System 10-20 w EEG

Jak technolodzy EEG mierzą skórę głowy w celu rozmieszczenia elektrod

Zanim jakakolwiek elektroda dotknie skóry, należy ręcznie zlokalizować cztery punkty orientacyjne na czaszce. Są to: nasion, niewielkie wgłębienie u nasady nosa, gdzie czoło łączy się z nosem; inion, kostny hruby wyrostek wyczuwalny u podstawy czaszki w miejscu jej połączenia z szyją; oraz dwa punkty przeduszne, czyli małe wgłębienia znajdujące się tuż przed każdym kanałem słuchowym, jedno po lewej, a drugie po prawej stronie.

Wszystkie cztery punkty są palpacyjne, co oznacza, że można je znaleźć wyłącznie za pomocą dotyku, dzięki czemu system działa niezawodnie bez użycia jakiegokolwiek sprzętu do obrazowania.

Po zidentyfikowaniu tych punktów orientacyjnych technolog mierzy odległość od punktu nasion do inion za pomocą elastycznej taśmy mierniczej ułożonej bezpośrednio wzdłuż linii pośrodkowej skóry głowy, śledząc krzywiznę głowy od przodu do tyłu. Ten pojedynczy pomiar staje się odległością referencyjną dla każdej pozycji elektrody w kierunku przód-tył (strzałkowym).

Osobno mierzona jest również odległość między dwoma punktami przedusznymi, ale tym razem taśma przechodzi nad vertexem, najwyższym punktem na czubku głowy, wyznaczając linię od ucha do ucha. Ten drugi pomiar definiuje oś poziomą (wieńcową) siatki.

Pochodzenie i cel systemu 10-20

Nazwa „10-20” odnosi się do sposobu podziału dwóch odległości referencyjnych. Rzędy elektrod są rozmieszczone w odstępach równych 10% lub 20% całkowitej zmierzonej odległości.

Zaczynając od punktu nasion wzdłuż linii pośrodkowej, pierwszy znacznik elektrody znajduje się w odległości 10% odległości nasion-inion, co wyznacza punkt o nazwie Fpz. Stamtąd każdy kolejny znacznik jest umieszczany o kolejne 20% dalej wzdłuż linii, przechodząc przez pozycje oznaczone jako Fz, Cz, Pz i ostatecznie docierając do Oz, który znajduje się 10% powyżej inion.

Sumując to, 10% plus cztery kroki po 20% plus końcowe 10% daje łącznie 100%, co odpowiada całej odległości nasion-inion. Ta sama logika odstępów 10% i 20% jest stosowana do linii poprzecznej biegnącej od ucha do ucha, a następnie ponownie wokół całego obwodu głowy, tworząc pełną siatkę, a nie tylko dwie przecinające się linie.

Zrozumienie nomenklatury systemu EEG 10-20

Każda pozycja na siatce 10-20 otrzymuje nazwę składającą się z litery i cyfry.

Litera identyfikuje ogólny obszar mózgu znajdujący się pod daną lokalizacją na skórze głowy, natomiast cyfra wskazuje, jak daleko na lewo lub na prawo od linii pośrodkowej znajduje się ta elektroda. Liczby nieparzyste zawsze wypadają po lewej stronie głowy, liczby parzyste po prawej stronie, a litera „z” (oznaczająca zero) oznacza wszystko, co znajduje się bezpośrednio na linii pośrodkowej.

Litery oznaczające regiony dzielą się następująco:

• Fp, dla bieguna czołowego (frontopolar), oznaczające miejsca w pobliżu czoła i najbardziej wysuniętej do przodu części obszaru przedczołowego.

• F, dla okolicy czołowej (frontal), obejmującej szerszy obszar płata czołowego za czołem.

• C, dla okolicy centralnej (central), leżącej nad pasem kory ruchowej i czuciowej.

• P, dla okolicy ciemieniowej (parietal), obejmującej górno-tylną część czaszki.

• O, dla okolicy potylicznej (occipital), na samym tyle głowy w pobliżu obszarów przetwarzania wzrokowego.

• T, dla okolicy skroniowej (temporal), nad bokami głowy powyżej uszu.

• A, dla małżowiny usznej (auricular), odnoszące się do samych płatków uszu, które są często używane jako neutralne punkty odniesienia, a nie aktywne miejsca rejestracji.

Zastosowanie tego schematu znakowania w całej siatce pomiarowej pozwala uzyskać standardowy zestaw 21 miejsc elektrod, który nadal stanowi podstawę rutynowego badania klinicznego EEG.

Przegląd systemu rozmieszczenia elektrod EEG 10 20

Skuteczne badanie EEG wymaga starannego nałożenia elektrod, aby zapewnić odpowiednie pokrycie każdego obszaru skóry głowy. Różne obszary zainteresowania często decydują o tym, które podzbiory elektrod mają priorytet podczas sesji.

