Tài liệu về điện não đồ

Điện Não Đồ Điện não đồ là ghi các hoạt động điện sinh học của tế bào não bằng cácđiện cực đặt trong vỏ não hoặc trên bề mặt sọ.. Tín hiệu điện não ghi bằng hệ thốngmáy đo điện não phản

Mục lục

1

Mở đầu 2

1 Điện Não Đồ 2

2 Kỹ Thuật Ghi Điện Não 2

2.1 Thiết bị cần dùng 2

2.1.1 Máy ghi điện não 2

2.1.2 Điện cực 3

2.1.3 Phòng ghi điện não 3

2.1.3 Các bước chuẩn bị ghi điện não 3

2.1.4 Vị trí các điện cực ngoài da đầu 4

3 Các Dạng Sóng Điện Não 9

3.1 Nguyên tắc phân tích điện não 9

3.2 Phân biệt sóng điện não dựa vào tần số 10

3.2.1 Sóng Alpha (α) 10

3.2.2 Sóng Beta (β) 12

3.2.3 Sóng Theta (θ) 12

3.2.4 Sóng Delta (δ) 13

3.3 Phân biệt sóng điện não dựa vào hình dạng 15

3.3.1 Các loại nhọn 15

3.3.2 Các dạng phức hợp 16

3.4 Khác biệt theo vùng trên bản ghi điện não 19

4 Sự Biến Đổi Của Điện Não Đồ Dưới Tác Động Của Chất Ma Túy 20

5 Cơ Sở Toán Học Cho Việc Phân Tích Điện Não Đồ 21

6 Dữ Liệu Điện Não Đồ 21

Tài liệu tham khảo: 22

Mở đầu

So với các phương pháp EEG từ những năm 60, đến nay cùng với sự phát triển của kỹ thuật cao trong chăm sóc sức khỏe con người thiết bị đã có nhiều cải tiến đáng kể, vẫn dựa trên nền tảng lý thuyết cũ, nhưng hiệu quả và mức độ tiện dụng đã cao hơn rất nhiều Ở Việt Nam những năm gần đây việc ghi điện não tại bệnh viện đa khoa, chuyên khoa và trung tâm y tế, tuy phương pháp ghi khác nhau, nhưng việc đánh giá bản ghi không khác biệt, chủ yếu dựa vào thầy thuốc chuyên khoa đọc trực tiếp bản ghi trên giấy.

Theo cơ sở toán học, hoàn toàn có thể áp dụng lý thuyết xử lý tín hiện để

xử lý điện não Các cộng cụ xử lý tín hiệu hiện đại, cho phép xác định chính xác đặc trưng của tín hiệu, làm cơ sở cho chẩn đoán lâm sàng Một trong số đó là công cụ Wavelet.

Mục tiêu của việc áp dụng công cụ xử lý tín hiệu để tìm ra các đặc trừng sinh lý, bệnh lý của tín hiệu điện não, làm nền tảng để chẩn đoán lâm sàng người nghiện ma túy Đây là một việc rất có ý nghĩa, từ cở sở này có thể mở ra một phương pháp điều trị cai nghiện ma túy hiệu quả và kinh tế hơn các phương pháp hiện có.

1 Điện Não Đồ

Điện não đồ là ghi các hoạt động điện sinh học của tế bào não bằng cácđiện cực đặt trong vỏ não hoặc trên bề mặt sọ Tín hiệu điện não ghi bằng hệ thốngmáy đo điện não phản ánh chức năng sinh lý, bệnh lý của một vùng bán cầu hoặctoàn bộ não liên quan với các triệu chứng lâm sàng

2 Kỹ Thuật Ghi Điện Não

2.1 Thiết bị cần dùng

2.1.1 Máy ghi điện não

Tín hiệu điện não có biên độ cỡ µV, trong máy ghi điện não có bộ khuếchđại (EEG amplifiers) với hệ số 106 Trên bản ghi điện não đồ, 1mm ứng với 10µVbiên độ tín hiệu.

