Ээг система 10 20

Электроэнцефалография. Технические нюансы

Ээг система 10 20

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его биоэлектрических потенциалов.

Конкретно, в каждом канале измеряется разность потенциалов между активным и референциальным электродами – т.е. между этими электродами течет слабый переменный электрический ток, производимый пациентом.

Поскольку ток слабый, между электродами должно быть минимальное сопротивление! (импеданс).

С помощью ЭЭГ можно объективно исследовать функциональное состояние головного мозга и выявить степень и локализацию его поражения. Метод наиболее информативен при диагностике эпилепсии. Данные ЭЭГ помогают дифференцировать различные формы припадков, установить локализацию эпилептического очага, а так же осуществлять контроль эффективности лекарственной терапии.

Следует помнить, что ЭЭГ регистрирует суммарную электрическую активность с относительно больших участков поверхности головы. При этом, помимо активности коры головного мозга, могут быть зарегистрированы миографическая активность мышц скальпа и жевательных мышц, мышц глазных яблок и век, реограмма и ЭКГ-артефакт при нахождении ЭЭГ-электрода над кровеносными сосудами.

Итак, для регистрации ЭЭГ нужно некоторое количество электродов на голове, установленных в определенных точках, а также референциальный электрод(ы) и электрод заземления.

Референтные электроды, классически, располагаются на мочках ушей, обозначаются Ref (R), но могут быть установлены и в другом месте, например на сосцевидных отростках за ушами, по средней линии, между Fz и Cz электродами (электроды, расположенные по средней линии, обозначаются индексом — «z», от «zero», т.

 е. Нулевой). Электроды, которые расположенные в левом полушарии, принято обозначать нечетными цифрами, а в правом полушарии — четными. Обязательно наличие электрода заземления, который может располагаться в любом месте на голове (чаще всего устанавливают между Fp1 и Fp2 электродами на лбу, в точке Fpz).

Полная стандартная схема 10-20 предусматривает установку 21 электрода (считая 1 электрод заземления и 1 референт).

Места отведений электрической активности мозга имеют буквенные обозначения, в соответствии с областями, над которыми располагаются электроды:

          Затылочное отведение — О (occipitalis)

          Теменное — P (parietalis)

          Центральное — C (centralis)

          Лобное — F (frontalis)

          Височное — T (temporalis)

Международная схема расположения электродов.

Международная схема 10-20%, или просто схема 10-20 была разработана Jasper H.

в 1958 г, для стандартизации терминологии и описания локализации скальповых электродов, чтобы ЭЭГ записи могли быть сравнимыми, вне зависимости от лаборатории и врача, анализировавшего исследование.

В настоящее время является международным стандартом установки электродов. Используется при наклейке коллодиевых электродов, а также в ЭЭГ шапочках, которые появились гораздо позднее.

Данная схема предусматривает измерение расстояния от костных ориентиров черепа, с последующим расчетом интервалов между электродами в процентах, для определения мест установки электродов. Принцип следующий:

1) Измеряется расстояние между точками Nasion (переносица) и Inion (выступ затылочного бугра).
    На 10% от полученного расстояния, выше затылочного бугра, располагается точка Oz и линия затылочных электродов (О1, О2).

Кпереди от этой линии, на расстоянии 20% находится точка Pz и линия теменных электродов (Р3, Р4), еще через 20% – точка Cz и линия центральных электродов (С3, С4), и еще через 20% – точка Fz и линия лобных электродов (F3, F4).

Лобные полюсные электроды (Fp1 и Fp2) располагаются на линии, находящейся в 10% выше точки Nasion, и в 20% от линии лобных электродов. В точке пересечения этой линии с продольной, находится точка Fpz.

2) Второе основное расстояние измеряется между околоушными точками (за ориентир принимается углубление сразу над козелком), по линии, которая проходит через середину первого расстояния.

Оно также делится на отрезки в процентах: в 10% кверху от слуховых проходов, с каждой стороны, располагаются височные электроды (Т3 и Т4), в 20% выше от височных электродов находятся вышеупомянутые центральные электроды (С3, С4).

3) Третье расстояние измеряется как окружность головы, однако лента прокладывается строго через уже найденные точки Fpz, T3, Oz и T4 (по окружности).

За 100% принимается половина полученного расстояния и, исходя из этого, высчитываются по 10% влево и вправо от Fpz для определения полюсных лобных электродов (Fp1 и Fp2, соответственно) и по 10% от Oz, для определения затылочных электродов (О1 и О2).

Также на этой линии лежат:-   нижнелобные электроды (F7 и F8), на расстоянии 20% от Fp1 (кзади) и Т3 (кпереди) и аналогичным образом с другой стороны.

–   задневисочные электроды (Т5 и Т6), на расстоянии 20% от T3 (кзади) и O1 (кпереди) и аналогично с другой стороны.

Как уже было сказано, по средней линии устанавливаются сагиттальные электроды — лобные (Fz), центральные (Cz), теменные (Pz). Точки Fpz и Oz не используются для установки активных электродов в системе 10-20.

По величине отрезков в 10 и 20% эта схема и получила свое название.

