10-20-systeem in EEG

Hoe EEG-technologen de hoofdhuid meten voor de plaatsing van elektroden

Voordat een elektrode de huid raakt, moeten er met de hand vier ijkpunten op de schedel worden gelokaliseerd. Dit zijn de nasion, de kleine inkeping bij de neusbrug waar het voorhoofd de neus ontmoet; de inion, de botachtige bult aan de basis van de schedel waar deze de nek ontmoet; en twee preauriculaire punten, de kleine inkepingen die zich net voor elke gehoorgang bevinden, één aan de linkerkant en één aan de rechterkant.

Alle vier de punten zijn palpabel, wat betekent dat ze uitsluitend op de tast kunnen worden gevonden. Dit is de reden waarom het systeem betrouwbaar werkt zonder beeldvormende apparatuur.

Zodra deze ijkpunten zijn geïdentificeerd, meet de technoloog de afstand van de nasion tot de inion met behulp van een flexibele meetlint die direct langs de middellijn van de hoofdhuid wordt gelegd, waarbij de curve van het hoofd van voren naar achteren wordt gevolgd. Deze enkele meting wordt de referentieafstand voor elke voor-naar-achter of sagittale elektrodenpositie.

Afzonderlijk wordt ook de afstand tussen de twee preauriculaire punten gemeten, maar dit keer loopt het lint over de vertex, het hoogste punt op de kruin van het hoofd, waarbij een lijn van oor tot oor wordt gevolgd. Deze tweede meting definieert de horizontale of coronale as van het raster.

De oorsprong en het doel van het 10-20-systeem

De naam "10-20" verwijst naar hoe de twee referentieafstanden worden verdeeld. Elektroderijen zijn geplaatst met tussenruimten die gelijk zijn aan ofwel 10% of 20% van de totale gemeten afstand.

Beginnend bij de nasion langs de middellijn, bevindt de eerste elektrodemarkeer zich op 10% van de afstand nasion-tot-inion, wat een punt lokaliseert dat Fpz wordt genoemd. Van daaruit wordt elke volgende markering 20% verder langs de lijn geplaatst, bewegend door posities met de aanduiding Fz, Cz, Pz en uiteindelijk aankomend bij Oz, dat zich 10% boven de inion bevindt.

Als we dit bij elkaar optellen, is 10% plus vier stappen van 20% plus een laatste 10% in totaal 100%, wat de volledige nasion-tot-inion-afstand beslaat. Dezelfde logica van opeenvolgend 10% en daarna 20% tussenruimte wordt toegepast op de transversale lijn die van oor tot oor loopt, en vervolgens nogmaals rond de volledige omtrek van het hoofd, waardoor een compleet raster ontstaat in plaats van slechts twee kruisende lijnen.

De nomenclatuur van het EEG 10-20-systeem begrijpen

Elke positie op het 10-20-raster krijgt een naam die is opgebouwd uit een letter en een getal.

De letter identificeert het algemene hersengebied dat zich onder die locatie op de hoofdhuid bevindt, terwijl het getal aangeeft hoe ver de elektrode zich links of rechts van de middellijn bevindt. Oneven getallen vallen altijd aan de linkerkant van het hoofd, even getallen aan de rechterkant, en de letter "z", die staat voor zero (nul), markert alles wat zich direct op de middellijn bevindt.

De regionale letters zijn als volgt onderverdeeld:

• Fp, voor frontopolair, markeert locaties nabij het voorhoofd en het meest voorste deel van de prefrontale cortex.

• F, voor frontaal (frontal), beslaat het bredere gebied van de frontale kwab achter het voorhoofd.

• C, voor centraal (central), gesitueerd over de strook cortex die betrokken is bij beweging en gevoel.

• P, voor pariëtaal (parietal), beslaat het achter-bovenste deel van de schedel.

• O, voor occipitaal (occipital), helemaal achteraan het hoofd nabij de visuele verwerkingsgebieden.

• T, voor temporaal (temporal), over de zijkanten van het hoofd boven de oren.

