Download
1 / 26
260 likes | 388 Views
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická Semestrální práce do předmětu X33BMI. Elektroencefalografie. Martin Makovický makovm1@fel.cvut.cz. ÚVOD.
E N D
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická Semestrální práce do předmětu X33BMI Elektroencefalografie Martin Makovický makovm1@fel.cvut.cz
ÚVOD EEG je zaznamenávání elektrické akti-vity mozku ve formě časových průběhů elektrického napětí mezi určitými místy na povrchu skalpu. Používá se v neurologii, psychologii nebo psychiatrii pro diagnostiku přísluš-ných poruch.
jádro tělo (soma) axon (neurit) dendrity NEURON Mozek sestává asi z 1011 neuronů. Každý se skládá z těla a mnoha výběžků
jádro tělo (soma) axon (neurit) dendrity NEURON • Dendrit je dostředivý výběžek (vzruchy se po něm šíří do těla buňky) • Neurit (axon) je odstředivý výběžek, kterým je v případě podráždění vyslán vzruch k dalším neuronům
φ [mV] 40 Depolarizace 0 Repolarizace -55 Klidová hladina -70 t [ms] 1 2 3 4 5 6 NEURON • K podráždění dojde, přesá-hne-li suma všech potenciálů přicházejících do neuronu prahovou hodnotu. • Neuron vyšle impuls axonem, po němž následuje tzv. refra-kterní fáze, kdy lze vyvolat další vzruch jen velmi těžko. • Může dojít i k opačné reakci, kdy je membrána buňky hy-perpolarizována (k tomu do-chází i v refrakterní fázi). Pak vzruch nenastane a dochází k inhibici jakýchkoli podnětů. Práh
Oko VZNIK EEG SIGNÁLU Budeme-li měřit elektric-kou aktivitu jednotlivého neuronu, uvidíme jen im-pulzy, jejichž kmitočet může dosahovat hodnot až okolo 1 kHz. V praxi nás ovšem za-jímá činnost větších oblastí nervové tkáně, která vzniká spoluprácí různých mozko-vých struktur. Cortex Bazální ganglia Thalamus AA Pa Hippocampus SM Am VM PM Mícha AA – area adolfactoria, Pa – pallidum, Am – amygdala, SM – stř. mozek, VM – varolův most, PM – prodl. mícha
Oko VZNIK EEG SIGNÁLU Takový signál vzniká synchronizací impulzů produkovaných jednotlivými neurony cortexu (šedé kůry). Tuto synchronizaci řídí především thalamus, který přijímá informace z míchy a smyslů, a předává je příslušným strukturám. Je to zkrátka takový I/O řadič, rozhraní mezi periferiemi a ostatním hardwarem. Cortex Bazální ganglia Thalamus AA Pa Hippocampus SM Am VM PM Mícha AA – area adolfactoria, Pa – pallidum, Am – amygdala, SM – stř. mozek, VM – varolův most, PM – prodl. mícha
PŘIPOJENÍ ELEKTROD • Provádí se neinvazivně pomocí elektrodové čepice nebo nalepovacích elektrod. Při operacích a závažných případech se přistupuje i k metodám invazivním.
PŘIPOJENÍ ELEKTROD • Provádí se neinvazivně pomocí elektrodové čepice nebo nalepovacích elektrod. Při operacích a závažných případech se přistupuje i k metodám invazivním. • Elektrody musí být z materiálu s velmi dobrými elektrickými a elektrochemickými vlastnostmi. Nejčastěji to bývá nějaká slitina Ag. • Pro snížení přechodového odporu mezi elektrodou a tkání, se injekční stříkačkou zavede pod elektrodu elektrolyt. • Pro rozmístění na skalpu se používá systém pro 19 svodů (tzv. systém 10/20), anebo pro 64 svodů (10/10).
