таблица 3 и рисунок 9).
Таблица 3. Ошибка позиционирования (PE) и точность локализации (LA) для обнаружения электродов на основе МРТ в дополнительном наборе МР-изображений. Для среднего значения PE указываются стандартное отклонение и максимальное значение. LA показывает процент электродов, у которых PE меньше 10 мм.Субъекты S3 – S8 — это шесть субъектов, участвующих в оценке эффективности нашего метода на основе МРТ при наличии проблем с позиционированием сенсорной сети и МРТ.
| Субъекты | Среднее значение PE (мм) | Std PE (мм) | Макс. PE (мм) | LA (%) |
|---|---|---|---|---|
| S3 | 2,18 | 1,31 | 11,48 | 99,61 |
| S4 | 3.03 | 1,82 | 18,02 | 99,22 |
| S5 | 1,91 | 0,97 | 5,81 | 100 |
| S6 | 2,66 | 19,57 | 97,28 | |
| S7 | 2,63 | 1,65 | 18,87 | 99,61 |
| S8 | 2,91 | 2,49 | 22,20 | 96,89 |
«> 3,39Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рисунок 9. Ошибка позиционирования (PE) для обнаружения электрода на основе МРТ в дополнительном наборе МР-изображений.
Графики усов представлены для субъектов S3 – S8. Эти шесть субъектов участвовали в оценке эффективности нашего метода на основе МРТ при наличии проблем с позиционированием сенсорной сети и МРТ.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияОпределение электродов было немного менее точным в задней части головы, в области ушей и вокруг щек (рис. 10).Соответственно, небольшое количество обнаруженных расстояний между электродами было больше 1 см, с LA в диапазоне от 97% до 100%, а коэффициент вариации PE по каналам составлял около 66%.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 10. Пространственное распределение PE для обнаружения электродов на основе МРТ в дополнительном наборе МРТ изображений (субъекты S3 – S8). Слева направо отображаются корональные, сагиттальные и аксиальные изображения.
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешения Насколько нам известно, это первое исследование, предлагающее автоматизированный метод локализации и маркировки электродов ЭЭГ с помощью МР-изображений без использования какого-либо специального маркера сенсора и специально адаптированный для изображений ЭЭГ высокой плотности.
Пока только в двух исследованиях предлагались методы маркировки, но они были либо полуавтоматическими (De Munck, и др. , 2012 г.), либо требовали использования внешних маркеров (Koessler и др. 2008 г.).В любом случае эти методы были специально разработаны и проверены для систем ЭЭГ низкой плотности.
Доступность информации о трехмерном положении каждого электрода на голове пациента строго требуется для корреляции данных ЭЭГ с основной деятельностью мозга (He and Estepp 2013). Метод локализации на основе МРТ, среди которых метод, который мы предлагаем в этой статье, имеет большое преимущество, заключающееся в предоставлении координат электродов непосредственно в пространстве МРТ, которое является тем же пространством, в которое необходимо проецировать активность ЭЭГ для локализации источников (Lagerlund et al al 1993, Towle et al 1993, Van Hoey et al 1997, Yoo et al 1997).Это сводит к минимуму дополнительные источники ошибок, такие как оцифровка положения электродов и проекция.
И наоборот, другие методы обеспечивают координаты электродов ЭЭГ, которые должны регистрироваться из пространства датчика ЭЭГ в пространство МРТ, а затем проецироваться на поверхность реконструированной модели головы. В частности, методы оцифровки могут занимать очень много времени для исследований ЭЭГ с высокой плотностью (Koessler et al 2007). Чтобы избежать трудоемкого измерения электродов и фидуциарных ориентиров у каждого предмета, во многих исследованиях используется шаблон МР-изображения в качестве структурной ссылки и устанавливается стандартная система координат электрода над ним (Richards et al 2015).Это приводит к снижению точности определения местоположения источников (Yoo et al 1997, Khosla et al 1999, Dalal et al 2014).
В настоящее время GPS представляет собой основной метод локализации электродов ЭЭГ высокой плотности. Ошибки локализации для нашего подхода, основанного на MR, были не только значительно ниже, чем у GPS, но они также были более однородно распределены по каналам (см.
Таблицу 2), о чем свидетельствует уменьшенный коэффициент вариации по сравнению с GPS.Наши данные подтвердили, что ошибка пространственной регистрации головы субъекта может вносить наибольший вклад в общую ошибку, характеризующую GPS. Однако, даже если мы не учитываем вклад этой ошибки регистрации в измерения GPS, мы все же обнаружили, что наш подход на основе MR имеет лучшую производительность (таблица 2 и рисунок 7).
