การตรวจคลื่นไฟฟ้าสมองแบบอ้างอิง

ขั้วไฟฟ้าอ้างอิง EEG คืออะไร?

บทบาทของขั้วไฟฟ้าอ้างอิงใน EEG

ทุกการวัดค่าทางไฟฟ้าจำเป็นต้องมีจุดเปรียบเทียบที่เสถียร และในการศึกษา EEG นี่คือหน้าที่ของขั้วไฟฟ้าอ้างอิง (reference electrode) เนื่องจากฮาร์ดแวร์จะวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดที่แตกต่างกันบนหนังศีรษะ ขั้วไฟฟ้าอ้างอิงจึงทำหน้าที่เป็นจุด "ศูนย์" สัมพัทธ์สำหรับกิจกรรมทางไฟฟ้าที่ตรวจพบโดยเซนเซอร์อื่นๆ

หากไม่มีจุดฐานนี้ ก็จะไม่สามารถแยกจังหวะการทำงานของสมอง (neural rhythms) ที่เป็นตัวแทนของปรากฏการณ์ทางประสาทวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนได้ การลบสัญญาณที่บันทึกได้ ณ จุดอ้างอิงออกจากสัญญาณที่ขั้วไฟฟ้าแบบแอกทีฟ (active electrode) จะทำให้เครื่องขยายสัญญาณสร้างเอาต์พุตที่สะอาด ซึ่งสะท้อนถึงกิจกรรมของระบบประสาทโดยไม่รวมสัญญาณรบกวนแบบโหมดร่วม (common-mode noise)

การวางตำแหน่งขั้วไฟฟ้าอ้างอิง EEG: อธิบายประเภทต่างๆ

การเลือกตำแหน่งสำหรับขั้วไฟฟ้าอ้างอิงมีผลต่อการตีความกิจกรรมเชิงพื้นที่ของสมอง

ตำแหน่งทั่วไป ได้แก่ กระดูกหลังหู (mastoid bones) หรือติ่งหู ซึ่งได้รับเลือกเนื่องจากเป็นบริเวณที่ค่อนข้างสงบเมื่อเทียบกับบริเวณเหนือก้นกบสมอง (cerebral cortex) บางครั้งนักวิจัยก็ใช้การจัดโครงสร้างแบบเชื่อมโยงใบหูสองข้าง (linked-ear) เพื่อลดความแตกต่างระหว่างบุคคล

แผงขั้วไฟฟ้าความหนาแน่นสูงบางประเภทอนุญาตให้ใช้วิธีอ้างอิงแบบค่าเฉลี่ย (average reference) ซึ่งนักวิจัยจะคำนวณค่าเฉลี่ยทางคณิตศาสตร์ของขั้วไฟฟ้าทั้งหมดเพื่อใช้เป็นจุดอ้างอิงเสมือน ซึ่งจะช่วยลดอคติที่เกิดจากตำแหน่งอ้างอิงเดี่ยวที่ด้อยประสิทธิภาพ

ทำไมการเลือกจุดอ้างอิงจึงสำคัญ: ปัญหาหลัก

ตรรกะของการบันทึกแบบอ้างอิงสามารถเขียนเป็นการลบแบบง่ายๆ ได้ดังนี้:

สัญญาณ \= ขั้วไฟฟ้าแอกทีฟ – ตำแหน่งอ้างอิง

เมื่อเปลี่ยนจุดอ้างอิง ผลลัพธ์ของการลบก็จะเปลี่ยนไป นั่นหมายความว่าแอมพลิจูดจะเปลี่ยน รูปร่างคลื่นจะบิดเบี้ยว และตำแหน่งที่ปรากฏบนหนังศีรษะของเหตุการณ์หนึ่งๆ สามารถเคลื่อนย้ายได้โดยที่ไม่มีอะไรในสมองเปลี่ยนแปลงเลย

มีสมมติฐานทั่วไปในทางคลินิกและแวดวงการวิจัยว่าจุดอ้างอิงที่เลือกสรรมาอย่างดีจะเผยให้เห็นกิจกรรมในท้องถิ่นที่ "แท้จริง" ที่ขั้วไฟฟ้าแต่ละตัว โดยปราศจากการปนเปื้อน สมมติฐานนี้มีความน่าดึงดูดใจตามสัญชาตญาณ แต่ได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวดในบริบททางคลินิกที่จำกัดเท่านั้น

การศึกษาที่ทดสอบเรื่องนี้โดยตรงแสดงให้เห็นภาพที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยที่การจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง (referential montage) บางครั้งก็ทำงานได้ดี และบางครั้งก็ชี้นำผู้ตีความไปในทางที่ผิดอย่างชัดเจนเกี่ยวกับจุดที่กิจกรรมในสมองเกิดขึ้นจริง

วิธีการจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงทำให้ระบุตำแหน่งกิจกรรมของสมองผิดพลาดได้อย่างไร