Bên cạnh đó cần có 1 bộ lọc (EEG filter) để lọc bỏ các dao động điện từtim, cơ và từ môi trường bên ngoài, bằng cách chỉ cho các dao động có tần sốtrong 1 giới hạn nhất định được ghi vào máy điện não, những dao động có tần sốcao hơn hoặc thấp hơn sẽ bị lọc bỏ Giới hạn của tần số điện não đồ là từ 0,5Hzđến 70Hz (có 1 số tài liệu cho rằng từ 0,16Hz hoặc thấp hơn nữa đến 70Hz)

2.1.2 Điện cực

Có 2 loại điện cực là điện cực châm và điện cực dán

Chỗ đặt điện cực trên da đầu được bôi kem dẫn điện, trước đó cần tẩy dađầu bằng chất tẩy chuyên dụng, hoặc dùng cồn để tẩy sạch chất mỡ nhờn trên dađầu, sao cho điện trở giữa điện cực và da đầu không vượt quá 1 mức ngưỡng(thường là 5 kΩ)

2.1.3 Phòng ghi điện não

- Yên tĩnh, tránh ồn ào, xa nơi phát sóng vô tuyến hay máy nổ

- Có các dụng cụ và các thiết bị trong phòng đều cách điện

- Tránh quá sáng

- Có ổn áp

- Tư thế bệnh nhân: nằm để ghi điện não là thuận tiện và tốt nhất cho cả trẻ

em và người lớn, tỉnh hay hôn mê Nếu ngồi: bệnh nhân dễ mỏi và chỉ ghi được ởngười tỉnh không bị liệt

Trước đây phòng ghi điện não đồ là phòng có lưới chắn bảo vệ tránh ảnhhưởng của từ trường và điện trường bên ngoài Tuy nhiên ngày nay nhờ máy móchiện đại nên ta không cần tới thiết bị này

2.1.3 Các bước chuẩn bị ghi điện não

- Bước 1: Tẩy sạch da đầu tại nơi đặt điện cực

- Bước 2: Chuẩn độ máy, đảm bảo ghi chính xác Tín hiệu chuẩn độ, là mộttín hiệu chuẩn đã biết trước biên độ, được đưa vào bộ khuếch đại của tất cả các

đầu đo Căn cứ vào đáp ứng này để đánh giá các sóng điện não ghi được Để đảmbảo việc ghi điện não, đáp ứng của tín hiệu chuẩn độ phải có dạng như hình dưới

Hình 1 Chuẩn độ: đỉnh nhọn chứng tỏ máy đủ độ nhạy để có khả năng ghi đượcnhững sóng có tần số cao và biên độ nhỏ, đoạn dốc xuống phải bằng 2/3 tổngchiều cao.[4]

- Bước 3: Gắn các điện cực lên da đầu theo chuẩn Thông thường dùng bộ 21điện cực gắn trên da đầu theo 1 hệ thống điện cực 10-20% của quốc tế

2.1.4 Vị trí các điện cực ngoài da đầu

Các điểm mốc :

- Điểm ở hốc mũi (nation), giữa 2 mắt: Nz

- Điểm mẩu ngoài xương chẩm, phần xương lồi lên nằm trên hộp sọ, trên đường

thẳng chính giữa phía sau gáy: Iz

- Điểm ống tai ngoài ở cả 2 bên: A

Từ những điểm này, chu vi hôp sọ được xác định thông qua mặt phẳng nằmngang và thẳng đứng Vị trí của các điện cực được xác định bằng cách chia mặtphẳng này cho 10% hoặc 20% (như trong Hình 2 )

Hình 2 Các vị trí đặt điện cực ghi điện não [1]

