Hệ thống đo điên não đồ electroencephalography

Hệ thống đo điên não đồ Electroencephalography1, Tổng quan - điện não đồ là phương pháp giám sát điện sinh đê ghi lại hoạt động của não - EEG được ghi lại bằng phương pháp không xâm lấn,

Hệ thống đo điên não đồ Electroencephalography

1, Tổng quan

- điện não đồ là phương pháp giám sát điện sinh đê ghi lại hoạt động của não

- EEG được ghi lại bằng phương pháp không xâm lấn, với điểm đặt các điện cực dọc theo suốt da đầu, mặc dù vậy các điện cực xâm lấn vẫn thường được

sử dụng trong vài ứng dụng đặc biệt

- trong các trường hợp lâm sàng, EEG được dùng để ghi lại hoạt động điện tự nhiên của não bộ trong 1 khoảng thời gian bằng cách ghi lại bằng nhiều điện cực trên da đầu

- ứng dụng chẩn đoán thường tập trung vào phổ của EEG, đó là , các loại dao động thần kinh (thường gọi là “sóng não”) có thể quan sát được trong tín hiệu EEG

- EEG được sử dụng nhiều nhất trong chẩn đoán động kinh, chứng bệnh này gây ra các bất thường trong bản ghi EEG, nó cũng thường được sử dụng để chẩn đoán rối loạn giấc ngủ, hôn mê, bệnh não và chết não

- pháp đầu tiên của EEG để chẩn đoán u não, đột quỹ và các rối loạn não khác, mặc dù vậy việc sử dụng đã giảm đi đáng kể với sự ra đời của máy MRI và CT có kỹ thuật hình ảnh với độ phân giải cao

2, Ý nghĩa lâm sàng

1 bản ghi lâm sàng thường kéo dài từ 20-30 phút(cả thời gian chuẩn bị) và thường bao gồm cả việc gắn điện cực lên da đầu thường thì EEG được sử dụng trong các trường hợp:

• để phân biệt các loại động kinh từ nhiều loại: như chứng co giật tâm lý, ngất xỉu, rối loạn vận động phụ của vỏ não và các biến chứng đau nửa đầu

• để phân biệt bệnh não “hữu cơ” với mê sảng từ các hội chứng tâm thần như sự rối loạn tâm lý

• để phục vụ thử nghiệm về chết não

• để báo trước trong một số trường hợp ở những bệnh nhân hôn mê

• để xác định về việc dừng sử dụng thuốc chống động kinh

• nó cũng được dùng để ‘đào tạo’ đặc biệt ở não trẻ em(chính xác hơn là tìm ra khu vực não bộ cần đào tạo và tiếp tục thực hiện EEGs, nhưng chỉ tập trung vào những khu vực nhất định) Tuy nhiên điều này không được thực hiện rộng rãi

- EEG cũng được sử dụng trong các đơn vị chăm sóc đặc biệt để theo dõi chức năng não:

• để giám sát cho cơn động kinh ko co giật/ ko co giật liên tục

• để giám sát hiệu quả của thuốc an thần/ gây mê ở bệnh nhân trong tình trạng hôn mê (đối với điều trị động kinh chịu nhiệt hoặc tăng áp lực nội soi)

• để giám sát đối với tổn thương não thứ cấp trong điều kiện như dưới nhện xuất huyết

3, Cơ chế

- các điện tích não được duy trì bởi hàng tỉ tế bào thần kinh

- các tế bào thần kinh gửi tín hiệu thông qua điện thế hoạt động được tạo bởi

sự trao đổi giữa ion Na và K trong và ngoài tế bào-Dung tích dẫn

- khi sóng của các ion ảnh hưởng đến các điện cực trên da đầu, chúng có thể đẩy hoặc kéo cái điện tích trên kim loại trên các điện cực, điều khác biệt trong quá trình đẩy, hoặc điện áp, giữa bất kì 2 điện cực có thể được đo bới vôn kế bản ghi các điện áp qua thời gian sẽ chính là EEG

- EEG da đầu hoạt động cho thấy dao động tại một loạt các tần số một số các dao động có phạm vi tấn số đặc trưng, phân bố không gian và được liên kết với các tầng khác nhau của chức năng não

4, Block diagram of EEG

electrodes

ers

Filters Switch

electrode s (chosen channels)

Source

Recordin

g device (processin g program )

Data out

- (không xâm lấn và không đau đớn )