Разметка головы для установки коллодиевых электродов:

1. Прокладывая измерительную ленту от Nasion до Inion строго по средней линии, измеряем первое расстояние, и на его половине, справа и слева от ленты, ставим промежуточные метки.

2. Измеряем расстояние между околоушными точками, прокладывая край ленты через вышеказанные промежуточные метки.
На середине этого расстояния будет подтвержденная точка Cz. Не отпуская ленту, можно отметить точки Т3, Т4, С3 и С4,

Пример: Получили 35 см. 10% от 35 = 3,5 см.     От каждой околушной точки, по этой же линии, отмеряем вверх по 3,5 см справа и слева – находим точки Т3  и Т4.Делим расстояние от Т3  до Cz  пополам, находим С3

Делим расстояние от Т4  до Cz пополам, находим С4

3. Снова прокладываем ленту между точками Nasion и Inion, но в этот раз прокладывая край ленты через уже подтвержденную
точку Cz.

Пример: 40 см указанное расстояние. 10% от 40 = 4 см.  Значит, от Nasion и Inion отмеряем по 4 см вверх по средней линии и отмечаем условные точки Fpz и Oz.
Делим пополам расстояние от точки Cz и точкой Oz, получаем точку Pz. Аналогично, делим пополам расстояние от точки Cz до точки Fpz и находим точку Fz.  

4.   Как было сказано выше, измеряем окружность головы строго через уже найденные точки Fpz, T3, Oz и T4 (по окружности). За 100% принимается половина полученного расстояния.

Исходя из этого, высчитываются по 10% влево и вправо от Fpz (по этой окружности) для определения полюсных лобных электродов (Fp1 и Fp2, соответственно) и по 10% от Oz, для определения затылочных электродов (О1 и О2).

Пример: окружность головы 60 см – это 200%. Половина от этого = 30 см.  10% от 30 = 3 см.

5. Находим F7 и F8; Т5 и Т6.

Расстояние от Fр1 до Т3 делим пополам, находим F7Расстояние от Fр2 до Т4 делим пополам, находим F8   иРасстояние от Т3 до О1 делим пополам, находим Т5

Расстояние от Т4 до О2делим пополам, находим Т6

Проверьте себя: вышеперечисленные точки должны лежать на измеренной вами окружности головы.

6. Находим F3 и F4; P3 и P4.

Если дугообразно проложить измерительную ленту через точки Fp1-C3-O1, получится “параллель” (см. рис.1), которая пересекается с “меридианом”, идущим через точки F7-Fz-F8 (см. рис. 2) в точке F3.
Аналогично, “параллель” Fp2-C4-O2 пересекается с этим же “мередианом” в точке F4.

                      Рис. 1                                      Рис. 2                                      Рис. 3

Таким же образом, проложив “мередиан” через точки Т5-Pz-T6 (см. рис. 3) можно вычислить точки P3 и Р4.

Другими словами, точка F3 находится на середине расстояния между точками Fp1-С3 и Fz-F7.Аналогично, точка F4 находится на середине расстояния между точками Fp2-С4 и Fz-F8.

То же самое с электродами Р3 и Р4.

В практике, помимо электродов, установленных по системе 10-20, используются дополнительные электроды, для определения местонаходения которых используется тот же принцип. Речь идет об электродах скуловой дуги (F9, F10, T9, T10, P9 и P10). Как определить их местонахождение? 

Вспомните расстояние, измереное от околоушных точек через Cz. Каждый из перечисленных электродов находится на 10% ниже от соответсвующих электродов, лежащих на окружности головы:-   F9 и F10 на 10% ниже электродов F7 и F8, соответственно.

То есть, лежат на скуловой кости.-   T9 и Т10 на 10% ниже электродов Т3 и Т4, соответственно. Фактически, лежат на околоушных точках.

–   Р9 и Р10 на 10% ниже электродов Т5 и Т6, соответственно.

Лежат на сосцевидных отростках черепа (mastoideus).

Использование этих электродов может помочь локализовать интериктальную эпилептиформную активность и зону начала приступа по ЭЭГ. В частности, передние скуловые электроды, по мнению некоторых авторов, являются неинвазивными аналогами сфеноидальных электродов.

Монтажи.

Записанные ЭЭГ данные можно представить по-разному. Для этого существуют различные монтажные схемы.

Чаще всего для наблюдения за записью используются референциальный монтаж – в таком виде усилитель воспринимает данные.

Все другие монтажи являются реконструкцией, полученной в результате математических вычислений разности потенциалов на основе данных референциального монтажа.

Особенности монтажных схем (с точки зрения техника):

–       в референциальном монтаже удобно контролировать качество наложения электродов, судя по помехам в том или ином отведении.

–       в биполярном монтаже (продольная цепочка) хорошо видны т.н. «залитые электроды» – т.е.

электроды, между которыми образовалась дорожка из электропроводного геля, следовательно, они стали единым электродом, внутри которого нет разности потенциалов, как нет разницы потенциалов между разными концами гвоздя.

На ЭЭГ, в таком случае, в отведении, состоящем из пары «залитых» электродов (например F3-C3) регистрируется изолиния.

