Hệ thống 10-20 trong Điện não đồ (EEG)

Cách kỹ thuật viên điện não đồ đo da đầu để đặt điện cực

Trước khi bất kỳ điện cực nào chạm vào da, kỹ thuật viên cần xác định bằng tay bốn mốc giải phẫu trên hộp sọ. Đó là nasion, vết lõm nhỏ ở sống mũi nơi trán tiếp giáp với mũi; inion, gờ xương nhô lên ở phần đáy của hộp sọ nơi tiếp giáp với cổ; và hai điểm preauricular (trước tai), những vết lõm nhỏ nằm ngay phía trước mỗi ống tai, một ở bên trái và một ở bên phải.

Cả bốn điểm này đều có thể sờ thấy được, nghĩa là có thể tìm thấy chúng chỉ bằng cách cảm nhận xúc giác, đó là lý do tại sao hệ thống này hoạt động đáng tin cậy mà không cần bất kỳ thiết bị chẩn đoán hình ảnh nào.

Sau khi xác định được các mốc này, kỹ thuật viên sẽ đo khoảng cách từ nasion đến inion bằng thước dây mềm đặt trực tiếp dọc theo đường giữa của da đầu, men theo đường cong của đầu từ trước ra sau. Phép đo đơn lẻ này trở thành khoảng cách tham chiếu cho mọi vị trí điện cực từ trước ra sau, hoặc vị trí dọc dọc (sagittal).

Riêng biệt, khoảng cách giữa hai điểm trước tai cũng được đo, nhưng lần này thước dây đi qua đỉnh đầu (vertex), điểm cao nhất trên đỉnh đầu, vẽ một đường từ tai này sang tai kia. Phép đo thứ hai này xác định trục ngang, hay trục vành (coronal), của lưới điện cực.

Nguồn gốc và Mục đích của Hệ thống 10-20

Tên gọi “10-20” đề cập đến cách chia hai khoảng cách tham chiếu. Các hàng điện cực được giãn cách ở các khoảng cách bằng 10% hoặc 20% tổng khoảng cách đo được.

Bắt đầu từ nasion dọc theo đường giữa, vạch điện cực đầu tiên nằm ở mức 10% khoảng cách từ nasion đến inion, xác định một điểm gọi là Fpz. Từ đó, mỗi vạch tiếp theo được đặt cách thêm 20% dọc theo đường đo, đi qua các vị trí được ký hiệu là Fz, Cz, Pz, và cuối cùng đến Oz, nằm trên inion 10%.

Cộng các khoảng này lại, 10% cộng với bốn bước 20% cộng với 10% cuối cùng là bằng 100%, chiếm toàn bộ khoảng cách từ nasion đến inion. Khái niệm khoảng cách 10% rồi đến 20% tương tự cũng được áp dụng cho đường ngang chạy từ tai này sang tai kia, và sau đó một lần nữa chạy xung quanh toàn bộ chu vi đầu, tạo ra một lưới điện cực hoàn chỉnh thay vì chỉ là hai đường giao nhau.

Hiểu về Danh pháp Hệ thống 10-20 EEG

Mỗi vị trí trên lưới 10-20 được đặt tên dựa trên một chữ cái và một con số.

Chữ cái xác định vùng não chung nằm bên dưới vị trí da đầu đó, trong khi con số cho biết điện cực đó nằm cách đường giữa bao xa về phía bên trái hoặc bên phải. Số lẻ luôn nằm ở bên trái đầu, số chẵn nằm ở bên phải và chữ “z”, viết tắt của zero (số không), đánh dấu bất kỳ vị trí nào nằm trực tiếp trên đường giữa.

Cụ thể các chữ cái phân vùng như sau:

• Fp, nghĩa là frontopolar (cực trán), đánh dấu các vị trí gần trán và phần trước nhất của vùng trước trán.

• F, nghĩa là frontal (trán), bao phủ vùng thùy trán rộng hơn phía sau trán.

• C, nghĩa là central (trung tâm), nằm trên dải vỏ não liên quan đến vận động và cảm giác.

• P, nghĩa là parietal (đỉnh), bao phủ phần trên-sau của hộp sọ.

• O, nghĩa là occipital (chẩm), ở tận cùng phía sau đầu gần các vùng xử lý thị giác.

• T, nghĩa là temporal (thái dương), ở hai bên đầu phía trên tai.

• A, nghĩa là auricular (tai), đề cập đến chính các dái tai, thường được sử dụng làm các điểm tham chiếu trung tính hơn là các vị trí ghi hoạt động.