Мы расширили нашу валидацию на дополнительные наборы данных МРТ с монтажом ЭЭГ, имеющим 256 каналов и характеризующимся относительно более низким качеством, и чтобы проверить, применим ли разработанный нами подход к широкому кругу ситуаций.Как и ожидалось, наборы данных MR, характеризующиеся более низким качеством, дали более высокие значения ошибок (для среднего, стандартного отклонения и максимума) по сравнению с первым, более контролируемым набором данных (см. Таблицы 2 и 3). Тем не менее, наш метод показал удовлетворительные результаты со средними показателями менее 3,5 мм для всех испытуемых.
В частности, LA всегда была больше 99%, за исключением двух изображений MR. Одно из этих изображений (S8) сильно пострадало от ореолов, в результате чего несколько точек были присвоены шуму изображения, а не истинным электродам.Другое МРТ-изображение (S6) характеризовалось несоответствующим сбором проволоки. Стоит отметить, что даже для испытуемых, показывающих самые высокие расстояния с использованием нашего подхода, ошибка пространственной локализации все еще была ниже, чем ошибка GPS. Само по себе отслоение электродов, похоже, не повлияло отрицательно на работу нашего метода, показав действительно высокую точность (LA близка к 100%). Однако этого в любом случае следует избегать, поскольку это отрицательно сказывается на качестве собираемых сигналов ЭЭГ. МРТ-изображения, характеризующиеся вращением центральной линии сети ЭЭГ, дали результаты, аналогичные результатам для изображений хорошего качества (например,г. помеченные как S1 и S2), демонстрирующие надежность нашего подхода в случае неоптимального сетевого позиционирования.
Примечательно, что мы обнаружили, что максимальная ошибка для нашего подхода на основе MR составляет более 99% электродов ниже 1 см (как показано значениями LA в таблицах 2 и 3), что считается приемлемым верхним пределом для ошибок в позиционирование электродов (Каванагк и др. 1978).
Наш метод показал устойчивость и надежность даже в неоптимальных условиях. С другой стороны, следует упомянуть ряд ограничений.Во-первых, мы провели настоящее исследование с использованием структурных изображений, собранных с помощью МР-последовательности, которую мы обычно используем для экспериментов ЭЭГ-фМРТ. Дальнейшее улучшение теоретически может быть получено, если конкретные последовательности получения МРТ будут разработаны для улучшения контраста электродов ЭЭГ на МР-изображении по сравнению с тканями мозга. Поскольку электроды ЭЭГ высокой плотности могут быть визуализированы на МР-изображении, поскольку они содержат пластик, а пластик очень быстро распадается, вполне вероятно, что МРТ-последовательности со сверхкоротким временем эхо-сигнала (Робсон и др.
2003) могут повысить точность предлагаемого метода.Кроме того, способ основан на этапах обработки изображения, которые специально не предназначены для сохранения формы электродов, а положения электродов просто обнаруживаются как локальные максимумы после линейной гауссовой фильтрации. Область возможных методологических улучшений касается повышения обнаруживаемости электродов за счет использования нелинейной фильтрации с сохранением границ, специально разработанной для МР-изображений (Самсонов и Джонсон, 2004), в сочетании с надежным сопоставлением с шаблоном (Tward et al 2013).Наконец, метод требует первоначальной настройки нескольких параметров, например для определения порога и расширения / эрозии. Эти параметры были настроены эмпирически в настоящем исследовании, но их нелегко распространить на МРТ-изображения с другим контрастом, отношением сигнал / шум и / или пространственным разрешением. Таким образом, метод нельзя считать полностью автоматизированным. С этой точки зрения внедрение процедур автоматического выбора параметров на основе свойств МР-изображения было бы весьма желательным для расширения применимости нашего метода.
Гарантируется дальнейшая работа по разработке и тестированию этих процедур на основе большого количества изображений, собранных с помощью различных МРТ-сканеров и различных последовательностей получения. Это также способствовало бы общей проверке нашего подхода.