Đánh số lẻ nếu ở bên trái, đánh số chẵn nếu ở bên phải

• Nối 2 điểm gốc mũi và chẩm với nhau, ta có đường dọc giữa Chiachiều dài của đường này theo tỷ lệ %: điểm cách gốc mũi 10% là F0 (hay Fpz),cách tiếp theo 20% nữa là Fz, tiếp 20% nữa là Cz Cz chính là điểm chính giữađỉnh đầu, tiếp sau nó 20% là Pz Cách điểm chẩm 10% (tức cách Pz 20%) là O0

(hay còn gọi Oz)

• Nối 2 ống tai ngoài với nhau, ta được một đường cắt ngang đường dọcgiữa ở điểm Cz Cách ống tai ngoài 10% bên trái là T3, bên phải là T4 Cách thêm20% (chính giữa T3 hay T4 với Cz) là C3 (bên trái) và C4 (bên phải)

• Vẽ đường đồng tâm với đường chu vi của đầu, nối các điểm mốc phíangoài nhất: Fpz-T3-Oz-T4 Trên đường (gần như là đường tròn) này, cũng chia

theo tỷ lệ % như vậy Cách 10% phía trước có Fp1 bên trái và Fp2 bên phải, sau

đó 20% là F7 và F8 Cách Oz 10% từ phía sau là O1 bên trái và O2 bên phải Cáchtiếp 20% (là chính giữa O1 với T3) là T5 bên trái và (là chính giữa O2 với T4) T6 bênphải

• Vẽ tiếp đường vòng cung phía trong, tiếp nối Fp1-C3-O1 bên trái, vàFp2-C4-O2 bên phải Ở khoảng cách 20% (chính giữa các mốc) là F3 phía trướcbên trái, F4 phía trước bên phải, P3 phía sau bên trái, P4 phía sau bên phải

 Vậy ta có 1 mạng ghi điện não đồ Về phương diện điện học, người

ta coi tai và gốc mũi là 0, là điện cực trung hòa Như vậy kiểu kết nối 1 điện cựctrên mạng ghi điện não đồ với tai, ta có kiểu ghi đơn cực Còn cách nối 2 điện cựctrên mạng với nhau mà không nối với tai, thì gọi là cách ghi lưỡng cực

 Vị trí Oz và Fpz ít được dùng để đặt điện cực ghi trong điện não

đồ, nhưng lại hay được dùng khi ghi điện thế gợi (ví dụ VEP) Theo sơ đồ (mạng)điện cực như trên, ta có 19 vị trí đặt điện cực để ghi điện não đồ Với những nốiđiện cực khác nhau, ta sẽ có nhiều kênh ghi Máy điện não đồ cần có tối thiểu 24kênh Tại một số phòng ghi điện não trên thế giới, người ta còn chia tách ra tỷ mỷhơn để đặt được nhiều điện cực ghi EEG hơn, có thể có số vị trí đặt điện cực ghitrên da đầu là 32, 64, thậm chí 256)

 Điện cực đối chiếu: Cũng như điện tim và điện cơ, để ghi được 1đường ghi trên màn hình, điện cực ghi cần có 1 cặp gồm điện cực hoạt động vàđiện cực đối chiếu Điện cực hoạt động (active electrode) là điện cực đặt trên dađầu theo các vị trí như đã mộ tả trên mạng ghi EEG Như vậy có nhiều điện cựchoạt động Còn điện cực đối chiếu (reference electrode) thường chỉ có 1, và đượcdùng chung cho tất cả các điện cực hoạt động, mỗi một điện cực hoạt động(active) sẽ được đối chiếu về mặt điện tích so với điện cực đối chiếu Thôngthường nó được đặt ở một nơi coi như không có hoạt động điện, đó thường là dáitai bên trái hoặc bên phải Tuy nhiên có thể có chênh lệch về điện giữa 2 bán cần

khi đặt điện cực đối chiếu ở 1 bên như vậy, và bản ghi điện não đồ có thể mất cânxứng 2 bên Vì vậy người ta có thể kết nối tất cả các điện cực hoạt động lại vớinhau, kết nối ấy tạo nên một điện cực trung bình hóa của tất cả hoạt động điện củacác điện cực, và coi đó là điện cực đối chiếu Các này giúp tránh hiện tượng mấtcân đối giữa 2 bên trên bản ghi EEG, nhưng lại không phản ánh đúng biên độ điệnthế thực sự Như đã nêu ở trên, cách ghi đơn cực là nối mỗi một điện cực hoạtđộng trên mạng với điện cực đối chiếu, còn cách ghi lưỡng cực là nối 2 điện cựchoạt động với nhau.