–       поперечный монтаж. По сути – тот же биполярный монтаж, только цепочки отведений идут в поперечном направлении. Аналогично, в залитой паре электродов (например F7-F3) будет регистрироваться изолиния. Особенность в том, что если у вас залиты F7-F3, то в биполярном (предыдущем) монтаже все будет нормально! (но ЭЭГ данные при этом некорректны).

Подготовили: ЭЭГ-ассистент Козлова М.А. и зав. лабораторией видео-ЭЭГ мониторинга Троицкий А.А.

Источник: http://epilab.ru/pubs/eeg-tech

Запись ЭЭГ

Ээг система 10 20

 Несмотря на отсутствие одного-единственного и наилучшего метода записи ЭЭГ, пригодного во всех ситуациях, нижеописанные стандарты должны рассматриваться в качестве обязательного минимума при выполнении обычной записи клинической ЭЭГ во всех возрастных группах за исключением самого раннего возраста.  

1. Оборудование

 1.1   Для оценки пространственного распределения ЭЭГ активности ее необходимо записывать одновременно с максимально большого количества участков головы. Запись небольшого количества каналов увеличивает вероятность ошибочной интерпретации, особенно при оценке преходящих феноменов.

16 каналов одновременной регистрации в настоящее время считается минимальным количеством, которое может охватить области, генерирующие большинство нормальных или патологических паттернов ЭЭГ. Для мониторинга других физиологических показателей могут потребоваться дополнительные каналы.

1.2     Электрическая монтажная схема каналов переменного тока (alternating current – AC) должна соответствовать медицинским стандартам по технике безопасности. Все системы должны иметь соответствующее заземление. При этом все оборудование в каждом блоке (палате) должно иметь общую точку заземления.

1.3     В обычных клинических условиях нет необходимости в установке специальных систем электрической изоляции пациента и оборудования.

1.4     Необходимо иметь дополнительное оборудование для генерации ритмических, интенсивных световых вспышек.

1.5     Цифровое оборудование («цифровая ЭЭГ») должно соответствовать Методическим рекомендациям 8 («Рекомендации по записи ЭЭГ на цифровых устройствах»).

 2. Электроды

 2.1   Регистрирующие электроды не должны иметь собственного шума. Они не должны существенно уменьшать сигналы в диапазоне от 0.5 до 70 Гц. Экспериментальные данные показали, что наилучшим решением являются хлор-серебряные или золотые чашечковые электроды, которые крепятся коллодием.

Современные усилители с высоким входным импедансом позволяют успешно применять различные типы электродов и электродных паст. Высококачественные электроды выпускаются многими производителями и в целом предпочтительнее «самодельных» электродов.

Для уменьшения шума электроды должны быть всегда чистыми, с соблюдением особых мер предосторожности после записи у пациентов с подозрением на контагиозные заболевания (вирусный гепатит, болезнь Крейтцфельда-Якоба, СПИД).

2.2   Игольчатые электроды не рекомендуются. В тех случаях, когда обстоятельства диктуют необходимость их использования, они должны быть тщательно простерилизованы или уничтожены после использования; техник должен быть обучен работе с игольчатыми электродами и знать обо всех недостатках и опасностях использования игольчатых электродов.

Важно соблюдать выравнивание иголок спереди назад – несоблюдение выравнивания может привести к артифициальной амплитудной асимметрии или искажению.

Игольчатые электроды могут эффективно использоваться у коматозных пациентов, у которых болевые ответы отсутствуют или минимальны,  у пациентов, когда по медицинским показаниям требуется неотложная запись ЭЭГ.

2.3   Необходимо использовать все 21 электрод в соответствии с их расположением согласно рекомендациям Международной федерации клинической нейрофизиологии. Единственной схемой, официально одобренной федерацией, является система 10-20.

Использование термина «модифицированная система 10-20» не рекомендуется, – если это подразумевает, что необходимые измерения головы с соответствующим расположением электродов не проводились. В таких случаях лучше говорить «примерная схема 10-20».

Термин «система 10-10» должен использоваться при расширенной схеме наложения большего количества электродов в соответствии с Методическими рекомендациями 5 (для новорожденных см. Методические рекомендации 2).

Адекватность количества электродов повышает вероятность регистрации и анализа локальной ЭЭГ активности с небольшой площадью распространения по скальпу.

Меньшее количество электродов допустимо только в отдельных специфических ситуациях.

В некоторых случаях может потребоваться наложение дополнительных электродов, расположенных между стандартными электродами – для записи очень локальной активности.

Всегда должен использоваться земляной электрод, за исключением особых ситуаций – например, в отделениях интенсивной терапии, операционной, – когда пациент соединен с дополнительным электрическим оборудованием.

2.4   Перед началом исследования необходимо проверять электродный импеданс. Как правило, импеданс не должен превышать 5000 Ом (кОм). Также следует проверять импеданс во время записи, если в ЭЭГ появляется активность, характер которой не исключает, что это артефакт.

 3. Регистрация

 3.1  Монтажи должны соответствовать Методическим рекомендация 6 («Предложения по стандартным монтажам для клинической ЭЭГ»).