Мы представили метод обнаружения и маркировки электродов ЭЭГ высокой плотности (256 каналов). Это не требует использования маркеров, прикрепленных к электродам, и обеспечивает объективные и воспроизводимые оценки координат электродов ЭЭГ с использованием информации, извлеченной из МР-изображения.Важно отметить, что на эти оценки не влияют ошибки регистрации и проецирования электродов ЭЭГ на модель головы, которые присутствуют при использовании других методов, таких как 3D-оцифровка и GPS (Russell et al 2005). Примечательно, что наши результаты показали повышенную точность локализации по сравнению с GPS, который является наиболее широко используемым решением для ЭЭГ высокой плотности. Мы предполагаем, что наш метод обнаружения и маркировки электродов ЭЭГ высокой плотности может повысить точность локализации источника.
Мы надеемся, что это может повысить полезность ЭЭГ в контексте приложений визуализации мозга.
Авторы хотели бы поблагодарить Джорджет Плейш и Илиану И. Карипидис за помощь в сборе данных МРТ. Этот материал основан на работе, поддержанной Китайским советом по стипендиям (стипендия 201306180008 для QL), Швейцарским национальным научным фондом (гранты № 320030_146531 и 32003B_141201), Исследовательским фондом Фландрии (гранты № G093616N и G0F7616N), Исследовательским центром KU Leuven Research Фонд (грант №C16 / 15/070) и Седьмой рамочной программе Европейской комиссии (грант № PCIG12-2012-334039).
(PDF) Автоматическое обнаружение и маркировка электродов ЭЭГ высокой плотности по структурным МР-изображениям
(Некоторые цифры могут отображаться только в цвете в онлайн-журнале)
1. Введение
Электроэнцефалография (ЭЭГ) является электрофизиологической
методика, позволяющая регистрировать активность нейронов на коже черепа
. Учитывая его высокое временное разрешение,
широко используется для исследования динамики мозговой активности как при здоровом, так и при
заболеваниях (Chen et al 2008, Brodbeck et al 2011).
В последнее время наличие систем ЭЭГ с высокой плотностью электродов
(количество каналов> 100) существенно улучшило пространственную локализацию источников активности мозга
(Lantz et al 2003). Этот прогресс открыл новые возможности для достижения существенно более высокого пространственно-временного разрешения
ураций (Dale and Halgren 2001, Lopes da Silva 2004, He
et al 2011, Michel and Murray 2012), что сделало ЭЭГ
. привлекательный инструмент для неинвазивного исследования активности мозга и связи
в человеческом мозге (Lantz et al 2003, Michel
et al 2004, Brodbeck et al 2011, Song et al 2015).
Точная информация о том, как
нейрональной активности передается от мозга к датчикам, что обычно называется
, называемым прямым решением ЭЭГ, является ключом к локализации
активности мозга с использованием ЭЭГ высокой плотности. Координаты электродов
регистрируются в пространстве датчика и регистрируются в модели головки
, которая генерируется из изображения магнитного резонанса (MR)
и определяет пространство источника.
Примечательно, что неточная информация
о координатах электродов ЭЭГ может повлиять на прямое решение
ЭЭГ, следовательно, на визуализацию нейронного источника (Khosla
et al 1999).
За прошедшие годы было разработано несколько методов оценки местоположения датчиков ЭЭГ
. Классические методы
включают ручное разграничение, а также электромагнитную или ультразвуковую оцифровку
. Все они в первую очередь основаны на выборе
анатомических ориентиров или опорных точек, таких как
назион, преурикулярные точки, вершина и начальная область (Koessler
et al 2007). Идентификация ориентиров может позволить
оценить положение оставшихся электродов, используя информацию
из стандартного монтажа ЭЭГ (De Munck
et al 1991, Leet al 1998).Однако эта оценка подвержена ошибкам
, которые могут возникнуть из-за неоптимального применения сетки
к голове субъекта, например, растянутого, и / или асимметричного позиционирования сетки
или ошибочного определения ana-
томических ориентира.
Электромагнитные и ультразвуковые методы оцифровки
потенциально более точны, чем ручной подход, а
позволяют получать трехмерную информацию о положениях электродов
в дополнение к анатомическим ориентирам
(Tucker 1993, Leet al 1998 , Он и Эстепп 2013).Однако у
есть ряд недостатков, связанных с этими двумя методами
, например, чувствительность к условиям окружающей среды и трудоемкий процесс обнаружения. Кроме того,
, поскольку субъекту разрешено перемещать голову во время процесса оцифровки
, следует учитывать ошибки локализации из-за движения головы —
. Их можно ограничить, надев стабилизатор на голову, но в практике
это делается редко, потому что это может быть неудобно для испытуемого (Le
et al 1998).В целом методы оцифровки требуют времени —
и менее подходят для ЭЭГ высокой плотности, поскольку
требует обнаружения большого количества электродов.