การสาธิตที่ชัดเจนที่สุดของปัญหานี้มาจากการวิจัยเกี่ยวกับศักย์ไฟฟ้าตอบสนองจากการกระตุ้นเปลือกสมองส่วนเชื่อมโยง หรือ CCEPs สิ่งเหล่านี้คือการตอบสนองทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อมีการส่งคลื่นกระตุ้นขนาดเล็กไปยังส่วนหนึ่งของสมองและบันทึกการตอบสนองที่อีกตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการทำแผนที่การสื่อสารระหว่างภูมิภาคต่างๆ ของสมอง

นักวิจัยที่นำโดย Dickey และคณะ ได้ใช้ขั้วไฟฟ้าส่วนลึก (หัวตรวจขนาดบางที่สอดเข้าไปในเนื้อเยื่อสมองโดยตรง) เพื่อเปรียบเทียบว่าการจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงสามารถระบุได้อย่างถูกต้องเพียงใดว่า หน้าสัมผัสของขั้วไฟฟ้าหนึ่งๆ ตั้งอยู่ในเนื้อสีเทา (gray matter ซึ่งเป็นที่รวมของเซลล์ประสาทและเกิดการประมวลผลการทำงานส่วนใหญ่) หรือเนื้อสีขาว (white matter ซึ่งเป็นโครงข่ายเชื่อมต่อระหว่างภูมิภาค และสร้างกิจกรรมทางไฟฟ้าของตัวเองน้อยกว่ามาก)

ผลลัพธ์ที่ได้นั้นชัดเจนมาก เมื่อใช้การจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง มีหน้าสัมผัสขั้วไฟฟ้าเพียง 12 จาก 27 จุดหรือ 44% เท่านั้นที่แสดงแอมพลิจูดที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออยู่ในเนื้อสีเทาเมื่อเทียบกับเนื้อสีขาว

ในทางตรงกันข้าม การจัดระบบการแสดงผลแบบลาปลาเซียน (Laplacian montage) ซึ่งคำนวณกิจกรรมที่ขั้วไฟฟ้าแต่ละตัวเทียบกับค่าเฉลี่ยของขั้วไฟฟ้าข้างเคียงโดยรอบแทนที่จะเป็นขั้วไฟฟ้าอ้างอิงเดี่ยวที่อยู่ห่างออกไป สามารถระบุหน้าสัมผัสได้อย่างถูกต้องถึง 25 จาก 27 จุดหรือ 93% (P \= 0.0003) เมื่อนักวิจัยวัดความน่าเชื่อถือของการจัดระบบการแสดงผล EEG แต่ละแบบในการจำแนกว่าหน้าสัมผัสเป็นเนื้อสีเทาหรือเนื้อสีขาวโดยใช้การวัดทางสถิติที่เรียกว่า พื้นที่ใต้เส้นโค้ง (คะแนน 1.0 หมายถึงการจำแนกที่สมบูรณ์แบบ ในขณะที่ 0.5 หมายถึงไม่ดีไปกว่าการโยนเหรียญ) การจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงได้คะแนน 0.51 ซึ่งเทียบเท่ากับการเดาสุ่มเท่านั้น

สัญญาณที่ได้บ่อยครั้งชี้ไปที่เนื้อสีขาวอย่างไม่ถูกต้องว่าเป็นแหล่งกำเนิดของกิจกรรมที่แท้จริงแล้วถูกสร้างขึ้นจากที่อื่น

นอกจากนี้ การศึกษาชิ้นที่สองโดย Otero และคณะ ยังตอกย้ำว่าการเลือกจุดอ้างอิงสามารถเปลี่ยนผลการวิจัยที่ปรากฏได้มากเพียงใด แม้ว่าในความเป็นจริงจะมีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างกลุ่มอยู่ก็ตาม นักวิจัยที่เปรียบเทียบเด็กนักเรียนที่ขาดธาตุเหล็กกับกลุ่มเพื่อนที่ได้รับธาตุเหล็กเพียงพอ ได้วิเคราะห์ข้อมูล EEG พื้นฐานชุดเดียวกันโดยใช้การจัดระบบการแสดงผลที่แตกต่างกันสองแบบ

การจัดระบบแบบอ้างอิงเน้นย้ำถึงกิจกรรมเดลต้าที่มากเกินไป (ความถี่คลื่นสมองแบบช้า) ซึ่งกระจุกตัวอยู่ในบริเวณส่วนหน้าของเด็กที่ขาดธาตุเหล็ก ในทางกลับกัน การจัดระบบแบบลาปลาเซียนที่ใช้กับชุดข้อมูลเดียวกันอย่างสมบูรณ์ กลับเผยให้เห็นกิจกรรมธีต้าที่มากเกินไปในวงกว้าง (ความถี่คลื่นช้าที่เร็วกว่าเล็กน้อย) ซึ่งกระจายไปทั่วหนังศีรษะทั้งหมด