Việc áp dụng sơ đồ dán nhãn này trên toàn bộ lưới đo đạc sẽ tạo ra một dãy tiêu chuẩn gồm 21 vị trí điện cực, đây vẫn là xương sống của xét nghiệm lâm sàng EEG thường quy.

Tổng quan về Hệ thống đặt điện cực EEG 10-20

Một buổi kiểm tra EEG hiệu quả đòi hỏi phải đặt các điện cực một cách cẩn thận để đảm bảo mọi vùng da đầu đều được bao phủ thích hợp. Các vùng cần chú ý khác nhau thường sẽ quyết định tập hợp điện cực nào được ưu tiên trong suốt buổi ghi.

Hiểu rõ các nhóm cụ thể này giúp duy trì chất lượng tín hiệu cao trong suốt thời gian ghi hình.

Điện cực vùng Trán (F)

Các điện cực vùng trán được đặt ở phía trước não, thường đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện hoạt động liên kết với chức năng nhận thức cao hơn và lập kế hoạch vận động. Bằng cách đặt các cảm biến này một cách chính xác, các bác sĩ lâm sàng có thể theo dõi các mô hình liên quan đến các trạng thái có ý thức khác nhau và các bất thường về sinh lý thần kinh tiềm ẩn. Những vị trí này rất cần thiết để đo lường chức năng thùy trán trong nhiều tình huống chẩn đoán khác nhau.

Điện cực vùng Thái Dương (T)

Các vị trí thái dương được đặt dọc theo hai bên đầu, bao phủ các vùng quan trọng đối với việc xử lý ngôn ngữ, trí nhớ và điều hòa cảm xúc. Vì các vùng này nằm gần nền sọ nên việc đặt chính xác là cần thiết để tránh các hiện tượng nhiễu cơ từ hàm hoặc cổ. Việc định vị chính xác này là cốt lõi để kiểm tra các dấu hiệu điện thế của thùy thái dương.

Điện cực vùng Đỉnh (P)

Các cảm biến vùng đỉnh nằm ở phía trên và hai bên da đầu, phía sau rãnh trung tâm, tập trung vào việc tích hợp cảm giác và nhận thức không gian. Các điện cực này thường tương tác với các đạo trình xung quanh để cung cấp cái nhìn rộng hơn về sự liên lạc giữa các vùng chức năng não khác nhau. Việc đảm bảo chúng được đặt theo các khoảng tỷ lệ phần trăm sẽ duy trì tính toàn vẹn về không gian so với các đạo trình trán và chẩm.

Điện cực vùng Chẩm (O)

Các đạo trình chẩm bao gồm các điện cực được đặt ở tận cùng phía sau da đầu, phía trên các trung tâm xử lý thị giác. Các nút này cực kỳ nhạy cảm với các kích thích thị giác và việc mở hoặc nhắm mắt, nơi tạo ra các nhịp alpha đặc trưng. Việc đo đạc thích hợp để đảm bảo các điện cực này nằm trên inion 10% là rất quan trọng để đánh giá chính xác hoạt động của vỏ não thị giác.

Tại sao Hệ thống 10-20 là Nền tảng của Mọi Sơ đồ Đọc EEG và Phương pháp Bản đồ hóa Nâng cao

Một khi 21 vị trí tiêu chuẩn đã được đánh dấu, các kỹ thuật viên điện não đồ lâm sàng sẽ chọn các tập hợp con của chúng để xây dựng cái gọi là "sơ đồ đọc" (montage), đây chỉ đơn giản là một chế độ xem có tổ chức các tín hiệu điện truyền đến từ một nhóm điện cực đã chọn.

Các sơ đồ đọc EEG khác nhau được lựa chọn tùy thuộc vào những gì bác sĩ lâm sàng đang cố gắng quan sát, nhưng mỗi sơ đồ trong số đó đều được xây dựng dựa trên cùng một lưới 10-20 nền tảng. Nền tảng chung đó là thứ đảm bảo rằng một kỹ thuật viên ở bệnh viện này và một nhà nghiên cứu ở quốc gia khác đang lấy mẫu cùng một vùng giải phẫu chung, bất kể sự khác biệt về kích thước hay hình dạng đầu giữa các bệnh nhân tương ứng của họ.