Zrozumienie tych konkretnych grup pomaga w utrzymaniu wysokiej jakości sygnału przez cały okres rejestracji.

Elektrody czołowe (F)

Elektrody czołowe są umieszczane nad przodomózgowiem, często odgrywając kluczową rolę w wykrywaniu aktywności związanej z wyższymi funkcjami poznawczymi i planowaniem motorycznym. Poprzez prawidłowe umieszczenie tych czujników klinicyści mogą monitorować wzorce powiązane z różnymi stanami świadomości i potencjalnymi anomaliami neurofizjologicznymi. Miejsca te są niezbędne do pomiaru funkcji płata czołowego w wielu różnych scenariuszach diagnostycznych.

Elektrody skroniowe (T)

Miejsca skroniowe są rozmieszczone wzdłuż boku głowy, obejmując obszary o kluczowym znaczeniu dla przetwarzania języka, pamięci i regulacji emocjonalnej. Ponieważ obszary te znajdują się blisko podstawy czaszki, konieczne jest właściwe umieszczenie elektrod, aby uniknąć artefaktów mięśniowych pochodzących ze żuchwy lub szyi. To precyzyjne ustawienie jest niezbędne do badania sygnatur elektrycznych płata skroniowego.

Elektrody ciemieniowe (P)

Czujniki ciemieniowe znajdują się na górze i po bokach skóry głowy, z tyłu od bruzdy środkowej, koncentrując się na integracji sensorycznej i świadomości przestrzennej. Elektrody te często współpracują z sąsiednimi odprowadzeniami, zapewniając szerszy widok komunikacji między różnymi funkcjonalnymi obszarami mózgu. Zapewnienie ich rozmieszczenia zgodnie z przedziałami procentowymi pozwala zachować integralność przestrzenną w stosunku do odprowadzeń czołowych i potylicznych.

Elektrody potyliczne (O)

Odprowadzenia potyliczne składają się z elektrod umieszczonych na samym tyle skóry głowy, nad ośrodkami przetwarzania wzrokowego. Te węzły są wysoce wrażliwe na bodźce wzrokowe oraz otwieranie lub zamykanie oczu, co generuje charakterystyczne rytmy alfa. Prawidłowy pomiar zapewniający ich położenie 10% powyżej inion jest niezbędny do dokładnej oceny aktywności kory wzrokowej.

Dlaczego system 10-20 leży u podstaw każdego montażu EEG i zaawansowanych metod mapowania

Po oznaczeniu 21 standardowych miejsc technolodzy EEG wybierają ich podzbiory, aby zbudować tak zwany „montaż”, który jest po prostu uporządkowanym widokiem sygnałów elektrycznych pochodzących z wybranej grupy elektrod.

Różne montaże EEG są wybierane w zależności od tego, co klinicysta próbuje zaobserwować, ale każdy z nich bazuje na tej samej podstawowej siatce 10-20. Ta wspólna podstawa gwarantuje, że technolog w jednym szpitalu i badacz w innym kraju badają te same ogólne strefy anatomiczne, niezależnie od różnic w wielkości czy kształcie głowy u poszczególnych pacjentów.

Siatka 10-20 funkcjonuje również jako warstwa bazowa dla znacznie bardziej szczegółowych systemów pozycjonowania stosowanych, gdy wymagana jest wyższa rozdzielczość przestrzenna, na przykład w badaniach naukowych koncentrujących się na precyzyjnym określaniu źródeł sygnału. System 10-10 dzieli oryginalną siatkę na mniejsze części, dając 81 pozycji elektrod zamiast 21, a system 10-5 rozszerza ten podział jeszcze bardziej, generując ponad 300 możliwych miejsc.

Pomimo większego zagęszczenia, oba te rozszerzone systemy pozostają zakotwiczone w tej samej oryginalnej logice opartej na danych procentowych, co oznacza, że współczesny badacz może nadal odnieść elektrodę z systemu 10-5 do dziesięcioleci literatury klinicznej opartej całkowicie na starszym, prostszym układzie 10-20.

Ten sam układ współrzędnych stał się również domyślną metodą celowania w nieinwazyjnych technikach stymulacji mózgu, w tym w przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) i przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS). W procedurach tych punkty orientacyjne 10-20 są wykorzystywane do decydowania o fizycznym umieszczeniu cewki stymulacyjnej lub elektrody na zewnętrznej stronie głowy, co ma na celu wpłynięcie na aktywność w określonym obszarze kory pod tą lokalizacją na skórze głowy.

Co dowody mówią o ograniczeniach celowania opartego na skórze głowy

Często zakłada się, że system 10-20 zapewnia niemal stuprocentową odpowiedniość między zaznaczonym punktem na skórze głowy a określonym zakrętem kory mózgowej pod nim, oraz że tę precyzję łatwo osiągnąć po krótkim przeszkoleniu. Dostępne badania dają jednak bardziej umiarkowany obraz.