- nghiên cứu tổ chức nào của quá trình nhận thức như nhận thức, trí nhớ, chú

ý, ngôn ngữ và cảm xúc ở người trưởng thành và trẻ nhỏ bình thường

- các thành phần chính

1. các điện cực với môi trường truyền dẫn

2. khuếch đại với các bộ lọc

4. thiết bị ghi

- các điện cực đọc tín hiệu từ bề mặt đầu, khuếch đại lên thành tín hiệu mV trong dãy có thể số hóa được một cách chính xác, chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số và tính toán và hiển thị dữ liệu thu được

- Source: Power supply for function blocks

a, điện cực ghi)

- các loại điện cực

1. dùng 1 lần

2. điện cực đĩa dùng lại

3. dải băng đầu và mũ điện cực

4. điện cực ngâm nước muối

5. (điện cực kim

- mũ điện cực thường được dùng, với số lượng nhất định được cài đặt trên bề mặt của nó

- mũ điện cực thường sử dùng được làm từ đĩa Ag-Ag-Cl đường kính 1-3 mm, với đạo trình dài mềm dẻo có thể được đưa vào bộ khuếch đại

- điện cực kim thường được dùng cho bản ghi dài và được xấm lấn vào dưới

da đầu

- nơi đặt các điện cực được dán nhãn theo các vùng não lân cận: F(trán), C(trung tâm), T (thái dương), P(phần sau), O(chẩm)

- các chữ cái được kèm theo số lẻ ở bên trái của đầu với số chẵn ở bên phải

- có thể thiết lập hiển thị EEG trong nhiều cách, các kênh EEG được biểu diễn bởi 1 montage

1. montage lưỡng cực: mỗi kênh biểu diễn sự khác nhau giữa 2 điện cực cạnh nhau Tất cả các montage bao gồm 1 chuỗi các kênh

2. montage tham chiếu: mỗi kênh tham chiếu là sự khác nhau giữa 1 điện cực nhất đinh và 1 điện cực tham chiếu được thiết kế từ trc

3. điện cực trung bình tham khảo: các đầu ra của bộ khuếch đại được tỉnh tổng và lấy trung bình, và tín hiệu trung bình được sử dụng để làm tham chiếu chung cho mỗi kênh

4. montage laplace: mỗi kênh biểu diễn sự khác nhau giữa điện cực và trung bình trọng lượng của các điện cực xung quanh

b, Khuếch đại và bộ lọc

- đầu vào bộ khuếch đại gồm 5 thành phần:

1. điện thế mong muốn

2. điện thế không mong muốn

3. tín hiệu nhiễu đường dây 50/60 hz

4. tín hiệu trở kháng bởi tiếp xúc mô/điện cực

5. nhiễu

- ADC được giao tiếp với hệ thống máy tính để chuyển đổi các kênh tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

- lọc tín hiệu tương tự thông thấp ngăn chặn sự biến dạng của tín hiệu bằng cách giao thoa tín hiệu mẫu gọi là răng cưa, xảy ra khi tần số lớn hơn 1 nửa

tỉ lệ lấy mẫu

5, Các loại sóng não

- Mô hình não cho hình dạng sóng thường là sin

- đo biên độ từ đỉnh đến đỉnh và thường nằm trong dải 0.5-100uV

- tín hiệu có nguồn gốc từ chuyển đổi Fourier có quang phổ nguồn thô

- Brain waves have been categorized into 4 basic groups;

+ Beta (>13Hz)

+ Alpha (8-13 Hz)

+ Theta (4-8 Hz)

+ Delta (0.5-4 Hz)

Delta < 4

chính giữa ở người lớn, phía sau ở trẻ

em, biên độ sóng cao)

• sóng ngủ sâu ở người lớn

• ở trẻ sơ sinh

• tìm thấy trong suốt nhiệm vụ phải chú ý liên tục

• tổn thương dưới vỏ

• tổn thương lan tỏa

• bệnh não úng thủy trao đổi chất

• tổn thương đường giữa sâu

Theta 4 – 7 tìm thấy ở các trạng

thái tĩnh lặng

• cao hơn ở trẻ nhỏ

• lặng hơn ở người lớn và thanh thiếu niên

• trạng thái nghỉ

• kết hợp sự ức chế với phản ứng gợi nhớ (đã được tìm thấy tăng mạnh trong các tình huống khi con người cố gắng đán áp một phản ứng hay hành động )

