腦電圖中的 10-20 系統

EEG 技術人員如何測量頭皮以進行電極放置

在任何電極接觸皮膚之前，需要手動定位顱骨上的四個標記。這些是鼻根（nasion），即額頭與鼻子相交處鼻樑上的小凹陷；枕外隆凸（inion），即顱骨底部與頸部相交處感覺到的骨性突起；以及兩個耳前點，即每個外耳道正前方的小凹陷，一左一右。

這四個點都是可觸及的，這意味著僅靠觸摸即可找到它們，這就是為什麼該系統在沒有任何成像設備的情況下也能可靠地運作。

一旦確定了這些標記，技術人員就會使用直接沿頭皮中線放置的皮尺測量從鼻根到枕外隆凸的距離，從前到後追踪頭部的曲線。這單一測量值成為每個前後（即矢狀）電極位置的參考距離。

另外，還要測量兩個耳前點之間的距離，但這一次皮尺要穿過頂點（vertex，即頭頂的最高點），畫一條從一隻耳朵到另一隻耳朵的線。這第二次測量定義了網格的水平（即冠狀）軸。

10-20 系統的起源和目的

名稱「10-20」是指兩個參考距離是如何被劃分的。電極排之間的間隔等於總測量距離的 10% 或 20%。

從沿中線的鼻根開始，第一個電極標記位於鼻根至枕外隆凸距離的 10% 處，此位置稱為 Fpz。從那裡開始，每個隨後的標記都沿著線進一步放置 20%，依次經過標記為 Fz、Cz、Pz 的位置，最後到達位於枕外隆凸上方 10% 的 Oz。

將這些相加，10% 加上四個 20% 的步驟，再加上最後的 10%，總計為 100%，佔了整個鼻根到枕外隆凸的距離。同樣的「先 10% 後 20% 間隔」的邏輯也應用於雙耳之間的橫向線，然後再次應用於頭部的整個周長，從而構建出一個完整的網格，而不僅僅是兩條相交的線。

理解 EEG 10-20 系統命名法

10-20 網格上的每個位置都有一個由字母和數字組成的名稱。

字母識別位於該頭皮位置下方的通用大腦區域，而數字則表示該電極位於中線偏左或偏右多遠。單數總是落在頭部的左側，雙數落在右側，而代表零的字母「z」則標記直接位於中線上的任何位置。

區域字母細分如下：

• Fp：代表額極（frontopolar），標記靠近前額和前額葉區域最前部的部位。

• F：代表額葉（frontal），覆蓋前額後方更廣泛的額葉區域。

• C：代表中央（central），位於與運動和感覺相關的皮質帶上方。

• P：代表頂葉（parietal），覆蓋顱骨的中後部。

• O：代表枕葉（occipital），位於靠近視覺處理區域的頭部最深處。

• T：代表顳葉（temporal），位於雙耳上方的頭側部。

• A：代表耳（auricular），指耳垂本身，其經常被用作中性參考點，而不是主動記錄部位。

在整個測量網格中應用這種標記方案，可以產生包含 21 個電極部位的標準陣列，這仍然是常規臨床 EEG 的骨幹。

EEG 電極放置 10 20 系統概述

有效的 EEG 檢查需要仔細放置電極，以確保頭皮的每個區域都得到適當的覆蓋。不同的感興趣區域通常會決定在檢測期間優先考慮哪些電極子集。

了解這些特定的群組有助於在整個記錄期間保持高信號質量。

額葉 (F) 電極

額葉電極定位在前腦上方，通常在檢測與高級認知功能和運動規劃相關的活動中發揮關鍵作用。通過正確放置這些感應器，臨床醫生可以監測與各種意識狀態和潛在神經生理異常相關的模式。這些部位對於在許多不同診斷情景中測量額葉功能至關重要。

顳葉 (T) 電極

顳葉部位沿著頭部兩側放置，覆蓋對於語言處理、記憶和情緒調節至關重要的區域。因為這些區域位於顱底附近，所以需要適當的放置以避免來自頜部或頸部的肌肉偽影。這種精確的定位對於檢查顳葉電信號特徵至關重要。