Ngoài cách đặt điện cực theo chuẩn 21 kênh, còn đặt theo một số cách như sau:

Cách đặt điệncực theo kiểu 36kênh

Cách đặt điệncực theo kiểu 21kênh

Cách đặt điệncực theo kiểu 74kênh

Hình 4 Các cách đặt điện cực [4]

3 Các Dạng Sóng Điện Não

3.1 Nguyên tắc phân tích điện não

Hình ảnh điện não là những đặc trưng biểu hiện lâm sàng thần kinh tâmthần và các bệnh khác Do đó cần phải phân tích và mô tả chi tiết, đồng thời tổnghợp và khái quảt để bổ sung cho lâm sàng và những thông tin chưa có lâm sànghoặc các triệu chứng khó phân biệt Khi phần tích điện não cần tuân theo một sốnguyên tắc:

- Trục tung là biên độ của sóng Trục hoành là tần số sóng

- Dạng sóng: hình sin, có nhịp hay không có nhịp, đơn dạng hay đa dạng, đềuhay không đều, sóng một pha hay nhiều pha Các sóng ở trên đường đẳng điện làsóng âm (-), ở dưới là sóng dương (+)

- Tần số: là số sóng có trong một giây kí hiệu là chu kỳ giây (ck/gy) hoặc(Hz)

- Biên độ: là chiều cao của sóng tính bằng µV

- Vi trí: sóng điện não biểu hiện ở các vị trí khác điện cực khác nhau, và khácnhau theo vùng

- Chỉ số: số sóng xuất hiện trong một thời gian nhất định xác đinh ở bản ghiđược tính theo tỷ lệ % Thông số này thường dùng để đánh giá lâm sàng

- Tính chất xuất hiện: các sóng điện não xấy hiện khác nhau không chỉ vềdạng sóng mà còn cả tính chất

o Liên tục: các sóng bệnh lý có những khoảng gián đoạn, không giốngnhau

o Từng nhóm: các sóng xuất hiện từng nhóm với số sòng và dạngtương tự nhau [2](trang 29 và 30)

3.2 Phân biệt sóng điện não dựa vào tần số.

Năm 1924, nhà tâm thần học người Áo tên là Hans Berger là người đầutiên ghi được EEG Ông nhận thấy trên bản ghi EEG bình thường, nhịp của cácsóng điện não gồm có vài loại sóng có thể phân biệt theo tần số Đây còn gọi làcác dạng sóng đặc trưng sinh lý

3.2.1 Sóng Alpha (α)

Dạng sóng hình sin là chủ yếu, có tần số từ 8 -13 ck/gy [1] (trang 263)

Alpha nhanh: 11-13 ck/gyAlpha trung bình: 10 ck/gyAlpha chậm: 8-9 ck/gy [2] (trang 32)

Sóng thường có biên độ khoảng 50µV (mặc dù cũng có thể giao động từ 5tới 100 µV)

Sóng này thấy rõ nhất ở phần phía sau của não người, vốn là nơi xử lý cáctín hiệu thị giác, tức là vùng chẩm (occipital region) ở cả 2 bên, ít ở vùng đỉnh vàgiảm dần về phía thái dương Vì vậy, đôi khi người ta còn gọi nhịp alpha là nhịptrội ở phía sau (the posterior-dominant rhythm)