• tổn thương dưới vỏ ổ

• bệnh chuyển hóa chất

ở não

• rối loạn đường giữa sâu

• một số trường hợp não úng thủy

Alpha 8 – 15

sau vùng đầu, cả hau bên, biên độ cao hơn

ở vùng ưu thế, các vùng trung tâm khi nghỉ (c3-c4)

• nghỉ ngơi/ phản xạ

• mở mắt

• liên quan sự kiểm soát ức chế, ức chế thời gian hoạt động ở các vùng trong não)

• hôn mê

Beta 16 –

31

cả hai bên, phân bố đều, rõ nhất ở chính giữa, sóng biên độ thấp

• dải: hoạt động bình thường -> cường độ cao -> stress -> ám ảnh nhẹ)

• suy nghĩ tích cực, tập trung, cảnh báo cao,

lo lắng)

• an thần

Gamm

a 32 + vỏ não

hiển thị trong cross-modal sensory processing (nhận thức kết hợp 2 cảm giác khác nhau như âm thanh và cảnh vật))

• hiện trong trí nhớ ngắn hạn của các đối tượng, âm thanh hay xúc giác

• sự giảm mạnh của dải sóng gamma hoạt động có thể liên quan đến sự suy giảm nhận thức, đặc biệt

là khi co liên quan đến dải sóng theta, tuy nhiên, điều này không được chứng minh trong đo chẩn đoán lâm sàng

Mu 8 – 12

trung tâm thaand kinh cảm giác ở vỏ não

• được nhìn thấy ở các

tế bào thần kinh trong trạng thái nghỉ

• sóng có thể chỉ ra các

tế bào thần kinh gương đang hoạt động sự hao hụt sóng và với tế bào thần kinh gương, có thể quan trọng trong bệnh tự kỉ

Gamma

mẫu EEG với trạng thái nghỉ nổi bật – nhịp alpha Đường bên trái EEG (ngang- thời gian tính bằng giây; trục tung- biên độ, thang đo 100uV ) Đường bên phải- phổ nguồn của tín hiệu nhìn thấy (trục tung 10-20 hz, tỉ lệ tuyến tính) Nhịp alpha bao gồm sings hình sin với tần số từ 8-12hz (thường là 11 hz) nổi bật trong các khu vực dải sóng alpha màu đỏ tại đồ thị phổ nguồn

mẫu tín hiệu EEG ở người trong trạng thái nghỉ ngơi Đường bên trái (ngang- thời gian tính theo giây- dọc biên độ, tỉ lệ thang 100 uV), phải- phổ nguồn tín hiệu nhìn thấy

(đường dọc- 10 và 20hz, tỉ lệ tuyến tính) 80-90% con người có sóng hình sin với tần số

từ 8-12 hz- nhịp alpha

1 số mẫu EEG của con người 1- EOG gây ra bở cơ nhãn cầu(ví dụ liên quan sự nhấp nháy mắt) biên độ lớn, chậm, sóng dương ở các điệc cực trước 2- điện cực không tôt do tiếp xúc không tốt (trở kháng lớn) giữa P3 và da 3- sự mất giả 4- điện cực giả tham chiếu chung gây ra bởi tiếp xúc kém giữa điện cực tham chiếu và da Sóng lớn tương tự trong tất cả các kênh

6, ứng dụng và hạn chế

• ứng dụng

- giám sát trạng thái tỉnh táo, hôn mê, chết não)

- định bị khu vực bị ảnh hưởng sau tai nạn, chấn thương, đột quy,… )

- kiểm tra đường hướng tâm (bởi điện thế gợi)

- giám sát nhận thức tham gia (nhịp alpha)

- đưa ra các phản hồi sinh học,…

- điều khiển độ sâu gây mê

- điều tra động kinh và xác định vị trí gây bệnh

- kiểm tra hiệu quả thuốc động kinh

- giúp đỡ trong cắt bỏ vỏ não của động kinh tập trung

- giám sát sự phát triển não con người và động vật

- kiểm tra hiệu quả thuốc co giật

- điều tra rối loạn sinh lí và giấc ngủ

• Hạn chế:

- độ phân giải thấp

- nhạy cảm với từng điện thế sau synap, những tín hiệu phát sinh trên bề mặt

vỏ não, trên đỉnh nếp nhăn não, trong nhánh và cấu trúc sâu hoặc tạo ra dòng tiếp xúc với hộp sọ