頂葉 (P) 電極

頂葉感應器位於頭皮的頂部和兩側，在中央溝後方，專注於感覺整合和空間意識。這些電極通常與周圍的導聯相互作用，以提供不同大腦功能區域之間通訊的更廣泛視角。確保按照基於百分比的間隔放置這些電極，可以保持相對於額葉和枕葉導聯的空間完整性。

枕葉 (O) 電極

枕葉導聯由放置在頭皮最深處、視覺處理中心上方的電極組成。這些節點對視覺刺激和眼睛的睜閉高度敏感，睜閉眼會產生特徵性的 alpha 節律。確保這些電極在枕外隆凸上方 10% 處的正確測量，對於準確評估枕葉皮質活動至關重要。

為什麼 10-20 系統是每種 EEG 導聯法和進階導聯定位方法的基礎

一旦標記了 21 個標準部位，臨床 EEG 技術人員就會選擇它們的子集來構建所謂的「導聯法（montage）」，這只是來自選定電極組的電信號的組織視圖。

根據臨床醫生試圖觀察的內容選擇不同的 EEG 導聯法，但它們中的每一個都源自相同的基礎 10-20 網格。這一共享基礎保證了一個醫院的技術人員和另一個國家的研究人員正在對相同的大致解剖區域進行採樣，而不管他們各自患者之間頭部大小或形狀的差異。

當需要更高的空間分辨率時（例如在專注於精確定位信號源的研究環境中），10-20 網格還可以用作更詳細定位系統的基礎層。10-10 系統進一步細分原始網格以產生 81 個電極位置而不是 21 個，而 10-5 系統進一步擴展了這種細分，產生了 300 多個可能的位置。

儘管增加了密度，但這兩個擴展系統仍然錨定在同一個原始的、基於百分比的邏輯上，這意味著現在的研究人員仍然可以將 10-5 系統電極與數十年來完全建立在較舊、較簡單的 10-20 陣列之上的臨床文獻聯繫起來。

相同的坐標框架也已成為非侵入性大腦刺激技術中的默認標定方法，包括經顱磁刺激 (TMS) 和經顱直流電刺激 (tDCS)。在這些程序中，10-20 標記用於決定在頭部外部物理放置刺激線圈或電極貼片的位置，旨在影響該頭皮位置下方特定皮質區域的活動。

關於基於頭皮定位限制的證據

人們通常認為，10-20 系統在標記的頭皮點與其下方的特定皮質褶皺之間提供了接近一對一的對應關係，並且在簡短的培訓後很容易達到這種精確度。現有的研究提供了更為審慎的解讀。

Rick 等人 2019 年的一項研究檢驗了新手評估者定位 C3 和 C4 的可靠性，C3 和 C4 是用於模擬 tDCS 初級運動皮質的標準 10-20 部位。兩名評估者在接受了註冊神經診斷技術人員兩小時的指導後，測量了 25 名成年參與者的這些點。

使用組內相關係數計算得出的評估者間和評估者內可靠性僅為「低至一般」。無論是比較兩個不同的評估者，還是比較同一評估者在兩個不同日子的測量結果，標記點之間的絕對距離都保持在 1.0 厘米以下。

這聽起來可能微不足道，但該研究的作者特別提醒，在因病變或其他解剖學變化而改變了大腦結構的人群中，即使是小於一厘米的偏差也可能具有臨床影響。在健康志願者中無害的誤差範圍，在接受靶向刺激治療的腦卒中患者中並不自動無害。

此外，Kakisaka et al. 的一項獨立研究提出了另一種局限性。研究人員將使用標準 10-20 放置和幾個附加顳葉電極記錄的頭皮 EEG，與腦磁圖 (MEG) 以及直接在腦內部進行的顱內記錄（作為檢測癲癇發作活動的金標準）進行了比較。

在一位癲癇源於外側顳葉皮質的患者中，頭皮 EEG 檢測到的棘波比例為零，而顱內記錄確認這些棘波是存在的，而 MEG 檢測到了 55%。其原因可追溯到電信號源本身的朝向：棘波是由一個幾乎與頭皮表面切線（即橫向）朝向的信號源產生的，這種幾何結構是頭皮電極不適合採集的。