Jedno z badań z 2019 roku przeprowadzonych przez Ricka i współpracowników analizowało niezawodność, z jaką początkujący oceniający potrafią zlokalizować punkty C3 i C4, czyli standardowe miejsca systemu 10-20 używane do przybliżenia lokalizacji pierwszorzędowej kory ruchowej dla tDCS. Dwóch oceniających, po odbyciu dwugodzinnego szkolenia prowadzonego przez dyplomowanego technika neurodiagnostyki, zmierzyło te punkty u 25 dorosłych uczestników.

Uzyskana rzetelność między oceniającymi oraz wewnątrz oceniającego, obliczona za pomocą współczynnika korelacji wewnątrzklasowej, okazała się zaledwie „niska do zadowalającej”. Absolutna odległość między zaznaczonymi punktami, niezależnie od tego, czy porównywano dwóch różnych oceniających, czy tego samego oceniającego w dwa różne dni, wynosiła poniżej 1,0 centymetra.

Może to brzmieć nieznacząco, ale autorzy badania wyraźnie ostrzegają, że nawet różnica poniżej centymetra może mieć znaczenie kliniczne w populacjach, których struktura mózgu została zmieniona przez uszkodzenie lub inne zmiany anatomiczne. Margines błędu, który jest nieszkodliwy u zdrowego ochotnika, nie staje się automatycznie nieszkodliwy u pacjenta po udarze poddawanego celowanej terapii stymulacyjnej.

Ponadto osobne badanie przeprowadzone przez zespół, którym kierował Kakisaka et al., wskazuje na innego rodzaju ograniczenie. Badacze porównali badanie EEG skóry głowy, zarejestrowane przy użyciu standardowego rozmieszczenia 10-20 z kilkoma dodatkowymi elektrodami skroniowymi, z magnetoencefalografią (MEG) oraz z rejestracjami wewnątrzczaszkowymi pobieranymi bezpośrednio z wnętrza mózgu, które służyły jako złoty standard w wykrywaniu aktywności napadowej.

U pacjenta z padaczką pochodzącą z bocznej kory skroniowej EEG skóry głowy wykryło zero procent iglic, których obecność potwierdziła rejestracja wewnątrzczaszkowa, podczas gdy MEG wykryła 55%. Wyjaśnienie tego faktu wiązało się z orientacją samego źródła elektrycznego: iglice były generowane przez źródło zorientowane niemal stycznie (bocznie) do powierzchni skóry głowy – jest to geometria, do której wychwytywania elektrody na skórze głowy są słabo przystosowane.

U drugiego pacjenta, u którego padaczka miała swój początek w wyspie – obszarze schowanym głębiej w mózgu – czułość EEG skóry głowy wyniosła 44%, podczas gdy MEG osiągnęła 83%. Liczby te pokazują, że nawet bezbłędnie zastosowany montaż 10-20 może nadal pomijać rzeczywistą aktywność elektryczną, nie z powodu błędu pomiaru, lecz ze względu na fizyczny kierunek, w którym sygnał przemieszcza się względem skóry głowy.

Podsumowując, odkrycia te prowadzą do spójnego wniosku. System 10-20 jest niezwykle użytecznym, wspólnym językiem dla elektrofizjologii, ale nigdy nie został zaprojektowany tak, aby gwarantować milimetrową precyzję korową lub jednolitą czułość na każde możliwe źródło sygnału. Jego siła tkwi w powtarzalności i możliwości porównywania wyników między laboratoriami i badaniami, a nie w zastępowaniu indywidualnego obrazowania mózgu, gdy taki poziom precyzji jest rzeczywiście wymagany.

Dlaczego system EEG 10-20 ma znaczenie w praktyce klinicznej

System 10-20 służy jako uniwersalny język dla neurologów i badaczy na całym świecie. Ponieważ opiera się na proporcjach anatomicznych, klinicyści mogą wiarygodnie powtórzyć badanie u tego samego pacjenta kilka tygodni lub miesięcy później, aby monitorować zmiany. Ta spójność czasowa ma kluczowe znaczenie dla śledzenia postępów schorzeń neurologicznych lub oceny skuteczności długoterminowego leczenia bez zakłóceń powodowanych przez rozbieżności przestrzenne.

Poza zwykłym odtwarzaniem badań, architektura ta umożliwia stosowanie zaawansowanych matematycznych montaży opartych na standaryzowanych lokalizacjach elektrod. Gdy dane są zbierane za pomocą tego sztywnego systemu, analitycy mogą przekształcić sygnał w różne widoki, takie jak Laplacian Montage EEG, aby skoncentrować się na lokalnej gęstości prądu, a nie na potencjale ogólnym. Ta wszechstronność pozwala, aby pojedyncza standardowa rejestracja dostarczyła wielu Insightów w zależności od konkretnego pytania badawczego lub celu diagnostycznego.