Lưới 10-20 cũng đóng vai trò là lớp cơ sở cho các hệ thống định vị chi tiết hơn nhiều được sử dụng khi yêu cầu độ phân giải không gian cao hơn, chẳng hạn như trong các môi trường nghiên cứu tập trung vào việc xác định nguồn tín hiệu. Hệ thống 10-10 chia nhỏ lưới ban đầu sâu hơn để tạo ra 81 vị trí điện cực thay vì 21, và hệ thống 10-5 mở rộng việc chia nhỏ này hơn nữa, tạo ra hơn 300 vị trí có thể có.

Bất chấp việc tăng mật độ này, cả hai hệ thống mở rộng này vẫn bám chặt vào cùng một logic dựa trên tỷ lệ phần trăm ban đầu, điều đó có nghĩa là một nhà nghiên cứu ngày nay vẫn có thể liên hệ một điện cực hệ thống 10-5 với hàng thập kỷ tài liệu lâm sàng được xây dựng hoàn toàn trên mảng 10-20 cũ hơn, đơn giản hơn.

Hệ thống khung tọa độ tương tự này cũng đã trở thành phương pháp định vị mặc định trong các kỹ thuật kích thích não không xâm lấn, bao gồm kích thích từ trường xuyên sọ (TMS) và kích thích dòng điện một chiều xuyên sọ (tDCS). Trong các quy trình này, các mốc 10-20 được sử dụng để quyết định nơi đặt cuộn dây kích thích hoặc miếng điện cực ở phía ngoài đầu, nhằm gây ảnh hưởng đến hoạt động ở một vùng vỏ não cụ thể bên dưới vị trí da đầu đó.

Các Bằng chứng Nói gì về Giới hạn của Việc Định vị Dựa trên Da đầu

Người ta thường cho rằng hệ thống 10-20 cung cấp một sự tương ứng gần như một-một giữa một điểm được đánh dấu trên da đầu và một nếp gấp vỏ não cụ thể bên dưới nó, và độ chính xác này rất dễ đạt được chỉ sau thời gian đào tạo ngắn. Các nghiên cứu hiện có lại đưa ra một bức tranh thực tế hơn.

Một nghiên cứu năm 2019 của Rick và cộng sự đã xem xét mức độ tin cậy của những người mới bắt đầu trong việc xác định vị trí C3 and C4, các vị trí 10-20 tiêu chuẩn được sử dụng để ước tính vỏ não vận động sơ cấp cho tDCS. Hai người đo, mỗi người được hướng dẫn hai giờ bởi một kỹ thuật viên chẩn đoán thần kinh có chứng chỉ, đã tiến hành đo các điểm này trên 25 người trưởng thành tham gia.

Độ tin cậy giữa những người đo và trong cùng một người đo thu được, tính bằng hệ số tương quan nội lớp, chỉ ở mức "thấp đến trung bình". Khoảng cách tuyệt đối giữa các điểm được đánh dấu, dù so sánh giữa hai người đo khác nhau hay cùng một người đo vào hai ngày khác nhau, vẫn ở dưới mức 1,0 centimet.

Điều đó có vẻ như không đáng kể, nhưng các tác giả của nghiên cứu đặc biệt cảnh báo rằng ngay cả một sự sai lệch dưới một centimet cũng có thể mang lại hệ quả lâm sàng đáng kể ở những nhóm đối tượng có cấu trúc não bị thay đổi do tổn thương hoặc do những thay đổi giải phẫu khác. Một sai số vô hại ở một tình nguyện viên khỏe mạnh không có nghĩa là nó cũng tự động vô hại ở một bệnh nhân đột quỵ đang trải qua liệu pháp kích thích nhắm mục tiêu.

Hơn nữa, một nghiên cứu riêng biệt của Kakisaka và cộng sự chỉ ra một loại hạn chế khác. Các nhà nghiên cứu đã so sánh điện não đồ da đầu, được ghi lại bằng cách đặt 10-20 tiêu chuẩn cùng một vài điện cực thái dương bổ sung, với phương pháp đo từ não đồ (MEG) và phương pháp ghi nội sọ được lấy trực tiếp từ bên trong não, vốn được coi là tiêu chuẩn vàng để phát hiện hoạt động co giật.

Ở một bệnh nhân bị bệnh động kinh có nguồn gốc từ vỏ não thái dương bên, EEG da đầu phát hiện hoàn toàn 0% số đợt phóng điện nhọn (spikes) mà bản ghi nội sọ đã xác nhận là có tồn tại, trong khi MEG phát hiện 55%. Lời giải thích bắt nguồn từ chính hướng của nguồn điện: các đợt phóng điện nhọn được tạo ra bởi một nguồn định hướng gần như tiếp tuyến, hoặc lệch sang một bên so với bề mặt da đầu, một hình học mà các điện cực da đầu rất khó bắt được.