prefrontální Fp2 Fp1 frontální F3 Fz F7 F4 F8 centrální C4 C3 CZ T4 T3 parietální P3 PZ T5 P4 T6 okcipitální O2 O1 laterální paramediální mediální ROZMÍSTĚNÍ ELEKTROD • Rozmístění dle systému 10/20, který je nejpoužívanější, znázorňují na obrázku velké tečky. • Malé tečky znázorňují 64-ti svodový systém 10/10. • Osy obou systémů jsou orientovány dvěma výstupky (nasion a inion) a zvukovody. • Na hlavě se orientujeme pomocí rovin. • Jednotlivé elektrody jsou pak pojmenovány písmenem vyjadřujícím danou rovinu a číslicí. • Ve spánkových oblastech se používá písmeno T – temporální. 10% 20% A2 A1
Fp2 Fp1 F3 Fz F7 F4 F8 C4 C3 CZ T4 T3 P3 PZ T5 P4 T6 O2 O1 ZAPOJENÍ ELEKTROD • Bipolární – měří se napětí mezi jakýmikoliv dvěma elektrodami (používá se k přímému čtení z EEG signálu) • Unipolární – měří se potenciál mezi jednou referenční elektrodou a ostatními. Jako refe-renční mohou být použity „lalůčkové“ elektrody A1 a A2. Toto zapojení je zatíženo relativně malým šumem a dává hezkou křivku. Základní aktivitou mozku je alfa aktivita, která se vyskytuje hlavně v temporoparietookcipitá-lních oblastech. Je generována v bdělém stavu thalamem při absenci jakýchkoli specifických aferentací (zavřené oči, klid, relaxace). Má frekvenci od 8 do 13 Hz a amplitudu běžně mezi 30 a 80 µV, někdy i mezi 10 a 100 µV. Otevřením očí, rozrušením nebo soustředěným přemýšlením dochází k desynchronizaci TK okruhů, AA je blokována a nahrazena aktivitou beta. Tento jev se označuje jako reakce zástavy. A2 A1
ZÁKL. AKTIVITY MOZKU Beta rytmus dominuje nad frontálními krajinami. Je důsled-kem nesynchronizované činnosti v thalamokortikálních dra-hách. V těchto oblastech nereaguje na vstupní podněty. Amplituda je nízká (mezi 10 a 30 µV) a frekvence je vyšší než 13 Hz. V temporálních oblastech se objevuje theta aktivita. Tento průběh není přímo závislý na činnosti thalamu, ale na dění v podkorových drahách, které zprostředkovávají emoční akti-vitu. Frekvence je 4 až 8 Hz, amplituda normálně do 30 µV. Je hlavní aktivitou ve spánku, kdy činnost thalamu ustává. Delta aktivita má frekvenci 0,5 – 4 Hz a amplitudu 75 – 210 µV. Vyskytuje se v hlubokém spánku (non-REM 3, 4) a je základní fyziologickou aktivitou dětí do 1 roku věku.
Komplexní přehled kmitočtových pásem jednotlivých aktivit podává tento vtipný graf: f [Hz] 30 13 8 4 α β γ δ ε ζ η θ
Alfa aktivita – 11 Hz, nejvýraznější v temporo-parieto-okcipitální oblasti
Literatura: [1] Faber, J.: EEG atlas do kapsy. TRITON, Praha, 1997. [2] Faber, J.: Elektroencefalografie a psychofyziologie, ISV nakladatelství, 2001. [3] Vojtěch, Z. a kol.: Atlas elektroencefalografie dospělých, Nemocnice Na Homolce, TRITON, Praha, 2005. [6] Chytil, J., Kolařík, J.: Analýza elektroencefalografické aktivity. Nový model metody sumace spontínní a evokované aktivity EEG. Univerzita Palackého, Olomouc, 1983. [4] Fyziologická psychologie (pdf soubor). http://www.psycholousek.cz/modules.php?name=Downloads&d_op=getit&lid=76 [5] Slavík, J.: EEG Workshop - dokumentace. 1999 – 2003. http://www.volny.cz/slavij/DokumentaceHTML/Dokumentace.htm