Работа с ЭЭГ высокого разрешения стала возможной благодаря внедрению системы граммметрии Geodesic Photo-
(GPS), которая позволяет локализовать
датчиков ЭЭГ на коже черепа субъекта с помощью нескольких изображений
Одновременно снято головы испытуемого.
GPS преодолевает
трудоемких и трудоемких ограничений, общих для методов
, упомянутых выше (Russell et al 2005).Однако материал
, необходимый для приобретения, является дорогим и каким-то образом
громоздким. Кроме того, GPS работает только в видимых точках,
, поэтому он может стать менее точным, если волосы скрывают электроды
.
Следует отметить, что при использовании ручного разграничения,
электромагнитной оцифровки, ультразвуковой оцифровки или GPS,
положения электродов определяются в фиксированном пространстве координат головки
и еще не зарегистрированы в координате MR
.пространство, которое определяет расположение всех потенциальных нейрональных
источников (Russell et al 2005, Koessler et al 2009).Эта регистрация
, которая может выполняться с помощью жесткого (6-параметрического) или точного (12-параметрического) пространственного трансформирования
, может быть более или менее надежным, в зависимости от точности
.
модели головы и положения электродов. Для решения этой проблемы в ряде исследований
было предложено прямое определение местоположения датчиков ЭЭГ по МР-изображениям (Brinkmann
,и др., 1998 г., Кёсслер и др., 2008 г., Де Мунк и др., 2012 г.).Поскольку
положений электродов и геометрия головы извлекаются из
одного и того же МР-изображения, теоретически возможно получить более
точную корреляцию информации ЭЭГ с анатомическими
структурами в головном мозге. Кроме того, не требуется никакого специального оборудования
, за исключением доступа к МРТ-сканеру.
можно рассматривать как основное ограничение подхода на основе МРТ,
, поскольку не все лаборатории ЭЭГ имеют доступ к МРТ.
Однако МРТ-сканирование требуется для получения структурного изображения головы объекта
, на основе которого можно построить реалистичную модель головы
. Даже если критерии исключения безопасности МРТ для
субъектов и затраты на МР-сканирование могут представлять некоторые дополнительные ограничения
в исследовании чистой ЭЭГ, этот подход
желателен для использования ЭЭГ в качестве инструмента визуализации мозга (Мишель
и Мюррей 2012).
Примечательно, что МРТ-сканирование участника
с сеткой для ЭЭГ может быть легко выполнено в одновременных экспериментах
EEG-fMRI (Laufs 2008).
Ряд подходов к локализации на основе MR
уже разработан. Большинство из них полагаются на использование внешних парамагнитных маркеров
, таких как витамин А (Ван Хой,
,и др., 1997 г., Бринкманн и др., 1998 г., Сиджберс и др., 2000 г.),
,гадолиний (Ю и др., 1997, Кесслер и др. 2008), раствор CuSO
4
(Бринкманн и др., 1998) и коллодий (Лагерлунд
и др., 1993). Примечательно, что применение маркеров может повлиять на стабильность системы
, что приведет к неправильному смещению электродов или отслоению
(Yoo et al 1997, Brinkmann et al 1998).Наиболее важно
, что ни один из методов локализации на основе МРТ не был разработан и протестирован для монтажа ЭЭГ высокой плотности.
Интересно, что в настоящее время доступные сети ЭЭГ высокой плотности имеют
электродов, помещенных в пластиковый корпус.
Так как пластик содержит
2
J. Neural Eng. 13 (2016) 056003 M Marino et al.
FDA очищает одноразовые чашечные электроды Rhythmlink International, LLC с условными чашечками
компании Rhythmlink International, LLC. Получайте последние новости биотехнологии там, где хотите.Подпишитесь на бесплатную рассылку GenePool сегодня!Rhythmlink первым получил разрешение FDA на одноразовые условно-чашечные электроды MR
КОЛУМБИЯ, Южная Каролина — (БИЗНЕС-ПРОВОД) — Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США разрешило продажу одноразовых чашечных электродов с условным магнитным резонатором Rhythmlink. Первые в своем роде, официально разрешенные к использованию, одноразовые чашечные электроды MR Conditional Cup от Rhythmlink разрабатывались уже несколько лет.