เด็กๆ เป็นคนเดิม เซสชันการบันทึกข้อมูลเป็นเซสชันเดียวกัน ตัวแปรเดียวคือการจัดระบบการแสดงผล และมันได้เปลี่ยนทั้งช่วงความถี่ที่ถูกแจ้งว่าผิดปกติและบริเวณของสมองซึ่งความผิดปกตินั้นปรากฏอยู่

การสแกนทั้งสองส่วนนี้ร่วมกันกำหนดหลักการทำงานที่ว่า: การจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงสามารถนำทางการระบุตำแหน่งไปในทางที่ผิดได้จริง และแม้ว่าในข้อมูลพื้นฐานจะมีความแตกต่างระหว่างกลุ่มอยู่จริง แต่แผนภาพภูมิประเทศที่แสดงตำแหน่งที่ความแตกต่างนั้นปรากฏ จะถูกกำหนดทิศทางอย่างมากจากประเภทของการจัดระบบการแสดงผลที่นำมาใช้เพื่อดูข้อมูลนั้น

การอ้างอิงหูด้านเดียวกัน เทียบกับ หูด้านตรงข้าม: แบบไหนได้ผลดีกว่ากัน

หากตัวตำแหน่งอ้างอิงเองเป็นตัวแปร การเลือกหูข้างใดข้างหนึ่งเมื่อใช้การจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงหูส่งผลต่อผลลัพธ์หรือไม่?

การศึกษาโดย Bubrick และคณะ ที่ประเมินชุด EEG แบบย่อตามแนวไรผม (hairline EEG) ซึ่งเป็นการจัดเรียงขั้วไฟฟ้าที่ลดจำนวนลง ออกแบบมาเพื่อการตรวจคัดกรองอย่างรวดเร็วที่ข้างเตียง ได้ทดสอบเรื่องนี้โดยตรงในบริบทของการตรวจหาภาวะชักต่อเนื่องแบบไม่เกร็งกระตุก (nonconvulsive status epilepticus) ซึ่งเป็นภาวะที่มีกิจกรรมการชักอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีอาการเกร็งกระตุกภายนอกที่มักเกี่ยวข้องกับการชัก

นักวิจัยได้จัดรูปแบบการบันทึก EEG มาตรฐานใหม่ให้เป็นการจัดระบบการแสดงผลแบบย่อสามรูปแบบ:

1. การจัดระบบแบบสองขั้ว (bipolar montage) (เปรียบเทียบขั้วไฟฟ้าคู่ที่อยู่ติดกันแทนที่จะเปรียบเทียบกับจุดอ้างอิงระยะไกล)

2. การจัดระบบแบบอ้างอิงกับหูด้านเดียวกันกับขั้วไฟฟ้าแอกทีฟแต่ละตัว (ipsilateral)

3. การจัดระบบแบบอ้างอิงกับหูฝั่งตรงข้าม (contralateral)

จากนั้น นักสรีรวิทยาประสาทจำนวนห้าคนได้ตีความตัวอย่างที่จัดรูปแบบใหม่ และนำผลการอ่านไปเปรียบเทียบกับการตีความด้วยการจัดระบบการแสดงผลแบบเต็มรูปแบบดั้งเดิม

• การจัดระบบแบบสองขั้ว: ตีความถูกต้อง 71%

• การอ้างอิงหูด้านเดียวกัน: ตีความถูกต้อง 70.5%

• การอ้างอิงหูฝั่งตรงข้าม: ตีความถูกต้อง 65%

ช่องว่างนี้บ่งชี้ว่าการอ้างอิงถึงหูในด้านเดียวกันกับขั้วไฟฟ้าที่ทำการวัดจะคงความถูกต้องในการวินิจฉัยได้มากกว่าการอ้างอิงข้ามศีรษะไปยังหูฝั่งตรงข้าม

แต่สิ่งที่ค้นพบที่สำคัญกว่านั้นอยู่ภายใต้การเปรียบเทียบนั้น แม้จะใช้การจัดระบบการแสดงผลที่มีประสิทธิภาพดีที่สุด แต่ความไว (sensitivity) ในการตรวจพบการชักที่เกิดขึ้นจริงก็มีเพียง 72% และบ่อยครั้งที่การชักถูกอ่านผิดว่าเป็นรูปแบบที่ไม่เป็นอันตราย รวมถึงการบันทึกภาพแบบปกติหรือสมองทำงานช้าลงในวงกว้าง