Ở một bệnh nhân thứ hai, có bệnh động kinh bắt nguồn từ thùy đảo, một vùng nằm sâu hơn bên trong não, độ nhạy của EEG da đầu đạt 44% trong khi MEG đạt 83%. Những con số này cho thấy ngay cả một sơ đồ đọc 10-20 được áp dụng hoàn hảo vẫn có thể bỏ sót hoạt động điện thực sự, không phải do lỗi đo lường, mà do hướng vật lý mà tín hiệu truyền đi so với da đầu.

Tổng hợp lại, những phát hiện này hướng đến một kết luận nhất quán. Hệ thống 10-20 là một ngôn ngữ chung cực kỳ hữu ích cho sinh lý học điện, nhưng nó chưa bao giờ được thiết kế để đảm bảo độ chính xác của vỏ não ở mức milimet hoặc độ nhạy đồng nhất đối với mọi nguồn tín hiệu có thể có. Sức mạnh của nó nằm ở tính tái lập và khả năng so sánh giữa các phòng thí nghiệm và nghiên cứu, chứ không phải đóng vai trò thay thế cho phương pháp chẩn đoán hình ảnh não được cá nhân hóa khi mức độ chính xác đó thực sự cần thiết.

Tại sao Hệ thống EEG 10-20 lại Quan trọng trong Thực hành Lâm sàng

Hệ thống 10-20 đóng vai trò là ngôn ngữ chung cho các bác sĩ thần kinh và các nhà nghiên cứu trên toàn cầu. Vì hệ thống dựa trên tính tỷ lệ về mặt giải phẫu, các bác sĩ lâm sàng có thể lặp lại một cách đáng tin cậy nghiên cứu trên cùng một bệnh nhân vài tuần hoặc vài tháng sau đó để theo dõi các thay đổi. Sự nhất quán theo thời gian này là cần thiết để theo dõi tiến trình của các tình trạng thần kinh hoặc đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị dài hạn mà không bị cản trở bởi các sai lệch về không gian.

Ngoài việc tái lập đơn giản, cấu trúc này cho phép áp dụng các sơ đồ toán học nâng cao dựa trên các vị trí điện cực được tiêu chuẩn hóa. Khi dữ liệu được thu thập thông qua hệ thống nghiêm ngặt này, các nhà phân tích có thể chuyển đổi tín hiệu thành các góc nhìn khác nhau, chẳng hạn như sơ đồ đọc EEG Laplacian, để tập trung vào mật độ dòng điện cục bộ thay vì điện thế toàn cục. Tính linh hoạt này cho phép một bản ghi tiêu chuẩn duy nhất mang lại nhiều Insight tùy thuộc vào câu hỏi nghiên cứu cụ thể hoặc mục tiêu chẩn đoán.

Hơn nữa, hệ thống tạo điều kiện thuận lợi cho việc biên soạn các cơ sở dữ liệu định mức, điều thiết yếu để xác định các mô hình não điện bất thường. Bằng cách so sánh một nghiên cứu cá nhân với một tiêu chuẩn dân số được chọn lọc kỹ lưỡng, các đội ngũ y tế có thể phân biệt các dấu hiệu thần kinh chính với các hiện tượng nhiễu.

Kết luận

Hệ thống 10-20 vẫn là một khung tham chiếu không thể thiếu trong bối cảnh chẩn đoán, cung cấp cấu trúc cần thiết cho việc đo lường hoạt động não chính xác và có thể tái lập trong khoa học thần kinh. Bằng cách tuân thủ các khoảng tiêu chuẩn này, các bác sĩ thực hành đảm bảo rằng dữ liệu có thể so sánh được giữa các phiên đo và các cá nhân, thu hẹp khoảng cách giữa các dấu hiệu sinh học thô và các Insight lâm sàng rõ ràng.

Tài liệu tham khảo

1. Rich, T. L., & Gillick, B. T. (2019). Đặt điện cực trong kích thích dòng điện một chiều xuyên sọ—độ tin cậy trong việc xác định C3/C4 như thế nào?. 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). Vị trí đặt cuộn dây kích thích từ trường xuyên sọ tối ưu để nhắm mục tiêu vỏ não trước trán lưng bên sử dụng hệ thống định vị thần kinh được hướng dẫn bằng hình ảnh cộng hưởng từ mới (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). Độ nhạy của điện não đồ 10-20 da đầu và đo từ não đồ. Epileptic disorders, 15(1), 27-31. https://doi.org/10.1684/epd.2013.0554

Các câu hỏi thường gặp

Hệ thống 10-20 quốc tế là gì?