Желательно, чтобы хотя бы ряд монтажей в различных лабораториях соответствовали друг другу, что существенно облегчит обмен данными, повысит сопоставимость полученных результатов, особенно в тех случаях, когда повторное обследование проводится в другой лаборатории.

Цифровые системы позволяют реформатирование («ремонтаж») одного и того же участка уже во время анализа, после регистрации. Ремонтаж возможен только, если запись в файл проводилась в референциальном монтаже, то есть сигналы от всех электродов писались в файл относительно общего для всех референтного электрода.

После записи можно изменить монтаж, но не сам исходный референт. По этой причине при цифровой записи рекомендуется использовать в качестве референтного дополнительный электрод, который не входит в стандартную систему 10-20 или 10-10. Часто для этой цели накладывают дополнительный электрод, который располагают между Cz и Pz. Использование объединенных ушных электродов не рекомендуется.

3.

2  Запись должна содержать, как минимум, фамилию и имя пациента, возраст, дату записи, идентификационный номер, имя или инициалы техника.

Идентификация должна производиться во время записи. Невыполнение этого требования может привести к различным нежелательным последствиям медицинского и юридического характера.

Бланк основных данных, прилагаемый к каждой записи, должен включать указания на время записи, время и дату последнего приступа (если таковой имел место), состояние сознания во время исследования, список всех медикаментов, которые принимает пациент, включая премедикацию, которая была назначена для индукции сна во время ЭЭГ, а также медицинский анамнез, имеющий значение в данном случае.

3.

3   Перед началом и после окончания регистрации необходимо проводить калибровку.

Если есть такая возможность, желательно вначале записи провести тест, который заключается в подаче на все входные каналы разница потенциалов между одной и той же парой электродов (такая калибровка доступна не на всех цифровых системах).

По результатам калибровки может потребоваться корректировка параметров каналов, так чтобы все они одинаково отображали калибровочный сигнал. При возникновении сомнений следует повторить процедуру калибровку.

Калибровка является неотъемлемой частью каждой ЭЭГ записи. Она выдает масштабирующий фактор для интерпретатора, тестирует чувствительность ЭЭГ прибора, характеристики его фильтров, уровень шумов. Проведение калибровки дает также информацию о компетентности техника, насколько тщательно он выполняет свои обязанности.

В дополнение к стандартному прямоугольному калибровочному сигналу, можно использовать биологическую калибровку, которая заключается в регистрации фронтоокципитального отведения. Оно включает быстрые ритмы (альфа ритм), а также активность глазных движений (дельта диапазон).

Если цифровая система не позволяет проводить стандартную или биологическую калибровку, всегда первые 30 секунд записи должны регистрироваться и оцениваться техником в исходном референциальном монтаже (физический референт, относительно которого измеряется разность потенциалов, которая записывается в файл).

3.

4              Чувствительность ЭЭГ прибора при рутинных исследованиях должна составлять 5-10 мкв/мм.

Чувствительность определяется как отношение входного вольтажа к размаху пера. Она измеряется в микровольтах на миллиметр (мкв/мм). Стандартно используется величина 7 мкв/мм, что соответствует отклонению пера на 7.1 мм при подаче калибровочного сигнала в 50 мкв. Чувствительность обратно пропорциональна размаху пера.

Излишнее снижение чувствительности может привести к тому, что низкоамплитудная активность становится неразличимой (это особенно касается цифровых систем с отображением на компьютерном мониторе).

И, наоборот, высокая чувствительность увеличивает размах «пера» с наложением трас друг на друга или клипирует (срезает) «верхушки» волн. Следует учитывать, что цифровые системы ЭЭГ могут выводить сигнал на мониторы различного размера.

В этом случае для точного масштабирования необходимо вводить в программу размеры экрана. Цифровые системы должны выводить на экран маркер шкалы – некий «эталон» для определения амплитуды колебаний ЭЭГ.

Операционные характеристики каналов ЭЭГ можно измерять также усилением – соотношение выходного вольтажа ко входному. Например, усиление 100 000 означает, что входной сигнал 1 микровольт усиливается до 1 вольта – величины, достаточной для механического сдвига пера..

Для пользователя в повседневной работе имеет значение чувствительность. При существенном снижении или повышении амплитуды ЭЭГ сигнала техник изменяет чувствительность таким образом, чтобы адекватно отобразить наиболее важные в клиническом отношении ЭЭГ паттерны.

3.

5              При стандартных записях фильтры низкой частоты не должны превышать 1 Гц (-3dB), что соответствует постоянной времени не менее 0,16 сек. Фильтры высокой частоты не должны быть ниже 70 Гц (-3dB).

Обратите, однако, внимание на то, что для отображения частот выше 70 Гц компьютерный монитор должен иметь разрешение по горизонтали в 1400 пикселов.

Специалисты должны учитывать возможность некоторой потери информации в высокочастотном диапазоне и искажения в области очень низких частот (так называемый пространственный алиасинг).

Низкочастотный фильтр при стандартных исследованиях не должен превышать 1 Гц, поскольку медленные колебания могут иметь клинически важное значение (дельта волны). Подобным же образом, снижение фильтров высокой частоты менее 70 Гц может искажать и уменьшать по амплитуде спайки и другие патологические разряды, приводить к интерпретации мышечных артефактов как спайковой активности.