Co więcej, system ten ułatwia tworzenie normatywnych baz danych, które są niezbędne do identyfikacji nieprawidłowych elektrycznych wzorców pracy mózgu. Porównując badanie danej osoby ze standaryzowaną normą populacyjną, zespoły medyczne mogą odróżnić pierwotne sygnatury neurologiczne od szumu.

Podsumowanie

System 10-20 pozostaje nieodzowną strukturą w dziedzinie diagnostyki, zapewniając spójność wymaganą do dokładnego i powtarzalnego pomiaru aktywności mózgu w neuronauce. Przestrzegając tych standaryzowanych odstępów, specjaliści dbają o to, aby dane były porównywalne między sesjami i pacjentami, wypełniając lukę między surowymi sygnaturami biologicznymi a jasnymi Insightami klinicznymi.

Bibliografia

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

Często zadawane pytania

Czym jest międzynarodowy system 10-20?

Międzynarodowy system 10-20 to standaryzowana metoda rozmieszczania elektrod EEG na skórze głowy, dzięki której ich pozycje są spójne u różnych osób i podczas różnych sesji rejestracyjnych. Wykorzystuje proporcjonalne pomiary pomiędzy stałymi punktami orientacyjnymi na czaszce w celu stworzenia skalowalnej siatki, zapewniając badanie tych samych obszarów mózgu niezależnie od wielkości czy kształtu głowy.

Jak określa się pozycje elektrod w systemie 10-20?

Technolog najpierw lokalizuje cztery wyczuwalne palpacyjnie punkty orientacyjne: nasion, inion oraz dwa punkty przeduszne. Odległości między tymi punktami wzdłuż linii pośrodkowej oraz między uszami są mierzone za pomocą elastycznej taśmy, a następnie rzędy elektrod są oznaczane w odstępach równych 10% lub 20% tych całkowitych odległości.

Co oznaczają litery i cyfry w oznaczeniach elektrod?

Litera w oznaczeniu wskazuje na ogólny obszar mózgu pod daną lokalizacją na skórze głowy (na przykład F dla okolicy czołowej, C dla centralnej, O dla potylicznej). Cyfra informuje, jak daleko na lewo lub na prawo od linii pośrodkowej znajduje się elektroda, przy czym liczby nieparzyste znajdują się po lewej stronie, liczby parzyste po prawej stronie, a litera „z” (zero) oznacza linię pośrodkową.

Dlaczego system 10-20 jest kluczowy dla porównań EEG?

Ponieważ każde laboratorium stosuje identyczne reguły pomiarowe, rejestracje u różnych osób lub u tej samej osoby w różne dni badają te same ogólne obszary kory mózgowej. Ta powtarzalność jest tym, co pozwala klinicystom i badaczom na wiarygodne porównywanie wyników.

Jakie są znane ograniczenia systemu 10-20?

Techniki takie jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) i przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) wykorzystują punkty orientacyjne 10-20 do pozycjonowania cewek lub elektrod nad przybliżonymi celami w mózgu. Na przykład miejsca C3 lub C4 są konwencjonalnie używane do stymulacji kory ruchowej, podczas gdy F3 lub F5 mogą być skierowane na grzbietowo-boczną korę przedczołową.

Jakie są znane ograniczenia systemu 10-20?

Dokładność pomiaru zależy od przeszkolenia osoby oceniającej, a nawet małe błędy w rozmieszczeniu mogą mieć znaczenie, gdy anatomia mózgu jest zmieniona przez uraz lub chorobę. Ponadto elektrody na skórze głowy mogą pomijać sygnały elektryczne, które rozchodzą się bocznie lub mają swoje źródło głęboko w mózgu, po prostu ze względu na kierunek, w którym sygnał się rozchodzi.

Czym są systemy 10-10 i Flex?

Są to gęstsze rozszerzenia oryginalnej siatki 10-20 dla sytuacji wymagających wyższej rozdzielczości przestrzennej. System 10-10 dzieli oryginalne miejsca, dając 81 pozycji elektrod, podczas gdy system 10-5 doprecyzowuje ten podział do ponad 300 pozycji, przy czym oba pozostają oparte na tej samej logice procentowej.

Czy system 10-20 jest wystarczająco precyzyjny dla wszystkich potrzeb celowania w mózg?

System zapewnia spójne rozmieszczenie między badanymi, ale nie gwarantuje milimetrowej zgodności z poszczególnymi zakrętami kory. Gdy kluczowe znaczenie ma dokładne celowanie, neuronavigacja sterowana MRI oferuje większą precyzję, jednak struktura 10-20 pozostaje standardem, gdy takie narzędzia są niedostępne.