สิ่งสำคัญที่ได้เรียนรู้ไม่ใช่เพียงเพราะว่าการอ้างอิงด้านเดียวกันเป็นทางเลือกทางเทคนิคที่ดีกว่า แต่คือแม้กระทั่งการตั้งค่าอ้างอิงแบบย่อส่วนที่ดีที่สุดนี้ ก็ยังพลาดการตรวจจับอาการชักไปมากกว่าหนึ่งในสี่ ซึ่งทำให้มันไม่มีความน่าเชื่อถือเพียงพอในการวินิจฉัยเพื่อแยกแยะภาวะชักต่อเนื่องแบบไม่เกร็งกระตุกในคนไข้ที่มีความเสี่ยงสูงจากความผิดพลาดในการวินิจฉัย

การอ้างอิง Cz ใน ICU: ความสำเร็จในเชิงปฏิบัติ

ไม่ใช่ทุกการตั้งค่าแบบอ้างอิงที่จะทำงานได้ไม่ดี การศึกษาแยกต่างหากในปี 2010 ได้ออกแบบการจัดระบบการแสดงผลแบบเจ็ดขั้วไฟฟ้า (Fp1, Fp2, T3, T4, O1, O2 และ Cz) โดยเฉพาะสำหรับการคัดกรองอาการชักอย่างรวดเร็วในผู้ป่วยวิกฤต โดยใช้ขั้วไฟฟ้าที่ยอดศีรษะ Cz เป็นจุดอ้างอิงร่วมสำหรับทุกช่องสัญญาณ

ความน่าสนใจของการออกแบบนี้คือความสะดวกในการปฏิบัติ: สามารถติดตั้งได้โดยใช้จุดสังเกตทางกายวิภาคเท่านั้น เช่น รูม่านตา หู ยอดศีรษะ และท้ายทอย (inion) โดยไม่ต้องใช้สายวัด และแพทย์ประจำบ้านสามารถติดตั้งและตีความได้อย่างรวดเร็วเมื่อไม่มีเจ้าหน้าที่เทคนิค EEG คอยช่วยเหลือเต็มรูปแบบ

เมื่อนำการบันทึกแบบระบบ 10-20 เต็มรูปแบบจากผู้ป่วยวิกฤตมาจัดรูปแบบใหม่ให้เป็นระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง Cz ที่เรียบง่ายนี้ และได้รับการตรวจสอบอย่างอิสระโดยแพทย์เฉพาะทางประสาทวิทยาและแพทย์ประจำบ้านปีสูง ความไวเฉลี่ยในการตรวจหาอาการชักคือ 92.5% โดยมีความจำเพาะ (specificity) 93.5% ตัวเลขเหล่านี้ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงกับความไว 72% ที่พบในการศึกษาการจัดระบบไรผมแบบอ้างอิงหูที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งบ่งชี้ว่าการเลือก Cz เป็นจุดอ้างอิงร่วมกับการจัดวางขั้วไฟฟ้าเจ็ดจุดในลักษณะนี้ อาจจับกิจกรรมการชักได้น่าเชื่อถือกว่าทางเลือกที่ใช้หูเป็นฐานในสภาพแวดล้อมนี้

อย่างไรก็ตาม การศึกษานี้เป็นการศึกษาย้อนหลังและดึงข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่างขนาดเล็ก และผู้เขียนเองก็ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนว่ายังคงต้องมีการประเมินผลเชิงรุกในกลุ่มประชากรที่ใหญ่ขึ้น ก่อนที่วิธีนี้จะสามารถนำมาใช้เป็นเครื่องมือทางคลินิกที่จัดตั้งขึ้นได้

เมื่อการจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงเพิ่มคุณค่าในการระบุตำแหน่งที่ไม่ซ้ำใคร

ภาพเหตุการณ์เปลี่ยนไปอีกครั้งในการจำลองสถานการณ์ทางคลินิกที่แตกต่างออกไป การระบุตำแหน่งอาการชักที่มีจุดกำเนิดมาจากกลีบขมับส่วนใน (mesial temporal lobe) ซึ่งเป็นโครงสร้างสมองส่วนลึกที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำและมักมีความเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคลมชัก

นักวิจัยที่นำโดย Parcia SV ได้ตรวจทานการบันทึกเหตุการณ์ช่วงชัก (ictal) จำนวน 76 แฟ้ม โดยใช้ทั้งขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์ (sphenoidal electrodes) ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าขนาดบางที่วางไว้ใกล้ฐานกะโหลกศีรษะใกล้กับกลีบขมับ และขั้วไฟฟ้าบนหนังศีรษะมาตรฐาน เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลทั้งในการจัดระบบการแสดงผลแบบสองขั้วและแบบอ้างอิง

ในผู้ป่วยโรคลมชักกลีบขมับส่วนใน มีอาการชักเจ็ดครั้งที่บันทึกได้จากผู้ป่วยสามรายที่แสดงกิจกรรมที่จำกัดอยู่เฉพาะที่ขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์จุดเดียว ก่อนที่ขั้วไฟฟ้าบนหนังศีรษะใดๆ จะแสดงการมีส่วนร่วม และรูปแบบนี้สามารถมองเห็นได้โดยใช้ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง ขณะที่การจัดระบบแบบสองขั้วไม่เผยให้เห็นกิจกรรมช่วงเริ่มต้นที่เกิดขึ้นเฉพาะจุดนี้

