Factors influencing the spatial precision of electromagnetic tracking systems used for MEG/EEG source imaging

• Published in: Neurophysiologie clinique Vol. 40; no. 1; pp. 19 - 25
• Main Authors: Engels, L., De Tiege, X., Op de Beeck, M., Warzée, N.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Paris Elsevier SAS 01.03.2010; Elsevier
• Subjects: Biological and medical sciences; Brain - anatomy & histology; Brain - physiology; Brain Mapping - methods; EEG; Electrodes; Electroencephalography - methods; Electromagnetic tracker system; Facteurs d’influence; Head Movements - physiology; Humans; Imaging, Three-Dimensional - methods; Influencing factors; Investigative techniques, diagnostic techniques (general aspects); Localisation; Localization; Magnetoencephalography - methods; Medical sciences; MEG; Nervous system; Neurology; Neuronavigation - methods; Phantoms, Imaging; Polhemus; Precision; Précision; Radiodiagnosis. Nmr imagery. Nmr spectrometry; Système électromagnétique; Tragus; Électrodes; Système électromagnétique; Précision; EEG; Electromagnetic tracker system; Facteurs d’influence; Polhemus; Influencing factors; MEG; Electrodes; Localisation; Precision; Électrodes; Localization; Nervous system diseases; Accuracy; Tracking; Magnetoencephalography; Electrophysiology; Electromagnetic; Electroencephalography
• ISSN: 0987-7053; 1769-7131; 1769-7131
• DOI: 10.1016/j.neucli.2010.01.002

The purpose of this study is to determine the factors influencing the spatial precision and the replicability of electromagnetic trackers (EMT) for the localization of electrodes and natural landmarks on the patient's head. The effects of seven conditions on the measurement of the EMT were investigated with a Polhemus Fastrack: distance, contact between two components of the EMT, presence of magnetic object, localization of landmarks and electrodes on a phantom and a human subject without and with movements. The EMT has a precision of 0.15 mm ± 0.36 mm for the measurements made on still objects in a non-magnetic environment. On a human subject, the mean variation of the nasion position is 1.6 mm ± 1.46 mm and 2.7 mm ± 1.40 mm for the tragus. The increase of the electrode measurement dispersions is significant between the phantom and the human subject with a mean variation of 2.39 mm ± 1.26 mm. In certain conditions, up to 15% of the measurements may be considered as outliers. The precision significantly decreases for this application in the following cases: (1) physical contacts between the stylus/transmitter/receiver cables, (2) presence of magnetic objects in the surrounding of the EMT system, (3) skin and hair softness and (4) subject's head movements. Le but de cette étude est de déterminer les facteurs pouvant influencer la précision et la reproductibilité des mesures effectuées à l’aide de systèmes électromagnétiques (SEM) pour la localisation d’électrodes et de points d’intérêts sur la tête d’un patient. Les effets de sept conditions sur les mesures d’un SEM ont été testés avec un Polhemus Fastrack : distance, contact entre éléments du SEM, objets magnétiques, localisation de points et des électrodes sur un fantôme, sur un sujet humain immobile et en mouvement. Le SEM utilisé a une précision de 0,15 mm ± 0,36 mm pour des mesures faites sur des objets statiques placés dans un environnement non magnétique. Sur un sujet humain immobile, la variation moyenne de la position du nasion est de 1,6 mm ± 1,46 mm, 2,7 mm ± 1,40 mm pour celles des tragus. La perte de précision de la localisation des électrodes est significative entre les mesures faites sur un fantôme et un sujet humain, passant de 0,1 mm ± 0,6 mm sur un fantôme à 2,39 mm ± 1,26 mm sur un sujet humain. Dans certaines conditions, le pourcentage de mesures incohérentes augmente jusqu’à 15 %. La précision des mesures diminue de manière significative pour cette application (1) lorsque des câbles sont en contact, (2) lorsqu’on introduit un objet magnétique à proximité du SEM, (3) pour des mesures sur un sujet humain (souplesse de la peau, présence des cheveux) et (4) en cas de mouvements de la tête des sujets.