Следует отметить, что для идентификации определенных паттернов во время записи может потребоваться изменение фильтров низкой и высокой частоты – в таких случаях эти изменения необходимо проводить осмотрительно и всегда документировать.

3.

6              Сетевой фильтр 60 Гц (50 Гц – в Европе) может вызывать искажение и уменьшение амплитуды спайков, и поэтому должен использоваться только, если другие способы не позволяют избавиться от сетевой наводки.

3.

7              Стандартно должна использоваться скорость 30 мм/сек (10 секунд на экране для цифровых систем). Скорость 15 мм/сек используется иногда в неонатальной ЭЭГ или других специальных случаях.

3.

8              Все изменения параметров регистрации (чувствительность, фильтры, скорость, монтаж) должны очевидным образом документироваться в момент изменения.

3.

9              Фоновая регистрация (запись фоновой активности) должна содержать по меньшей мере 20 минут технически пригодной для интерпретации записи. Длительные записи более информативны.

Цифровые системы позволяют проводить ремонтаж во время анализа, что может вызвать искушение проводить регистрацию только в одном монтаже. Однако такая практика неприемлема.

Наблюдение за ЭЭГ во время регистрации только в одном монтаже может помешать распознаванию плохого контакта у электродов, не включенных в текущий монтаж.

ЭЭГ запись – это очень короткий эпизод в жизни пациента. Чем продолжительнее запись (в разумных пределах), тем больше вероятность обнаружения нарушений, их вариабельности.

Опыт многих центров показывает необходимость регистрации как минимум 20-минут ЭЭГ бодрствования, свободной от артефактов.

К этому следует добавить время, необходимое для проведения фотостимуляции, гипервентиляции, и иногда сна (который по возможности также желательно регистрировать).

3.

10          Запись должна включать участки с открытыми и закрытыми глазами.

Надлежащая регистрация ЭЭГ требует оценки влияния стимулов на ЭЭГ. Одним из наиболее важных тестов является сравнение между ЭЭГ с открытыми и закрытыми глазами. Некоторые ритмы маскируются альфа активностью и становятся видимыми, только когда альфа ритм подавляется открытием глаз.

Определенные формы глазных движений могут походить на лобную дельта или тета активность – закрытие глаз также помогает в этом случае. Наконец, пароксизмальная активность может появляться только при открытых или закрытых глазах, или же только в момент изменения (открытие или закрытие глаз).

Эта процедура максимально проста, достаточно попросить пациента выполнить ее, или, в крайнем случае, прибегнуть к пассивному маневру.

3.

11          Гипервентиляция – это стандартная процедура, которая выполняется во всех случаях, за исключением ситуаций, когда она не может проводиться  по медицинским или иным показаниям (например, недавнее внутричерепное кровоизлияние, кардиологическое или легочное заболевание, серповидно-клеточная анемия, отсутствие кооперации со стороны пациента). Гипервентиляция должна выполняться на протяжении как минимум 3 минут, сопровождаться непрерывной регистрацией, в том числе на протяжении хотя бы одной минуты после ее прекращения. В некоторых случаях для достижения адекватной активации ЭЭГ должна выполняться более длительная гипервентиляция. Для оценки эффекта гипервентиляции необходимо иметь по меньшей мере 1 минуту записи ЭЭГ в том же монтаже до начала теста. Также необходимо  иметь количественную оценку собственно гипервентиляции. Очень полезной может оказаться параллельная регистрация ЭКГ, особенно при наличии спайков или острых волн неясного генеза.

3.

12          По мере возможности необходимо проводить регистрация ЭЭГ во время сна. Все больше данных, которые показывают значимость информации, получаемой во время записи ЭЭГ сна, особенно у пациентов с судорожными приступами.

Источник: http://eeg-online.ru/standards/rec_mtr_acns.htm

Система 10-20

Ээг система 10 20

Основная статья: Расположение электродов на голове

Международная система 10–20

Международная система 10–20 – это признанный во всем мире метод расположения электродов на коже головы  при проведении ЭЭГ- исследования,  свое название получила благодаря тому, что расстояние от любого электрода до другого определяется как 10 или 20 % индивидуально измеренных размеров головы. Этот метод был разработан для поддержания стандартизированных методов тестирования, обеспечивающих возможность составления, воспроизведения, эффективного анализа и сравнения результатов исследования субъекта (клинических или исследовательских) с использованием научного метода. Система 10-20 основана на взаимосвязи между расположением электрода и основной областью мозга, в частности коры головного мозга. Система 10-20 рекомендована Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии.

Названия электродов включают первую букву латинского названия области, на которую ставится электрод, и номер, указывающий сторону и расположение электрода в пределах этой области.: pre-frontal (Fp), frontal (F), temporal (T), parietal (P), occipital (O), central (C), midline (Z).

Международная система 10-20

Каждое положение электрода (отведение) обозначается буквой (для определения доли мозга) и номером (или другой буквой) для определения локализации электрода в пределах доли. Любой электрод располагается от других электродов на расстоянии, равном 10 или 20 % некоторых измеренных индивидуально расстояний.