รูปแบบที่แยกตัวเดี่ยวในช่วงเริ่มต้นนี้เกิดขึ้นเฉพาะในผู้ป่วยโรคลมชักกลีบขมับส่วนในเท่านั้น และไม่ปรากฏในโรคลมชักกลีบขมับส่วนนอก (neocortical temporal lobe epilepsy) ซึ่งขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์และขั้วไฟฟ้าบนหนังศีรษะแสดงการมีส่วนร่วมพร้อมกัน ไม่ว่าจะใช้การจัดระบบการแสดงผลแบบใดก็ตาม (p \< 0.04 สำหรับความเชื่อมโยงระหว่างรูปแบบเริ่มต้นที่เกิดขึ้นเฉพาะที่ขั้วสฟีนอยด์นี้กับการเริ่มต้นจากส่วนกลีบขมับส่วนใน)

นี่เป็นข้อโต้แย้งที่มีความหมายต่อความล้มเหลวในการระบุตำแหน่งที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ในบริบททางคลินิกเฉพาะนี้ กิจกรรมการชักจากแหล่งส่วนลึกใกล้ขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์ ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงสามารถจับสัญญาณระบุตำแหน่งในช่วงแรกได้ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ระบบแบบสองขั้วตรวจไม่พบ

ประโยชน์นี้ดูเหมือนจะผูกโยงอย่างใกล้ชิดกับสถานการณ์ทางกายวิภาคเฉพาะแบบนี้ แทนที่จะเป็นกฎทั่วไปที่ว่าการจัดระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแนวทางอื่นๆ

การรับรู้สิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับจุดอ้างอิง (Reference-Related Artifacts)

เนื่องจากทุกช่องสัญญาณในการบันทึกแบบอ้างอิงจะถูกคำนวณเทียบกับจุดเดี่ยวเดียวกัน สัญญาณรบกวนใดๆ ที่ปนเปื้อนที่ขั้วไฟฟ้าอ้างอิงนั้นจะถูกกระจายไปยังการบันทึกทั้งหมด การกระตุกของกล้ามเนื้อ การขยับตา หรือขั้วไฟฟ้าที่ติดไว้ไม่ดี ณ ตำแหน่งอ้างอิง ไม่เพียงแต่จะทำให้ช่องสัญญาณเดียวเสียหายเท่านั้น แต่มันจะปรากฏในลักษณะกลับขั้วในทุกช่องสัญญาณพร้อมกัน

ตัวอย่างในทางปฏิบัติ: หากขั้วไฟฟ้าอ้างอิงที่ปุ่มกระดูกหลังหูกำลังรับกิจกรรมของกล้ามเนื้อจากการขบเคี้ยว สัญญาณกล้ามเนื้อที่เป็นจังหวะนั้นจะถูกซ้อนทับเข้าไปในทุกช่องสัญญาณในการจัดระบบแสดงผล ซึ่งอาจเลียนแบบรูปแบบที่เป็นจังหวะในวงกว้างที่ดูเหมือนมีต้นกำเนิดมาจากในสมองเอง ทั้งที่จริงแล้วเป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิค (artifact) จากตำแหน่งอ้างอิง

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามที่ยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับการศึกษาเรื่องการขาดธาตุเหล็กที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ค่าเดลต้าส่วนเกินที่เกิดบริเวณส่วนหน้าที่ตรวจพบโดยใช้ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงนั้นตั้งอยู่ในภูมิภาคของหนังศีรษะที่อยู่ใกล้กับดวงตา ซึ่งเป็นจุดที่ส่งผลให้มีสิ่งประดิษฐ์จากการเคลื่อนไหวของดวงตามาปนเปื้อนในการบันทึกข้อมูลได้ง่าย

การศึกษาไม่ได้ทดสอบว่าการเคลื่อนไหวของดวงตามีส่วนทำให้เกิดผลลัพธ์นี้หรือไม่ และไม่ควรสรุปว่าเป็นเช่นนั้น แต่ความเป็นไปได้นี้แสดงให้เห็นว่าทำไมการค้นพบทางแผนภาพภูมิประเทศใดๆ ที่สร้างขึ้นจากระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจุดที่ระบุตำแหน่งอยู่บริเวณส่วนหน้า จึงควรได้รับการพิจารณาซ้ำอีกครั้งก่อนที่จะยอมรับว่าเป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นจากสมองจริงๆ ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์จากตำแหน่งอ้างอิง

4 วิธีในการบรรเทาข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับจุดอ้างอิง