• A, voor auriculair (auricular), verwijzend naar de oorlellen zelf, die vaak worden gebruikt als neutrale referentiepunten in plaats van actieve registratieplaatsen.

Het toepassen van dit markeringsschema over het volledige meetraster levert een standaardopstelling van 21 elektrodenlocaties op, wat nog steeds de ruggengraat vormt van de routinematige klinische EEG.

Overzicht van de elektrodenplaatsing volgens het EEG 10-20-systeem

Een effectief EEG-onderzoek vereist zorgvuldige plaatsing van elektroden om ervoor te zorgen dat elk deel van de hoofdhuid passend wordt afgedekt. Verschillende aandachtsgebieden bepalen vaak welke subsets van elektroden tijdens de sessie prioriteit krijgen.

Het begrijpen van deze specifieke groepen helpt bij het behouden van een hoge signaalkwaliteit gedurende de gehele registratieperiode.

Frontale (F) elektroden

Frontale elektroden zijn gepositioneerd over de voorste hersenen en spelen vaak een cruciale rol bij het detecteren van activiteit die verband houdt met hogere cognitieve functies en motorische planning. Door deze sensoren correct te plaatsen, kunnen clinici patronen monitoren die geassocieerd worden met verschillende bewustzijnstoestanden en mogelijke neurofysiologische afwijkingen. Deze locaties zijn essentieel voor het meten van de werking van de frontale kwab in veel verschillende diagnostische scenario's.

Temporale (T) elektroden

Temporale locaties worden langs de zijkant van het hoofd geplaatst en bestrijken gebieden die cruciaal zijn voor taalverwerking, geheugen en emotionele regulatie. Omdat deze gebieden zich dicht bij de schedelbasis bevinden, is een juiste plaatsing noodzakelijk om spierartefacten van de kaak of nek te voorkomen. Deze nauwkeurige positionering is van vitaal belang voor het onderzoeken van de elektrische signalen van de slaapkwab (temporale kwab).

Pariëtale (P) elektroden

Pariëtale sensoren bevinden zich aan de boven- en zijkanten van de hoofdhuid, posterieur aan de sulcus centralis, en richten zich op sensorische integratie en ruimtelijk bewustzijn. Deze elektroden werken vaak samen met omliggende afleidingen om een breder beeld te geven van de communicatie tussen verschillende functionele hersengebieden. Het garanderen dat deze worden geplaatst volgens op percentages gebaseerde intervallen behoudt de ruimtelijke integriteit ten opzichte van de frontale en occipitale afleidingen.

Occipitale (0) elektroden

Occipitale afleidingen bestaan uit elektroden die helemaal achteraan de hoofdhuid boven de visuele verwerkingscentra zijn geplaatst. Deze knooppunten zijn zeer gevoelig voor visuele prikkels en het openen of sluiten van de ogen, wat karakteristieke alfaritmes produceert. Een juiste meting die garandeert dat deze zich 10% boven de inion bevinden, is essentieel voor een nauwkeurige beoordeling van de activiteit van de visuele cortex.

Waarom het 10-20-systeem ten grondslag ligt aan elke EEG-montage en geavanceerde mapping-methode

Zodra de 21 standaardlocaties zijn gemarkeerd, selecteren klinische EEG-technologen subsets hiervan om een zogeheten "montage" te bouwen, wat simpelweg een georganiseerde weergave is van de elektrische signalen die afkomstig zijn van een gekozen groep elektroden.

Er worden verschillende EEG-montages gekozen, afhankelijk van wat een clinicus probeert te observeren, maar elk van deze is gebaseerd op hetzelfde onderliggende 10-20-raster. Die gedeelde basis is wat garandeert dat een technoloog in het ene ziekenhuis en een onderzoeker in een ander land dezelfde algemene anatomische zones bemonsteren, ongeacht de verschillen in hoofdgrootte of -vorm tussen hun respectieve patiënten.