  • Fp1, Fp2 — переднелобные (prefrontal),
  • F3, F4 — лобные (frontal),
  • Fz — среднелобный,
  • С3, С4 — центральные (central),
  • Cz — центральный вертексный,
  • Р3, Р4 — теменные (parietal),
  • Pz — центральнотеменной,
  • F7, F8 — передневисочные,
  • Т3, Т4 — средневисочные (temporal),
  • Т5, Т6 — задневисочные,
  • О1,О2 — затылочная (occipital),
  • A1, А2 — ушные.

Нечетные номера указывают на левое полушарие, четные — на правое.

Порядок размещения электродов

Место расположения электродов по системе 10-20 определяется следующим образом: по сагиттальной линии измеряется расстояние от inion до nasion, принимаемое за 100%. Затылочные электроды (лат.

occipitalis, О1, О2) устанавливаются на 10% этого расстояния вверх от inion, а лобные электроды (лат. frontalis, pre-frontalis, Fр) – вверх от nasion.

 Электроды Fz, Cz и Pz также устанавливаются по сагиттальной линии – первой основной линии , на равном друг от друга расстоянии.

Схема монтажа электродов 10-20 для ЭЭГ

Схема монтажа электродов 10-20 для ЭЭГ

Вторая основная линия соединяет слуховые проходы и проходит через вертекс. По этой линии определяется место расположения средневисочных отведений (лат. temporalis, T3 и T4) на 10% этого расстояния от слуховых проходов. Остальные электроды по этой линии (лат. centralis, C3, Сz и C4) располагаются на равных расстояниях друг от друга, составляющих 20% от длины этой линии.

Третья линия – это окружность головы. Затылочные электроды О1 и О2 располагаются выше inion на расстоянии 10% от длины сагиттальной линии и влево/вправо на 10% от полуокружности головы. Нижнелобные электроды (Fp1, Fp2) располагаются выше nasion на расстоянии 10% от длины сагиттальной линии и влево/вправо на 10% от полуокружности головы.

По линии, соединяющей Fp1, C3 и О1, располагаются электроды F3 и P3, а по линии Fp2, C4 и О2 – электроды F4 и P4 на равных друг от друга расстояниях. Электроды T5, T6, F7, F8 располагаются по линии окружности головы, проходящей по точкам Т3 и Т4, на равных друг от друга расстояниях (20% от полуокружности головы).

На мочках ушей располагаются индифферентные электроды, обозначаемые как А1 и А2 (лат. auriculares).

В некоторых случаях для записи локальной активности требуется наложение дополнительных электродов, расположенных между стандартными электродами. Выбор отведения всегда зависит от поставленной задачи.

Требуется минимум 3 отведения ЭЭГ для того, чтобы оценить активность с фронтальной, центральной и затылочной областей.

  • Рекомендуемые: F3‐M2, C3‐M2, O1‐M2
  • Резервные: F4‐M1, C4‐M2, O2‐M1

Нужно минимум 3 отведения ЭЭГ, т.к. F4 ‐ M1 – лучшие для медленных волн (0.5-2.0 Гц), C4 ‐ M1 – лучшие для веретен 11-16 Гц (наиболее распространенные 12-14 Гц), O2 ‐ M1 – для альфа-ритма (8-13 Гц).

Отведения для полисомниграфииНужно минимум 3 отведения ЭЭГ

F4 ‐ M1 – лучшие для медленных волн (0.5-2.0 Гц), C4 ‐ M1 – лучшие для веретен11-16 Гц (наиболее распространенные 12-14 Гц), O2 ‐ M1 – для альфа-ритма (8-13 Гц)

Пошаговый алгоритм расположения электродов на голове

Для монтажа системы 10-20 требуется

Понадобится:

  • Измерительная лента
  • Восковой карандаш
  • Спиртовые салфетки
  • Ватные палочки
  • Абразивная паста
  • Проводящая паста / гель
  • Коллодионный клей
  • Hypafix
  • Бритва

2. Подготовка кожи

  • Как?
    • Изопропиловые спиртовые салфетки для очистки кожи (удаляют жир)
    • Абразивная паста и ватный наконечник для уменьшения импеданса кожи (удаляют омертвевшие клетки)
  • Почему это важно?Подготовка кожи для ЭЭГ
    • Нужно иметь хороший электрический контакт
    • Импеданс

    Источник: https://cmi.to/%D1%8D%D1%8D%D0%B3/%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-10-20/

    Идентификация по электроэнцефалограмме

    Ээг система 10 20

    03.08.2012 Патрицио Камписи, Дариа Ла Рокка, Гаэтано Скарано

    Запись электрических сигналов активности головного мозга человека ведет свою историю с 1924 года, когда австрийский физиолог и психиатр Ганс Бергер поместил электроды на голову пациента и с помощью гальванометра получил первую электроэнцефалограмму (ЭЭГ).