นิสัยปฏิบัติไม่กี่ประการช่วยลดความเสี่ยงจากการถูกชี้นำผิดโดยความบิดเบือนที่เกี่ยวข้องกับจุดอ้างอิง

1. ให้ระบุเสมอว่าขั้วไฟฟ้าอ้างอิงคือตัวใดก่อนที่จะตีความกราฟ หากมีรูปคลื่นที่เหมือนกันหรือเกือบเหมือนกันปรากฏขึ้นพร้อมกันในทุกช่องสัญญาณ รูปแบบนั้นจะบ่งชี้ว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิคจากจุดอ้างอิงมากกว่าสัญญาณสมองจริงที่เกิดขึ้นในวงกว้าง

2. ตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้เทียบกับการจัดระบบการแสดงผลแบบอื่นทุกครั้งที่ทำได้ การศึกษาการระบุตำแหน่ง CCEP และการศึกษาการขาดธาตุเหล็กต่างแสดงให้เห็นว่า การใช้ระบบแบบลาปลาเซียนหรือแบบสองขั้วสามารถแก้ไขการระบุตำแหน่งเนื้อสีเทาที่ผิดพลาดได้ และช่วยให้ทราบชัดเจนว่าช่วงความถี่และส่วนใดของหนังศีรษะที่มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างแท้จริง ซึ่งช่วยกู้คืนการตีความที่ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงเดี่ยวอาจบิดเบือนไป

3. เมื่อใช้การตั้งค่าแบบอ้างอิงที่เรียบง่ายสำหรับการคัดกรองอย่างรวดเร็ว เช่น การจัดระบบแนวไรผม หรือการจัดองค์ประกอบเจ็ดขั้วไฟฟ้าใน ICU ให้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของมันกับการบันทึกแบบเต็มรูปแบบที่เป็นมาตรฐานสูงสุด (gold-standard) ก่อนที่จะเชื่อถือมันในเรื่องที่มีการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงสูง นี่คือการเปรียบเทียบที่เกิดขึ้นในการศึกษาการตรวจหาการชักใน ICU และข้อวิจารณ์ที่ใช้กับการศึกษาการคัดกรองแนวไรผม

4. สำหรับการประเมินก่อนการผ่าตัดและงานระบุตำแหน่งที่มีความสำคัญสูงอื่นๆ อย่าพึ่งพาระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงเพียงอย่างเดียว ให้ผสมผสานกับการจัดระบบแบบอื่นๆ และบริบททางคลินิก โดยใช้วิธีปฏิบัติตามแนวทางของการศึกษาการระบุตำแหน่ง CCEP และการศึกษาขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์ในโรคลมชักกลีบขมับส่วนใน

สรุป

ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงนั้นตั้งค่าได้ง่าย และในสถานการณ์ที่เลือกสรรแล้ว สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ทางคลินิกที่ระบบการแสดงผลแบบอื่นๆ พลาดไปได้ ดังที่เห็นในการคัดกรองอาการชักใน ICU ที่อ้างอิงด้วย Cz และในการระบุตำแหน่งจากขั้วไฟฟ้าสฟีนอยด์ในช่วงเริ่มต้นของอาการชักกลีบขมับส่วนใน แต่ผลลัพธ์ที่แสดงออกมาจะถูกกำหนดรูปร่างอย่างมากโดยตำแหน่งอ้างอิงที่เลือก และการพึ่งพากันนั้นอาจทำให้ระบุตำแหน่งผิดพลาดได้ ดังที่ปรากฏในการวิจัย CCEP แบบขั้วไฟฟ้าส่วนลึก หรืออาจพลาดการตรวจจับการชักส่วนใหญ่ไปโดยสิ้นเชิง ดังที่เห็นในการเปรียบเทียบการคัดกรองแนวไรผมด้วยจุดอ้างอิงที่หู

การเลือกจุดอ้างอิงส่วนใหญ่ที่ใช้เป็นประจำในสถานศึกษาและทางคลินิก รวมถึงการเชื่อมต่อหูทั้งสองข้างและกระดูกหลังหู ยังไม่ได้รับการเปรียบเทียบแบบเผชิญหน้ากันในการศึกษาลักษณะนี้ ความน่าเชื่อถือของพวกมันมักถูกสรุปทึกทักเอาเองมากกว่าการใช้วิธีพิสูจน์ ช่องว่างนี้มีความสำคัญต่อทุกคนที่ทำงานกับข้อมูลประสาทวิทยาศาสตร์ที่ได้มาจาก EEG ไม่ว่าจะในโรงพยาบาล ห้องปฏิบัติการวิจัย หรือในห้องเรียนที่ศึกษาสัญญาณสมองเป็นครั้งแรก

นิสัยที่มีประโยชน์ที่สุดเมื่ออ่านกราฟ EEG แบบอ้างอิงใดๆ คือการถามคำถามสองข้อก่อนที่จะตีความคลื่นลูกเดียว: ขั้วไฟฟ้าอ้างอิงคือจุดใด และกิจกรรมใดไม่ว่าจะเป็นจากสมองหรือไม่ก็ตาม ที่จุดอ้างอิงนั้นอาจกำลังส่งเข้าไปในทุกช่องสัญญาณบนหน้าแสดงผล?