Het 10-20-raster fungeert ook als de basislaag voor veel gedetailleerdere positioneringssystemen die worden gebruikt wanneer een hogere ruimtelijke resolutie vereist is, zoals in onderzoeksomgevingen die gericht zijn op het nauwkeurig lokaliseren van signaalbronnen. Het 10-10-systeem onderverdeelt het originele raster verder om 81 elektrodenposities te produceren in plaats van 21, en het 10-5-systeem breidt deze onderverdeling nog verder uit, wat resulteert in meer dan 300 mogelijke locaties.

Ondanks de extra dichtheid blijven beide uitgebreide systemen verankerd aan dezelfde oorspronkelijke, op percentages gebaseerde logica, wat betekent dat een onderzoeker vandaag de dag een elektrode uit het 10-5-systeem nog steeds kan relateren aan decennia aan klinische literatuur die volledig is opgebouwd rond het oudere, eenvoudigere 10-20-raster.

Ditzelfde coördinatenstelsel is ook de standaardmethode geworden voor plaatsbepaling bij niet-invasieve hersenstimulatietechnieken, waaronder transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS). Bij deze procedures worden de 10-20-ijkpunten gebruikt om te bepalen waar een stimulatiespoel of elektrodenpad fysiek op de buitenkant van het hoofd moet worden geplaatst, met als doel de activiteit in een specifiek deel van de cortex onder die hoofdhuidlocatie te beïnvloeden.

Wat het bewijs zegt over de beperkingen van op de hoofdhuid gebaseerde targeting

Vaak wordt aangenomen dat het 10-20-systeem zorgt voor een vrijwel één-op-één-overeenkomst tussen een gemarkeerd punt op de hoofdhuid en een specifieke corticale winding daaronder, en dat deze precisie na een korte training eenvoudig te bereiken is. Het beschikbare onderzoek schetst een genuanceerder beeld.

Een studie uit 2019 door Rick et al. onderzocht hoe betrouwbaar beginnende beoordelaars C3 en C4 konden lokaliseren, de standaard 10-20-locaties die worden gebruikt om de primaire motorische cortex te benaderen voor tDCS. Twee beoordelaars, die elk twee uur instructie hadden gekregen van een geregistreerde neurodiagnostische laborant, maten deze punten bij 25 volwassen deelnemers.

De resulterende interbeoordelaars- en intrabeoordelaarsbetrouwbaarheid, berekend met behulp van de intraclass-correlatiecoëfficiënt, bleek slechts "laag tot redelijk" te zijn. De absolute afstand tussen de gemarkeerde punten, of men nu twee verschillende beoordelaars vergeleek of dezelfde beoordelaar op twee verschillende dagen, bleef onder de 1,0 centimeter.

Dat klinkt misschien verwaarloosbaar, maar de auteurs van de studie waarschuwen uitdrukkelijk dat zelfs een afwijking van minder dan een centimeter klinisch gewicht kan hebben bij populaties wiens hersenstructuur is veranderd door een laesie of door andere anatomische veranderingen. Een foutmarge die onschadelijk is bij een gezonde vrijwilliger, is niet automatisch onschadelijk bij een patiënt na een beroerte die gerichte stimulatietherapie ondergaat.

Bovendien kaart een afzonderlijk onderzoek van Kakisaka et al. een ander soort beperking aan. Onderzoekers vergeleken hoofdhuid-EEG, geregistreerd met de standaard 10-20-plaatsing met enkele extra temporale elektroden, met magneto-encefalografie (MEG) en met intracraniale registraties die rechtstreeks vanuit de hersenen werden genomen, wat gold als de gouden standaard voor het detecteren van epileptische activiteit.

Bij een patiënt met epilepsie die zijn oorsprong vond in de laterale temporale cortex, detecteerde het hoofdhuid-EEG nul procent van de pieken waarvan de intracraniale registratie bevestigde dat ze aanwezig waren, terwijl MEG 55% detecteerde. De verklaring lag bij de oriëntatie van de elektrische bron zelf: de pieken werden gegenereerd door een bron die vrijwel tangentieel, of zijwaarts, ten opzichte van het hoofdhuidvlak was georiënteerd, een geometrie die hoofdhuid-elektroden slecht kunnen oppikken.