«На разработку этой технологии были потрачены значительные ресурсы», — прокомментировал генеральный директор Шон Риган.«Это особая веха для нас.
То, что удалось сделать нашей команде, очень впечатляет. Мы сможем помочь многим-многим жизням на долгие годы ».
Методически протестированные в конкретных сценариях МРТ, одноразовые условные чашечные электроды Rhythmlink для МРТ могут безопасно оставаться на пациенте во время МРТ-сканирования в статических магнитных полях 1,5 или 3,0 Тл, не вызывая чрезмерных искажений изображения.
«Наши новые одноразовые МР-электроды для условной ЭЭГ напрямую влияют на уход за пациентами. Этот продукт избавит от необходимости снимать и повторно накладывать электроды ЭЭГ каждый раз, когда пациенту требуется визуализация.Многие пациенты нуждаются в частой визуализации во время критических точек лечения, чтобы помочь в оценке состояния мозга и управлении им », — заявила директор по продажам Лия Хэнсон. «Исключение этапа удаления / повторного нанесения снижает риск повреждения кожи, которое может произойти во время процесса нанесения, что может привести к другим осложнениям, таким как инфекции».
Для получения дополнительной информации о достижениях Rhythmlink в технологиях и инновационных продуктах посетите сайт Rhythmlink.com.
Rhythmlink International разрабатывает, производит и распространяет различные аксессуары для интраоперационного нейромониторинга, электроэнцефалографии, вызванных потенциалов, полисомнографии, долгосрочного мониторинга эпилепсии и отделений интенсивной терапии.Компания Rhythmlink, основанная нейродиагностическими специалистами и инженерами в 2002 году, стремится к постоянным инновациям и высочайшему качеству всей своей продукции. Rhythmlink также предлагает индивидуальную упаковку, индивидуальные продукты, частную маркировку и услуги контрактного производства.
http://www.Rhythmlink.com
http://www.facebook.com/Rhythmlink
http://www.youtube.com/Rhythmlink
Обращайтесь:
Rhythmlink International
Лори Мелтон, 866-633-3754 или 803-252-1222
mediarelations @ Rhythmlink.
com
Факс: 803-252-1111
Помогите работодателям найти вас! Ознакомьтесь со всеми вакансиями и разместите свое резюме.
Арнон Грюнберг пишет, подключившись к электродам
«Иногда кажется, что он живет пятью разными жизнями рядом друг с другом», — сказал Гаррелт Верховен, главный хранитель специальных коллекций в библиотеке Амстердамского университета, которая будет организовывать выставку. о карьере г-на Грюнберга в октябре следующего года. «Он очень серьезен, но для него это тоже часть игры.
Текущий эксперимент, как сказал г-н Грюнберг, возник из желания поиграть с более темными возможностями технологии чтения электронных книг. Он задавался вопросом, если Amazon может отслеживать, где пользователи Kindle перестают читать, как еще автор мог бы шпионить за своей аудиторией?
Его голландский издатель, Nijgh & Van Ditmar, убедил его принять участие в эксперименте. И как только он связался с нейробиологами, превращение из провокатора в подопытного кролика было завершено.
«Я был всего лишь объектом», — сказал он.«Это похоже на то, что кто-то еще встроен в мой мозг».
Но настоящая количественная наука появится позже, сказал г-н ван дер Верф, когда исследователи измерит влияние новеллы на 50 читателей. Они попросили г-на Грюнберга попытаться ограничить каждый фрагмент текста одной доминирующей эмоцией и отслеживали, где находился его курсор в разных точках каждого сеанса письма, чтобы сопоставить его слова с физиологическими данными. 50 читателей прочитают новеллу на электронном ридере, чтобы можно было отслеживать события.
Г-н Грюнберг, который подсчитал, что ему понадобится еще пять месяцев, чтобы закончить книгу, сказал, что датчики меньше мешали его творческому процессу, чем он боялся, но он допустил, что сам эксперимент может в конечном итоге фигурировать в книге. который, по его словам, затронет вопросы конфиденциальности и кибербезопасности.
И он признался, что иногда смотрел в камеры после ухода техника, задаваясь вопросом, действительно ли они выключены.
«У меня есть все эти фантазии, — сказал он, — как будто я участвовал в эксперименте, якобы глядя на свой мозг, пока я писал, но на самом деле дело было в другом.”
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера на прием файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie.
Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер. - Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.
Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