เอกสารอ้างอิง

1. Dickey, A. S., Alwaki, A., Kheder, A., Willie, J. T., Drane, D. L., & Pedersen, N. P. (2022). The Referential Montage Inadequately Localizes Corticocortical Evoked Potentials in Stereoelectroencephalography. Journal of clinical neurophysiology : official publication of the American Electroencephalographic Society, 39(5), 412–418. https://doi.org/10.1097/WNP.0000000000000792

2. Otero, G. A., Aguirre, D. M., Porcayo, R., & Fernández, T. (1999). Psychological and electroencephalographic study in school children with iron deficiency. The International journal of neuroscience, 99(1-4), 113–121. https://doi.org/10.3109/00207459908994318

3. Bubrick, E. J., Dworetzky, B. A., & Bromfield, E. B. (2007). Assessment of hairline EEG as a screening tool for nonconvulsive status epilepticus. Epilepsia, 48(12), 2374–2375. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2007.01260_4.x

4. Karakis, I., Montouris, G. D., Otis, J. A., Douglass, L. M., Jonas, R., Velez-Ruiz, N., ... & Espinosa, P. S. (2010). A quick and reliable EEG montage for the detection of seizures in the critical care setting. Journal of Clinical Neurophysiology, 27(2), 100-105. https://doi.org/10.1097/wnp.0b013e3181d649e4

5. Pacia, S. V., Jung, W. J., & Devinsky, O. (1998). Localization of mesial temporal lobe seizures with sphenoidal electrodes. Journal of clinical neurophysiology, 15(3), 256-261. https://doi.org/10.1097/00004691-199805000-00010

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

การจัดระบบแสดงผลแบบอ้างอิง EEG คืออะไร?

การจัดระบบแบบอ้างอิงจะลบกระแสไฟฟ้าที่ขั้วไฟฟ้าอ้างอิงร่วมจุดเดียวออกจากค่ากระแสไฟฟ้าที่ขั้วไฟฟ้าแบบแอกทีฟแต่ละตัวบนหนังศีรษะ การลบแบบครั้งเดียวนี้เป็นตัวกำหนดขนาด แอมพลิจูด รูปร่างของคลื่น และตำแหน่งที่ปรากฏของสัญญาณสมองทุกสัญญาณที่แสดงผลออกมา

ทำไมการเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าอ้างอิงถึงทำให้ภาพการแสดงผลของ EEG เปลี่ยนแปลงไป?

สัญญาณที่แสดงผลจะเทียบเท่ากับกิจกรรมสมองภายใต้ขั้วไฟฟ้าแอกทีฟหักลบด้วยกิจกรรมใดๆ ที่เกิดขึ้น ณ ตำแหน่งอ้างอิง การเลือกเครื่องมืออ้างอิงที่แตกต่างไปจะทำให้ผลลัพธ์ของการลบเปลี่ยนไป ซึ่งจะส่งผลให้แอมพลิจูดขยับตัว รูปคลื่นบิดเบี้ยว และเปลี่ยนแหล่งกำเนิดที่แท้จริงของเหตุการณ์หนึ่งๆ ที่มองเห็นได้

ระบบการจัดแสดงแบบอ้างอิงสามารถชี้นำผิดเกี่ยวกับการต้นกำเนิดของกิจกรรมทางสมองได้หรือไม่?

ได้ ในการศึกษาโดยใช้ขั้วไฟฟ้าส่วนลึก ระบบการจัดแสดงแบบอ้างอิงทำงานได้ไม่ดีไปกว่าการสุ่มเดาเมื่อต้องจำแนกเนื้อสีเทาออกจากกิจกรรมของเนื้อสีขาว ในขณะที่ระบบแบบลาปลาเซียนสามารถระบุความแตกต่างได้ถูกต้องเป็นส่วนใหญ่ การศึกษาอื่นยังพบว่าระบบแบบอ้างอิงและแบบลาปลาเซียนชี้ความต่างของแถบความถี่และภูมิภาคหนังศีรษะที่แตกต่างกันจากชุดข้อมูลเดียวกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการจัดระบบส่งผลต่อแผนภาพภูมิประเทศเป็นอย่างมาก

การอ้างอิงที่หูข้างใดมีความน่าเชื่อถือมากกว่ากัน ระหว่างด้านเดียวกันหรือด้านตรงข้าม?