Bij een tweede patiënt, wiens epilepsie ontstond in de insula, een gebied dat dieper in de hersenen ligt, bereikte de gevoeligheid van het hoofdhuid-EEG 44% terwijl de MEG 83% bereikte. Deze cijfers tonen aan dat zelfs een onberispelijk aangelegde 10-20-montage nog steeds echte elektrische activiteit kan missen, niet vanwege een meetfout, maar vanwege de fysieke richting waarin het signaal zich toevallig verplaatst ten opzichte van de hoofdhuid.

Alles bij elkaar genomen wijzen deze bevindingen in de richting van een eenduidige conclusie. Het 10-20-systeem is een uiterst nuttige gedeelde taal voor de elektrofysiologie, maar het is nooit ontworpen om corticale precisie op de millimeter nauwkeurig of een uniforme gevoeligheid voor elke mogelijke signaalbron te garanderen. De kracht ervan ligt in de reproduceerbaarheid en vergelijkbaarheid tussen verschillende laboratoria en onderzoeken, en niet in het fungeren als vervanging voor geïndividualiseerde beeldvorming van de hersenen wanneer dat niveau van precisie daadwerkelijk vereist is.

Waarom het 10-20-systeem EEG belangrijk is in de klinische praktijk

Het 10-20-systeem dient wereldwijd als universele taal voor neurologen en onderzoekers. Omdat het gebaseerd is op anatomische evenredigheid, kunnen clinici een onderzoek weken of maanden later betrouwbaar herhalen bij dezelfde patiënt om veranderingen te monitoren. Deze consistentie in de tijd is van vitaal belang voor het volgen van de progressie van neurologische aandoeningen of het evalueren van de effectiviteit van langdurige behandelingen zonder de verstoring van ruimtelijke afwijkingen.

Naast eenvoudige reproductie maakt deze architectuur de toepassing mogelijk van geavanceerde wiskundige montages die afhankelijk zijn van gestandaardiseerde elektrodenlocaties. Wanneer gegevens via dit strikte systeem worden verzameld, kunnen analisten het signaal omzetten in verschillende weergaven, zoals de Laplacian Montage EEG, om zich te concentreren op de lokale stroomdichtheid in plaats van de globale potentiaal. Dankzij deze veelzijdigheid kan een enkele standaardregistratie meerdere inzichten opleveren, afhankelijk van de specifieke onderzoeksvraag of het diagnostische doel.

Bovendien vergemakkelijkt het systeem het samenstellen van normatieve databases, die essentieel zijn voor het identificeren van abnormale elektrische hersenpatronen. Door een individueel onderzoek te vergelijken met een zorgvuldig samengestelde populatienorm, kunnen zorgteams primaire neurologische kenmerken onderscheiden van ruis.

Conclusie

Het 10-20-systeem blijft een onmisbaar kader in het diagnostische landschap en biedt de structuur die nodig is voor nauwkeurige en reproduceerbare metingen van hersenactiviteit in de neurowetenschap. Door zich aan deze gestandaardiseerde intervallen te houden, zorgen behandelaars ervoor dat gegevens vergelijkbaar zijn tussen sessies en individuen, waardoor de kloof wordt overbrugd tussen onbewerkte biologische kenmerken en heldere klinische inzichten.

Referenties

1. Rich, T. L., & Gillick, B. T. (2019). Electrode placement in transcranial direct current stimulation—how reliable is the determination of C3/C4?. Brain sciences, 9(3), 69. https://doi.org/10.3390/brainsci9030069

2. Rusjan, P. M., Barr, M. S., Farzan, F., Arenovich, T., Maller, J. J., Fitzgerald, P. B., & Daskalakis, Z. J. (2010). Optimal transcranial magnetic stimulation coil placement for targeting the dorsolateral prefrontal cortex using novel magnetic resonance image‐guided neuronavigation (Vol. 31, No. 11, pp. 1643-1652). Hoboken: Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company. https://doi.org/10.1002/hbm.20964

3. Kakisaka, Y., Alkawadri, R., Wang, Z. I., Enatsu, R., Mosher, J. C., Dubarry, A. S., ... & Burgess, R. C. (2013). Sensitivity of scalp 10‐20 EEG and magnetoencephalography. Epileptic disorders, 15(1), 27-31. https://doi.org/10.1684/epd.2013.0554

Veelgestelde vragen

Wat is het internationale 10-20-systeem?