Có nhiều giả thuyết giải thích cơ chế này Theo P.V simonov (1956) chorằng alpha có vai trò lớn trong cơ chế điều chỉnh giữa nội môi và ngoại môi củachức năng ngăn cản các tín hiệu đi vào não Theo Bunch alpha có vai trò điềuchỉnh đồng bộ của các tín hiệu vào và ra khỏi não; D.G Shmelkin (1955) thấyalpha luôn đi cùng với trạng thái cân bằng liên quan đền hưng phấn và ức chế.[2](trang 33) Sóng alpha trở nên rõ nhất khi nhắm mắt lại, bị triệt tiêu khi mở mắt.Như vậy sóng alpha là dấu hiệu cho biết não đang ở tình trạng không chú ý(inattentive brain), và đang chờ để được kích thích Thực tế là có một vài tác giả

đã gọi nó là “nhịp chờ đợi” ("waiting rhythm") Đây là nhịp sóng chủ yếu thấyđược trên người lớn bình thường và thư giãn – sóng hiện diện trong hầu hết cácthời kỳ của cuộc đời, nhất là khi trên 30 tuổi, khi ấy sóng này chiếm ưu thế trênđường ghi EEG lúc nghỉ ngơi

Alpha 10 Hz, biên độ thấp

Alpha 10Hz, biên độ cao.

Alpha 10Hz, xuất hiện từng chùm

Sòng Theta xuất hiện ở thái dương, hay vùng trán thái dương và thái dươngtrước trung tâm.

Sóng Theta là loại sòng chậm, thường thấy khi bệnh nhân trong tình trạngbuồn ngủ hoặc ngủ nông (light stages of sleep) Sòng Theta được coi là bất bìnhthường nếu thấy ở người lớn đang tỉnh táo, nhưng lại là bình thường ở trẻ em dưới

10 tuổi Sau 10 tuổi, sóng theta nhanh và chuyển dần sang alpha Cũng có thể thấytheta tạo thành 1 vùng bất thường trên những nơi có tổn thương dưới vỏ cục bộ.Sóng theta biểu hiện cho giảm hoạt động của vở não, nên ngoài lứa tuổi nhỏ, cònthấy xuất hiện ở lứa tuổi cao Sóng theta xuất hiện ở người lớn nhiều hay ít, lan tỏahay khu trú đều liên quan đến rối loan chức năng của não, đặc biệt ở cấu trúc dướivỏ

Hình 6 Sòng theta3.2.4 Sóng Delta (δ)

Dạng sóng hình chuông, tần số từ 0,5-4 Hz, [1] (trang 263) biên độ sóngtrung bình tương đương điện thế alpha, cũng có khi cao gấp 2 đến 3 lần biên độalpha, đây là loại sóng chậm nhất và có biên độ cao nhất

Sóng Delta xuất hiện ở trẻ em dưới 7 tuổi, giảm dần theo lứa tuổi, xuất hiện

ở người lớn trong giấc ngủ sâu (ở giai đoạn 3 hoặc 4 của giấc ngủ)

Nói chung, nếu sóng Delta xuất hiện trên một người lớn (trừ khi đang ngủ) thìchứng tỏ não có vấn đề nào đó: ví dụ u não, động kinh, tăng áp lực nột sọ, khiếmkhuyết về trí tuệ, hay hôn mê Khi đã xuất hiện, thì nhịp Delta có khuynh hướngthay thế cho nhịp alpha Cả sóng beta lẫn sóng delta đều không bị ảnh hưởng bởi

mở mắt hay nhắm mắt ) Nó có thể xuất hiện cục bộ khi có tổn thương dưới vỏ vàphân bố rộng khắp khi có tổn thương lan tràn, trong bệnh não do chuyển hóa(metabolic encephalopathy), bệnh não nước (hydrocephalus) hay tổn thươngđường giữa trong sâu (deep midline lesions) Nó thường trội nhất ở vùng trán ở

người lớn (ví dụ FIRDA - Frontal Intermittent Rhythmic Delta – sóng delta cónhịp cách hồi ở vùng trán) và phân bố trội ở các vùng phía sau trên trẻ em (ví dụOIRDA - Occipital Intermittent Rhythmic Delta - sóng delta có nhịp cách hồi ởvùng chẩm).