ในการตั้งค่าแป้น EEG คัดกรองตามแนวไรผมเพื่อตรวจหาอาการชักแบบไม่เกร็งกระตุก การอ้างอิงกับติ่งหูด้านเดียวกัน (ฝั่งเดียวกับตัววัด) ให้ความแม่นยำในการวินิจฉัยที่สูงกว่าการอ้างอิงกับติ่งหูในด้านตรงข้ามเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม แม้การจัดระบบด้านเดียวกันจะทำงานได้ดีกว่า แต่ก็ยังมองข้ามการตรวจพบอาการชักไปในอัตราส่วนที่สูง ทำให้ไม่มีผลลัพธ์ที่เพียงพอสำหรับการตัดภาวะดังกล่าวออกไปจากการวินิจฉัย

ระบบการแสดงผลแบบอ้างอิง Cz มีประสิทธิภาพอย่างไรในการคัดกรองอาการชักในห้อง ICU?

เมื่อใช้ Cz เป็นจุดอ้างอิงในการจัดสายผังเจ็ดขั้วไฟฟ้าแบบบีบอัด ความไวสูงสุดในการตรวจพบอาการชักมีค่ามากกว่า 90% ในการศึกษาย้อนหลัง ซึ่งมีค่าสูงกว่าตัวเลขคัดกรองแบบไรผมอ้างอิงหูอย่างมาก แต่ยังจำเป็นต้องใช้การยืนยันเชิงรุกกับประชากรกลุ่มที่ใหญ่ขึ้น ก่อนที่จะถือว่าเป็นเครื่องมือทางคลินิกที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว

เมื่อใดที่มีการค้นพบว่าระบบแสดงผลแบบอ้างอิงเผยกิจกรรมการชักที่ระบบสองขั้วพลาดไป?

ในผู้ป่วยโรคลมชักกลีบขมับส่วนใน บางครั้งระบบอ้างอิงที่เชื่อมต่อกับขั้วสฟีนอยด์แสดงกิจกรรมการชักเริ่มต้นที่ถูกจำกัดในขั้วสฟีนอยด์จุดเดียวก่อนที่ขั้ววัดบนหนังศีรษะแบบอื่นจะมีส่วนร่วม รูปแบบที่มีเฉพาะและจำกัดอยู่ในช่วงเริ่มแรกนี้ ไม่สามารถมองเห็นได้จากการจัดระบบแบบสองขั้ว และพบลักษณะนี้เฉพาะจุดเริ่มต้นที่กลีบขมับส่วนใน

เราจะจดจำสิ่งปนเปื้อนทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับจุดอ้างอิงในระบบการแสดงผลแบบอ้างอิงได้อย่างไร?

หากมีรูปแบบคลื่นที่เท่ากันหรือแทบเหมือนกันปรากฏขึ้นพร้อมๆ กันในทุกช่องสัญญาณ มีแนวโน้มว่ามันจะสะท้อนถึงสัญญาณรบกวน ณ จุดอ้างอิง มากกว่าที่จะเป็นกิจกรรมสมองที่เกิดขึ้นในวงกว้าง กิจกรรมของกล้ามเนื้อหรือการเคลื่อนไหวที่มีจังหวะตรงตำแหน่งขั้วไฟฟ้าอ้างอิงจะประทับรอยไปในทุกช่องสัญญาณให้เห็น

มีวิธีปฏิบัติใดที่ช่วยลดความเสี่ยงจากการถูกนำไปผิดทางโดยการจัดแสดงระบบอ้างอิง?

พึงระบุจุดเชื่อมขั้วอ้างอิงให้ชัดเจนก่อนตีความบันทึกข้อมูล และตรวจพิสูจน์ผลลัพธ์ภาพเทียบแบบสับเปลี่ยน เช่น การสร้างภาพแบบลาปลาเซียนหรือแบบสองขั้ว สำหรับการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงสูง ให้ยืนยันชุดผังจำลองแบบย่อเทียบกับการบันทึกมาตรฐานสูงสุดที่สมบูรณ์

ระบบการแสดงผลแบบลาปลาเซียนคืออะไร และเหตุใดถึงเป็นตัวเลือกทางเลือกที่ถูกยอมรับให้กล่าวถึง?

การจัดระบบแบบลาปลาเซียนจะคิดคำนวณกิจกรรมตรงตำแหน่งขั้วไฟฟ้าแต่ละตัวโดยเฉลี่ยเทียบกับขั้วข้างเคียงที่อยู่รายรอบ แทนที่จะเปรียบเทียบกับขั้วอ้างอิงเดี่ยวที่อยู่ห่างออกไป มีการศึกษาวิจัยมากมายยืนยันว่ามันสามารถชี้ตำแหน่งของกิจกรรมเนื้อสมองส่วนสีเทาได้อย่างแม่นยำสูงกว่า และยังแสดงข้อมูลเชิงวิเคราะห์รูปแบบภูมิประเทศที่ระบบอ้างอิงแบบทั่วไปอาจมองข้ามหรือวิเคราะห์บิดเบือนไปได้