Het internationale 10-20-systeem is een gestandaardiseerde methode voor het plaatsen van EEG-elektroden op de hoofdhuid, zodat de posities ervan consistent zijn bij verschillende personen en registratiesessies. Het maakt gebruik van proportionele metingen tussen vaste schedel-ijkpunten om een schaalbaar raster te creëren, waardoor wordt gegarandeerd dat dezelfde onderliggende hersengebieden worden bemonsterd, ongeacht de grootte of vorm van het hoofd.

Hoe worden elektrodenposities bepaald met het 10-20-systeem?

Een technoloog lokaliseert eerst vier palpabele ijkpunten: de nasion, inion en de twee preauriculaire punten. De afstanden tussen deze ijkpunten langs de middellijn en tussen de oren worden gemeten met een flexibel meetlint, waarna elektrodenrijen worden gemarkeerd op afstanden van 10% of 20% of van deze totale afstanden.

Wat betekenen de letters en cijfers in de elektrodenlabels?

De letter in een label geeft de globale hersenregio aan die zich onder die locatie op de hoofdhuid bevindt (bijvoorbeeld F voor frontaal, C voor centraal, O voor occipitaal). Het getal geeft aan hoe ver de elektrode zich links of rechts van de middellijn bevindt, met oneven getallen aan de linkerkant, even getallen aan de rechterkant en 'z' (zero/nul) op de middellijn.

Waarom is het 10-20-systeem essentieel voor EEG-vergelijkingen?

Omdat elk laboratorium identieke meetregels volgt, bemonsteren registraties van verschillende individuen of van dezelfde persoon op verschillende dagen dezelfde algemene hersengebieden. Deze reproduceerbaarheid stelt clinici en onderzoekers in staat om bevindingen betrouwbaar te vergelijken.

Hoe ondersteunt het 10-20-systeem niet-invasieve hersenstimulatie?

Technieken zoals transcraniële magnetische stimulatie (TMS) and transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) maken gebruik van 10-20-ijkpunten om spoelen of elektroden te positioneren over de beoogde hersengebieden. Zo worden de locaties C3 of C4 conventioneel gebruikt om de motorische cortex te stimuleren, terwijl F3 of F5 zich kunnen richten op de dorsolaterale prefrontale cortex.

Wat zijn enkele bekende beperkingen van het 10-20-systeem?

De nauwkeurigheid van de meting hangt af van de training van de beoordelaar, en zelfs kleine plaatsingsfouten kunnen van belang zijn wanneer de hersenanatomie is veranderd door letsel of ziekte. Bovendien kunnen hoofdhuid-elektroden elektrische signalen missen die zijwaarts reizen of diep in de hersenen ontstaan, simpelweg vanwege de richting waarin het signaal zich voortplant.

Wat zijn de 10-10- en 10-5-systemen?

Dit zijn dichtere uitbreidingen van het oorspronkelijke 10-20-raster voor situaties die een hogere ruimtelijke resolutie vereisen. Het 10-10-systeem onderverdeelt de originele locaties om 81 elektrodenposities op te leveren, terwijl het 10-5-systeem dit verder verfijnt tot meer dan 300 posities, waarbij beide gebaseerd blijven op dezelfde, op percentages gebaseerde logica.

Is het 10-20-systeem nauwkeurig genoeg voor alle toepassingen die zich op de hersenen richten?

Het systeem zorgt voor een consistente plaatsing tussen verschillende proefpersonen, maar biedt geen millimeter-nauwkeurige overeenkomst met individuele corticale windingen. Wanneer exacte plaatsing cruciaal is, biedt MRI-gestuurde neuronavigatie een grotere precisie, hoewel het 10-20-kader de standaard blijft wanneer dergelijke hulpmiddelen niet beschikbaar zijn.