    С тех пор исследования в области электроэнцефалографии сильно продвинулись, а ЭЭГ стала ценнейшим инструментом диагностики и лечения повреждений спинного мозга, инсультов и расстройств головного мозга, таких как эпилепсия, шизофрения, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

    Сигналы ЭЭГ также являются основой интерфейсов мозг – компьютер в реабилитационных и развлекательных приложениях. В последние годы вырос интерес к применению ЭЭГ для биометрического распознавания личности.

    ЭЭГ-биометрия: за и против

    С точки зрения надежности и приватности сигналы ЭЭГ имеют ряд преимуществ перед традиционными биометрическими идентификаторами: отпечатками пальцев, снимками радужной оболочки глаза и фотографиями лица.

    Сигналы ЭЭГ не описывают внешних особенностей человека, так как генерируются ионными токами в нейронах мозга.

    Системы ЭЭГ-биометрии устойчивы к фальсификации — в отличие от традиционных биометрических параметров атакующий не может тайно получить ЭЭГ-сигналы в физической форме или синтезировать их позднее, а затем передать на датчики. Кроме того, не нужны дополнительные датчики, чтобы определить, жив ли идентифицируемый.

    Еще одно преимущество систем распознавания на основе ЭЭГ в том, что они будут работать и с людьми, имеющими инвалидность или серьезные травмы — например, ампутированные конечности, аниридию (отсутствие радужной оболочки) или обожженные пальцы.

    Более того, возможность постоянно и прозрачно следить за спонтанной активностью мозга или откликами на когнитивные стимулы является защитой от подмены личности, против которой бессильны системы с однократной проверкой верительных данных.

    В то же время у сигналов ЭЭГ, как биометрического идентификатора, есть определенные недостатки. Во-первых, такие сигналы нельзя получить на расстоянии, как это можно сделать со снимками радужки и лица, в связи с чем ограничивается применимость системы.

    Во-вторых, приборы регистрации ЭЭГ пока дороже устройств для классической биометрии, а подготовка аппарата ЭЭГ к работе и управление им трудоемки и затратны по времени, из-за чего эти устройства менее применимы во многих ситуациях. В-третьих, ЭЭГ-активность — это характеристика генотипа, в связи с чем ограничивается уникальность идентификатора.

    Исследования показали, что у однояйцевых близнецов нет большой разницы между сигналами ЭЭГ.

    Системы распознавания на основе ЭЭГ

    Типичная система автоматического распознавания личности на основе ЭЭГ состоит из модуля регистрации, получающего ЭЭГ-сигналы испытуемого; модуля обработки, удаляющего шумы и артефакты из сигналов; модуля извлечения черт, отделяющего репрезентативные элементы сигналов; модуля сопоставления, генерирующего рейтинг, используемый для выявления наиболее вероятных личностей или принятия решения об истинности личности, заявленной испытуемым.

    Система может регистрировать ЭЭГ-сигналы во время спонтанной активности мозга (в том числе когда испытуемый находится в покое с закрытыми или открытыми глазами).

    Можно также регистрировать сигналы в присутствии визуальных, звуковых или тактильных стимулов (в том числе реального мира — таких как музыка, речь или видео) либо во время выполнения реальных или мыслительных функций, например телодвижений или речи.

    Сигналы, вызванные такими стимулами, исходят из разных регионов мозга и значительно варьируются по диапазону частот и амплитуде.

    Прибор для регистрации ЭЭГ состоит из набора усилителей, многоканального аналого-цифрового преобразователя и комплекта электродов, помещаемых на кожу волосяной части головы, которые воспринимают электрическую активность мозга.

    Традиционные пассивные электроды требуют нанесения проводящего геля для снижения полного электрического сопротивления схемы кожа-электрод.

    Эта процедура может вызывать неприятные ощущения у испытуемого и занимает определенное время, но новые активные электроды со встроенной электроникой уже геля не требуют.

    Расположение электродов обычно выполняется по схеме 10-20, рекомендованной Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии. Числа 10 и 20 указывают, что расстояние между электродами должно составлять 10 или 20% от длины линии, соединяющей две референтные точки, назион (переносицу) и инион (затылочный бугор).

    Рис. 1. Расположение электродов ЭЭГ. Схема размещения 21 электрода, вид (а) слева и (б) сверху, согласно международной системе 10-20; (в) 75-электродная схема, расширяющая стандарт 10-20 и обеспечивающая более высокое пространственное разрешение. Буквы F, T, C, P и О обозначают соответственно лобную, височную, центральную, теменную и затылочную доли. Четные и нечетные числа обозначают электроды соответственно на правом и левом полушариях, а буква Z — электроды, размещенные посередине. (Источник: Дж. Малмивуо, Р. Плонси, Bioelectromagnetism: Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields, Oxford Univ. Press, 1995).

    На рис. 1, а и 1, б показана стандартная схема размещения 21 электрода, а на рис. 1, в — 75-электродная расширенная схема, обеспечивающая более высокое пространственное разрешение.

    Наиболее значимой активности головного мозга соответствует диапазон от 0,5 до 40 Гц включительно. Существует пять основных ритмов, различаемых в сигнале ЭЭГ: дельта, тета, альфа, бета и гамма. В табл.

    1 приведены частотные диапазоны и характеристики этих ритмов, а на рис. 2 даны примеры каждого.