Hệ thống 10-20 quốc tế là một phương pháp tiêu chuẩn hóa được sử dụng để đặt các điện cực EEG trên da đầu sao cho các vị trí của chúng nhất quán giữa những người khác nhau và giữa các buổi ghi khác nhau. Nó sử dụng các phép đo tỷ lệ giữa các mốc hộp sọ cố định để tạo ra một lưới có thể mở rộng quy mô, đảm bảo rằng cùng một vùng não bên dưới được lấy mẫu bất kể kích thước hay hình dạng đầu.

Các vị trí đặt điện cực được xác định như thế nào với hệ thống 10-20?

Đầu tiên, kỹ thuật viên xác định bốn mốc sờ thấy được: nasion, inion và hai điểm preauricular (trước tai). Khoảng cách giữa các mốc này dọc theo đường giữa và giữa hai tai được đo bằng thước dây mềm, và sau đó các hàng điện cực được đánh dấu ở các khoảng cách bằng 10% hoặc 20% các khoảng cách tổng này.

Các chữ cái và con số trong nhãn điện cực có nghĩa là gì?

Chữ cái trong nhãn chỉ vùng não rộng lớn bên dưới vị trí da đầu đó (ví dụ, F cho vùng trán, C cho vùng trung tâm, O cho vùng chẩm). Con số cho biết điện cực nằm cách đường giữa bao xa về bên trái hoặc bên phải, với số lẻ ở bên trái, số chẵn ở bên phải và chữ 'z' (zero) biểu thị đường giữa.

Tại sao hệ thống 10-20 lại cần thiết để so sánh EEG?

Bởi vì mọi phòng thí nghiệm đều tuân theo các quy tắc đo lường giống hệt nhau, các bản ghi từ các cá nhân khác nhau hoặc từ cùng một người vào các ngày khác nhau sẽ lấy mẫu các vùng vỏ não chung giống nhau. Tính tái lập này là thứ cho phép các bác sĩ lâm sàng và nhà nghiên cứu so sánh các phát hiện một cách đáng tin cậy.

Hệ thống 10-20 hỗ trợ kích thích não không xâm lấn như thế nào?

Các kỹ thuật như kích thích từ trường xuyên sọ (TMS) và kích thích dòng điện một chiều xuyên sọ (tDCS) sử dụng các mốc 10-20 để định vị các cuộn dây hoặc các miếng điện cực trên các mục tiêu não gần đúng. Ví dụ, vị trí C3 hoặc C4 thường được sử dụng theo quy ước để kích thích vỏ não vận động, trong khi F3 hoặc F5 có thể nhắm mục tiêu vào vỏ não trước trán lưng bên.

Một số hạn chế đã biết của hệ thống 10-20 là gì?

Độ chính xác đo lường phụ thuộc vào quá trình đào tạo của người thực hiện đo, và ngay cả những sai số nhỏ trong việc đặt điện cực cũng có thể ảnh hưởng lớn khi giải phẫu não bị thay đổi do chấn thương hoặc bệnh lý. Ngoài ra, điện cực da đầu có thể bỏ sót các tín hiệu điện truyền theo chiều ngang hoặc bắt nguồn sâu bên trong não, đơn giản là vì hướng lan truyền của tín hiệu.

Hệ thống 10-10 và 10-5 là gì?

Đây là các phần mở rộng dày đặc hơn của lưới 10-20 ban đầu cho các tình huống đòi hỏi độ phân giải không gian cao hơn. Hệ thống 10-10 chia nhỏ các vị trí ban đầu để tạo ra 81 vị trí điện cực, trong khi hệ thống 10-5 tinh chỉnh điều này hơn nữa lên đến hơn 300 vị trí, cả hai đều dựa trên cùng một logic tỷ lệ phần trăm ban đầu.

Hệ thống 10-20 có đủ chính xác cho mọi nhu cầu nhắm mục tiêu não không?

Hệ thống đảm bảo việc đặt nhất quán giữa các đối tượng khác nhau nhưng không cung cấp sự tương ứng ở mức độ milimet đối với từng nếp gấp vỏ não cá nhân. Khi việc nhắm mục tiêu chính xác là cực kỳ quan trọng, hệ thống định vị thần kinh được hướng dẫn bằng MRI mang lại độ chính xác cao hơn, mặc dù khung tham chiếu 10-20 vẫn là tiêu chuẩn khi các công cụ như vậy không khả dụng.