04.與記錄系統的連接


患者在植入后的第一天與采集系統相連。首先，將所有額外的腦電圖頭皮電極放置在患者頭部（沒有植入電極的位置）。將一個接地電極放置在鎖骨下方，并且將兩個心電圖電極放置在胸部。其次，將深度電極尾部連接到用于宏觀電極的CABRIO連接器，以及用于微電極的CHET頭級放大器（NeuraLynx公司，美國蒙大拿州博茲曼）（圖3，表2和表3）。連接電極尾部是電極操作中的關鍵步驟，需要格外小心。因此，我們制定了一個程序，以提高患者的舒適度，避免任何錯誤操作以及電極尾部上可能會弄斷導線的拉伸載荷，并且避免連接電纜上可能導致斷開連接的任何張力。為了保持無菌狀態，在患者出院之前不會拆除在手術室完成的包扎。圖3中的步驟G到J每2到3天重新進行一次，以便重新粘貼頭皮電極，但不會移動連接器，以避免操作電極尾部。

圖3.電極連接的主要步驟。

A和B.包扎準備，帶有孔洞以便在植入區域外添加頭皮電極。C.放置頭皮電極。D.在包扎帶上粘貼魔術貼帶。E.連接連接器并將其放置在魔術貼帶上。箭頭顯示了兩種連接器類型：CABRIO連接器和來自NeuraLynx公司的CHET頭級放大器。請注意，NeuraLynx公司的CHET頭級放大器用塑料夾封閉，以防止其打開。這些夾子由小型電氣線槽制成。也可以使用普通膠帶，但不太方便，并且在取下時常常會使CHET頭級放大器變得黏糊糊的。F.將所有連接器電纜捆在一個包扎帶內。G.用敷布覆蓋連接器。H.用“導電織物”覆蓋連接器。I.用兩條包扎帶覆蓋并固定。J.最后用網罩覆蓋。K.連接到頭箱。箭頭所示為一個頭箱。L.將頭箱放置在一個袋子里。M和N.將輸入和輸出電纜固定在袋子上。箭頭顯示了電纜是如何固定的。O.患者移動時隨身攜帶這個袋子。

表2.連接期間電極尾部操作和保護指南。

表3.術語表。


05.記錄材料


0501.電極


每位患者植入的宏觀電極數量在4到13個之間，其中包括1到4個混合宏觀-微電極。標準宏觀電極由4到12個直徑為1毫米、長度為2.41毫米、觸點間距為5毫米的鉑觸點組成，配有鎳鉻合金導線和聚氨酯管。宏觀-微電極（某型號）既包括一個空心宏觀電極，也包括一個從宏觀電極尖端散開的微電極束。微-宏觀電極的宏觀電極部分由8個（BF08R-SP05X-000，BF08R-SP71X-0C2）或9個（BF09R-SP05X-0MF，BF09R-SP61X-0BB）直徑為1.3毫米、長度為1.57毫米的鉑觸點電極組成，嵌入在帶有空心管腔的聚氨酯管表面。微電極由一束8根（型號1：WB08R-SP00X-0AA）或9根（型號2：WB09R-SP00X-0AA；型號3：WB09R-SP00X-014）直徑為40微米、長度為20毫米的鉑銥微導線組成。對于所有型號，微電極束都穿過空心宏觀電極插入，突出到宏觀電極尖端之外的腦組織中3至6毫米。對于型號2和型號3，第9根導線未絕緣，可作為參考電極使用。幾毫米長度的絕緣層被去除，使得該電極的阻抗較低，因此能夠從更大的神經元群體進行記錄，并且對周圍神經元的動作電位敏感度較低。型號3與型號2相同，但在微電極尾部與宏觀電極的連接區域有環氧樹脂加固（補充圖1），目的是降低這一薄弱點出現故障的風險。


還記錄了額外的頭皮電極（T9、FT9、Fp1、Fz、Fp2、FT10、T10、O1、Oz、O2、心電圖（EKG））。在最后23名患者中，添加了對多導睡眠圖記錄至關重要的電極（C4或C3、M1或M2、E1、E2和肌電圖（EMG））。


0502.放大器


在過去10年中，使用了三代連續的采集設置，每一代都帶來了特定的改進（圖4和補充圖2）。


圖4.當前采集設置。從宏觀和微電極記錄的信號由NeuraLynx公司的研究系統采集，并通過直接網絡連接從NeuraLynx公司的采集計算機發送到臨床采集計算機。研究和臨床采集計算機分別將數據發送到研究服務器和臨床服務器，以填充各自的數據庫。研究大樓位于醫院內，并通過專用光纖與癲癇中心大樓建立了直接網絡連接。黑色虛線表示宏觀電極的電纜，黑色實線表示微電極的電纜。


2010年10月-2012年6月-在兩個不同的放大器上記錄宏觀和微電極信號（11名患者）：在首次進行微電極記錄時，宏觀和微電極信號是在兩個不同的放大器上采集的。所有宏觀電極信號都使用臨床放大器（128通道，采樣率1024赫茲）連續記錄，而微電極信號每天記錄幾個小時，使用Lynx放大器（數字Lynx，NeuraLynx公司，美國蒙大拿州博茲曼，32通道，采樣率32千赫茲，補充圖2.A）。在采集過程中，通過向兩個系統發送模擬觸發器，離線同步宏觀和微電極信號。


2012年11月-2018年10月-在相同的放大器上記錄宏觀和微電極信號（39名患者）：2012年，NeuraLynx公司的系統升級為ATLAS放大器（Atlas，NeuraLynx公司，美國蒙大拿州博茲曼），最多可記錄160個電極的信號。與之前的系統不同，ATLAS放大器還允許在對患者的整個臨床研究期間（即長達3周）同時且連續地記錄所有宏觀和微電極的信號。宏觀電極和微電極的信號分別以4千赫茲和32千赫茲的采樣率記錄。由于臨床醫生需要通過臨床數據庫訪問數據，宏觀電極的信號（當電極總數不超過128個時，還包括微電極的信號）也由臨床系統（采樣率1024赫茲）記錄。為了并行記錄信號，使用NeuraLynx公司提供的特定電纜（MDR50）對信號進行分流，電纜一側是NeuraLynx公司的連接端口，另一側是Micromed公司頭箱的防觸摸輸出端口（補充圖2.B）。


2018年11月-至今-在單一放大器上記錄宏觀和微電極信號（6名患者）：2018年，采集軟件進行了更新，在NeuraLynx公司系統之間建立了網絡連接，從而能夠將數據從NeuraLynx公司的采集系統實時傳輸到公司的軟件和數據庫中。因此，自2018年以來，僅使用ATLAS放大器在整個臨床研究期間連續記錄所有電極的信號（圖4）。這種新設置避免了將電極連接到兩個不同放大器的重復操作，因為每個電極都要連接兩次，這曾是可能出現連接錯誤的一個源頭。與兩個放大器共同接地相關的潛在噪聲問題也得以避免。NeuraLynx公司系統上的采集采樣率設置為宏觀電極4096赫茲，微電極32768赫茲。所有電極的信號對于公司系統都下采樣至1024赫茲。


所有NeuraLynx公司的記錄均使用NeuraLynx公司的Cheetah采集軟件完成。