脑电测量

脑组织神经元细胞电活动在脑表面形成的综合性电位波动，称为脑电或脑电波。用电极在头皮上或直接从大脑皮质及皮质下引导出的这种电位变化，其描记结果分别称为脑电图、皮质电图及深部电图。
由脑细胞群自发电活动而记录到的脑电波称为自发脑电位。给机体以某种刺激后产生的脑电活动称为诱发脑电位。诱发脑电位又分非特异性和特异性二种。诱发脑电位变化较自发脑电位弱，常常淹没在自发脑电活动中。脑电波呈现自发性节律性电活动，其基本成分是频率、波幅和相位，并有多种分类方法。
检测脑电就是用特定的方法引导和描记脑电图，并结合临床资料进行分析、处理和作出科学的解释。它包括脑电图描记和脑电图分析两个方面。
脑电图描记 脑电图描记最常用的仪器是脑电图机。
脑电图机 一般分为专用型和多用型两种。前者只用于记录脑电图；后者除可记录脑电图外，还可用来记录心电、肌电、诱发电位、呼吸、血压等，故又称为多用生理记录仪。脑电图机的结构主要由输入、放大、调节、记录和电源等五个部分组成，如图1所示。

图1 脑电图机结构原理方框图

(1) 输入部分：
❶导联选择： 脑电活动通过放置于头皮上的电极和电极连接线导入电极盒，电极导线插头插入盒上，相应孔位号码须与导联选择器转换开关上的号码一致，电极盒上的电阻测定器可测量每一电极及导线的电阻。导联选择器的输出接到各前置放大器；
❷定标装置：由于电池经分压电阻分压，供描记前测定描笔绝对摆幅；
❸电阻值测定器：测量电极与皮肤间的接触电阻和两电极间及电极对地间电阻。一般头皮电阻应<5kΩ，否则会导致波形失真及干扰串入。
(2)放大部分：
❶前置放大： 常为多级阻容耦合低频放大器，采用负反馈差分放大电路，有高的共模抑制比(>100dB)和低漂移及低噪声的特点；
❷后级放大： 又称功放，一般采用推挽式负反馈直接耦合放大，以推动描笔的运动。电路中有调节电位器进行描笔零点调整。
(3) 调节部分：
❶增益调节器： 调节脑电图机每导联的放大倍数，采用电阻分压式同轴开关，可粗调(每档增减6dB)和细调(6dB以内增减)。此外还有同时调节各导联放大器的总增益调节器；
❷时间常数调节器：又称低频滤波。当输入端输入一方波时，其波幅从100%下降到37%时的时间为时间常数，与一阻容耦合低频放大器的电阻、电容参数有关。脑电时间常数为0.3s。各导分别都有时间常数调节器；
❸高频滤波器：又称高频衰减，是利用不同容量的电容器来滤掉高频成分。
(4)记录部分： 记录笔（又称描笔）多为墨水笔式，用动铁式电流计带动偏转，以记录脑电图。描笔记录要有适当的阻尼来控制记录器的频响。脑电图机的频响一般要求在60Hz以内。记录纸由微型同步电机来传动，走纸速度少则三种(1.5、3和6cm/s)，多则可有6种。
电极的放置 监测临床脑电图，放置电极最常用的方法是国际联合会的10～20系统(如图2)。常用的电极连接有二种型式：
❶双极导联；
❷单极导联（单极导联和耳垂电极或单极导联和中心电端）。另外，还有Gibbs电极置法，其特点是放置电极数少，操作简便。电极放置时，头皮表面描记区先用95%酒精或丙酮脱脂，分开头皮，涂以导电膏，用松紧带固定帽固定电极，圆柱形银质支架式电极用饱和盐水作接触剂。针状电极为半寸长的28～30号针灸针，进针头皮时应严密消毒以防感染，其优点是接触良好，无需固定帽。耳垂电极有弹簧夹式和螺旋式，用前需氧化处理，并对耳垂皮肤脱脂，用饱和盐水或导电膏作接触剂。安放好电极后应测量电极与头皮间电阻值，要求在20kΩ以下，最好为5kΩ以下。不然，头皮应重新脱脂，重置电极。

图2 10～20系统电极放置法

诱发脑电描记 诱发脑电描记除采用上述电极导联方式外，需用刺激器和迭加仪来进行。
(1)刺激器： 由脉冲信号发生器和执行器件组成。脉冲发生器的脉宽、强度和频率均可分档调节，还设有手控触发脉冲，其脉冲发生时刻亦可调节。执行器件通常有声、光二种，即用Xe（氙）灯作光源的亮度为8～60万烛光的闪光器，或发出频率125～8,000Hz声音和噪声的耳机。此外还有体觉诱发刺激、嗅觉诱发刺激和味觉诱发刺激等，它们的执行器件和刺激部位不同。
(2)迭加仪： 是用来迭加多次刺激产生的诱发脑电位波形，提高信号与噪声比的装置。有模拟式和数字式两种。
❶模拟式： 分照相底片重复曝光法和电容存储迭加法。前者又称为相关积累法，用于诱发反应电位波幅等于或大于背景波波幅的情况，利用置于示波管前的照相机，重复摄取示波屏上诱发脑电波扫迹来获得迭加结果；后者利用电容器来收集迭加多次诱发反应的电荷量，结果由示波器显示出来。模拟法分辨性能差；
❷数字式：整个仪器以计算机为中心，配以模拟/数字转换器、数字/模拟转换器、同步触发器、刺激器和示波器(图3)。计算机以微型计算机为主，计算机由诱发反应的刺激所触发，诱发脑电波通过模拟/数字转换器采样成离散的数字量，存入计算机存储器，每次刺激后的整个反应过程数据与上一次刺激后已存入存储器的数据逐点累加，迭加次数为50次左右，迭加结果数据由数字/模拟转换器显示在示

图3 应用微机的脑诱发电位平均迭加仪结构方框图

波器上，也可用记录仪描记。数字式仪器分辨率高，使用方便。
脑电图分析 脑电图分析有时间波形分析和频率波形分析两类。
(1) 时间波形分析： 又称时域法。使用电子仪器的脑电波自动分析仪有：
❶带通滤波分析仪：让脑波通过若干组(如5组)不同频率的滤波器，对特定频率进行描记，并产生不同频带在5s或10s内的累积分析。缺点是稳定性较差；
❷零点交叉分析仪： 用波形过零次数来求脑波周期。缺点是波幅信息丢失；
❸平均波幅分析仪：取出脑电波的平均值变化作分析；
❹相关分析仪：研究脑波规律性和两组脑波间的相关过程。后两种结构较复杂。
(2)频率波形分析： 又称频域法。将8～16通道脑电波加以数字化，送入计算机系统进行快速傅里叶变换，其结果经加权迭加而平滑化，描记出来的频谱图可用来分析脑波中各频率成分的数量特性。频域法是脑电波分析的重要手段。
除上述分析法外，最新的技术是模式识别分析。该技术是利用电子计算机进行波形参数的线性估计，用最小二乘法识别出波形的模式，实现全自动计算机脑电检测。