    Амплитуда сигнала ЭЭГ составляет около 100 мкВ при измерении на коже волосистой части головы и около 1–2 мВ при измерении непосредственно на поверхности мозга.

    Рис. 2. Примеры сигналов ЭЭГ, полученных в состоянии покоя с закрытыми глазами.

    Фоновый шум, вызванный непрерывной спонтанной активностью мозга, обычно засоряет ЭЭГ-сигнал и может перекрыть электрические эффекты, создаваемые когнитивными стимулами.

    В сигналах также присутствуют биологические артефакты, обусловленные движениями глаз, сердцебиением, мышечной активностью и т. д.

    Существует ряд методов удаления шума и артефактов, в том числе адаптивная фильтрация, анализ главных компонентов и слепое разделение сигнала.

    Современное положение

    Мариос Пулос с коллегами одними из первых начали экспериментировать с ЭЭГ-биометрией, представив в 1999 году автоматизированную систему идентификации личности, основанную на ЭЭГ-сигналах, полученных от четырех испытуемых в состоянии покоя с закрытыми глазами. Исследователи регистрировали сигналы на электроде О2, извлекали из них ритм альфа и с помощью авторегрессивной модели и метода линейной квантизации векторов Кохонена строили репрезентацию сигналов и классифицировали их характеристики.

    Недавно авторы этой статьи с применением того же протокола действий зарегистрировали сигналы ЭЭГ у 48 испытуемых с помощью нескольких конфигураций электродов. Применялось авторегрессивное моделирование и классификация на основе полиномиальной регрессии.

    Рамасвами Паланиаппан и Данило Мандич, в свою очередь, зарегистрировали ЭЭГ-сигналы у 102 испытуемых в процессе получения ими визуальных стимулов в виде черно-белых рисунков различных предметов. При этом использовалось по 61 электроду. Классификация спектральных характеристик сигналов выполнялась с помощью нейросети.

    Таблица. Ритмы сигналов ЭЭГ Ритм  Частотный диапазон (Гц) Описание
    Гамма (γ) 30–40 Малая амплитуда; может указывать на процесс синхронизации событий мозгом, может служить для диагностики некоторых расстройств мозга.
    Бета (β) 13–30 Указывает на напряженное состояние, активное мышление и сосредоточенность.
    Альфа (α) 8–13 Указывает на расслабленное состояние, низкий уровень внимания или сосредоточенности.
    Тета (θ) 4–8 Указывает на творческое вдохновение или глубокую медитацию; может также проявляться при сне со сновидениями (в фазе быстрого сна).
    Дельта (δ) 0,5–4 Связывают главным образом с глубоким сном или потерей чувствительности тела, но может отмечаться и в бодрствующем состоянии.

     Себастьен Марсел и Хосе дель Мильян регистрировали сигналы ЭЭГ девяти испытуемых на электродах C3, C2, C4, CP1, CP2, P3, Pz и P4 со стимулами в виде воображаемых движений правой и левой рукой.

    Исследователи экстрагировали ритмы альфа и бета из полученных сигналов, отобразили их с использованием принципа смеси нормальных распределений и классифицировали характеристики с применением метода оценки апостериорного максимума.

    Катарин Бригам и Виджая Кумар с помощью 128 электродов регистрировали сигналы ЭЭГ шести людей, пока они мысленно произносили две гласные, а также с помощью 64 электродов записывали сигналы 120 испытуемых, которым показывали черно-белые изображения. Проводилось авторегрессивное моделирование сигнала и использовался метод опорных векторов в качестве классификатора.

    ***

    Нынешние системы распознавания личности полагаются на физические атрибуты или поведение субъекта.

    Проведенные на сегодня исследования показали, что использование сигналов ЭЭГ в качестве биометрического идентификатора потенциально является более безопасным и отвечающим требованиям приватности.

    Однако исследователям необходимо преодолеть ряд проблем, прежде чем можно будет начать на практике применять системы распознавания личности по ЭЭГ.

    В частности, нужно идентифицировать стимулы, которые дают самые разборчивые «сигнатуры» в сигналах ЭЭГ; оптимизировать конфигурацию электродов, чтобы свести к минимуму неудобства для испытуемого, но обеспечить максимальную эффективность; а также оценить стабильность сигналов в зависимости от времени для одного и того же испытуемого и уровень разборчивости сигналов у различных людей.

    Патрицио Камписи (campisi@uniroma3.it) — профессор факультета прикладной электроники Университета Рома Тре, Дариа Ла Рокка (dlarocca@uniroma3.it) — аспирант, Гаэтано Скарано (gaetano.scarano@uniroma.it) — профессор факультета информатики, электроники и телекоммуникаций Римского университета Ла Сапиенца.

    Patrizio Campisi, Daria La Rocca, Gaetano Scarano, EEG for Automatic Person Recognition, IEEE Computer, July 2012, IEEE Computer Society. All rights reserved. Reprinted with permission.

    биометрия, распознавание личности,устойчивость,фальсификация,достоверность

    Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

    Источник: https://www.osp.ru/os/2012/06/13017103/

МедЛечебник
Добавить комментарий