Hình 7 Sóng Delta

Hình 8 Nhận dạng các dạng sóng theo tần số [1] (trang 264)

3.3 Phân biệt sóng điện não dựa vào hình dạng.

Trong y học còn gọi đây là các dạng sóng bệnh lý Có một số sóng có hìnhdạng đặc trưng, bất kể là tần số của chúng là như thế nào, và do vậy có thể nhậnbiết được nhờ vào hình dạng của chúng Ngoài ra, có thể có 1 cặp hoặc 1 nhómcác sóng có hình dạng đặc trưng Một ví dụ về những sóng có hình dạng đặc trưng

là các gai (spikes) và các sóng nhọn (sharp waves) – các sóng này có đường dốclên gấp tới đỉnh rồi dốc xuống tương đối đột ngột, như vậy nền (cạnh đáy) củasóng tương đối nhỏ so với biên độ (chiều cao) của sóng

Có một số sóng có thể nhận biết được nhờ vào hình dạng, bao gồm 2 loạichính sau đây:

- Nhọn chậm (pointes lentes): còn có tên gọi là nhọn lớn, gai lớn (big spike)

Là những nhọn có độ rộng đáy lớn hơn một chút so với các gai, đáy rộng 300ms

60-Các sóng cho biết có hoạt động điện gây cơn kịch phát (seizure activity) và

có phóng điện hay hoạt động điện đồng bộ đa ổ (multiple synchronous firing oractivity) của các đuôi gai của tế bào thần kinh (dendrites) Sóng nhọn được coi là

biểu hiện của một ổ phóng điện ở cách vị trí ghi một khoảng nào đó, còn gai đượccoi là do ổ phóng điện nằm rất gần với vị trí ghi.

3.3.2 Các dạng phức hợp

Phức hợp tạo thành bởi một sóng chậm kết hợp với một nhọn (spike and wavecomplex) Phức hợp nhọn sóng điển hình với tần số dao động từ 1-6 Hz

- Gai và sóng (spike and wave complex): Dạng gai và sóng thấy có ở mọi

lứa tuổi, nhưng thường nhất là ở trẻ em Nó bao gồm 1 gai (có thể là nguồn phátnằm ở vỏ não) và một sóng chậm (thường là delta) có biên độ cao, sóng chậm nàyđược coi là có nguồn phát ở các cấu trúc của đồi thị, phức bộ này lặp đi lặp lại.Chúng có thể xuất hiện đồng bộ (đồng thì – synchronously) và cân đối hai bêntrong các bệnh động kinh toàn thể hóa (generalized epilepsies) hoặc khu trú trongbệnh động kinh cục bộ Trong những dạng gai và sóng toàn thể hóa, cơn vắng thực

sự (true absense) hay là cơn nhỏ (petit mal) đặc trưng bằng gai-sóng 3 Hz, trongkhi gai chậm – sóng (slow spike-wave) thường thấy hơn khi não bị tổn thương vàtrong hội chứng Lennox-Gastaut Những gai và sóng nhanh hơn 3 Hz sẽ đượctrình bày trong phần dưới đây, phần về đa gai và sóng (polyspike-wave)

Hinh 9 Gai và sóng [4]

- Đa gai và sóng (polyspike and wave): là một dạng của gai sóng, trong đó

mỗi một sóng chậm đi kèm với 2 hoặc nhiều gai Dạng thường gặp là dạng gai vàsóng có tần số nhanh hơn 3 Hz – thường là 3.5 tới 4.5 Hz Dạng này thường có đikèm với giật cơ (myoclonus) hoặc các cơn kịch phát giật cơ (myoclonic seizures)