在第二位癲癇源於島葉（大腦深處的一個區域）的患者中，頭皮 EEG 的敏感度達到了 44%，而 MEG 達到了 83%。這些數據表明，即使是應用得完美無缺的 10-20 導聯法，仍然可能會漏掉真實的電活動，這不是因為測量誤差，而是因為信號相對於頭皮發生傳播的物理方向。

綜合來看，這些發現指向一個一致的結論。10-20 系統是電生理學中極其有用的通用語言，但它從未被設計成用來保證毫米級的皮質精確度，或對每個可能的信號源保證均勻的敏感度。它的優勢在於跨實驗室和研究的可重複性和可比性，而不是在實際需要這種精度水平時，作為個體化大腦成像的替代品。

為什麼 10-20 系統 EEG 在臨床实践中至關重要

10-20 系統是全球神經學家和研究人員的通用語言。因為它依賴於解剖學的比例性，臨床醫生可以在數週或數月後對同一患者可靠地重複研究以監測變化。這種時間上的一致性對於追蹤神經系統疾病的進展或評估長期治療的療效至關重要，而不會受到空間差異的干擾。

除了簡單的複製之外，這種架構還允許應用依賴於標準化電極位置的進階數學導聯。當通過這個嚴格的系統收集數據時，分析人員可以將信號轉換為不同的視角（例如 Laplacian Montage EEG），以專注於局部電流密度而不是全局電位。這種多功能性允許根據特定的研究問題或診斷目標，從單一標準記錄中產生多種 Insight。

此外，該系統有助於建立常模數據庫，這對於識別異常的腦電活動模式至關重要。通過將個體研究與整理好的群體標準進行比較，醫療團隊可以區分主要的神經特徵與噪聲。

結論

10-20 系統仍然是診斷領域不可或缺的框架，為神經科學中準確且可重複的腦活動測量提供了所需的結構。通過遵循這些標準化間隔，從業人員可以確保各個檢測和個人之間的數據具有可比性，從而架起原始生物學特徵與清晰臨床 Insight 之間的橋樑。

參考文獻

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

常見問題

什麼是國際 10-20 系統？

國際 10-20 系統是在頭皮上放置 EEG 電極的標準化方法，以便其位置在不同的人和記錄檢測中保持一致。它使用固定的顱骨標記之間的比例測量來創建一個可擴展的網格，確保無論頭部大小或形狀如何，都能對相同的大腦底層區域進行採樣。

如何使用 10-20 系統確定電極位置？

技術人員首先定位四個可觸及的標記：鼻根、枕外隆凸和兩個耳前點。用皮尺測量這些標記之間沿中線以及雙耳之間的距離，然後以這些總距離的 10% 或 20% 的間隔標記電極排。

電極標籤中的字母和數字代表什麼意思？

標籤中的字母表示該頭皮位置下方的大致腦區（例如，F 代表額葉，C 代表中央，O 代表枕葉）。數字表示電極偏離中線左側或右側有多遠，奇數在左側，偶數在右側，而「z」（zero）標記中線。

為什麼 10-20 系統對於 EEG 比較至關重要？

因為每個實驗室都遵循相同的測量規則，來自不同個體或同一個人在不同日子的記錄都會對相同的大致皮質區域進行採樣。這種可重複性正是臨床醫生和研究人員能夠可靠比較研究結果的原因。

10-20 系統如何支持非侵入性腦部刺激？

經顱磁刺激 (TMS) 和經顱直流電刺激 (tDCS) 等技術使用 10-20 標記將線圈或電極放置在近似的大腦靶標上方。例如，常規使用部位 C3 或 C4 來刺激運動皮質，而 F3 或 F5 則可能靶向背外側前額葉皮質。

10-20 系統有哪些已知的侷限性？

測量精度取決於評估者的培訓，甚至當大腦解剖結構因受傷或疾病而改變時，微小的放置誤差也會產生影響。此外，頭皮電極可能會漏掉向側面傳播或源自大腦深處的電信號，這僅僅是由於信號傳播的方向所致。

什麼是 10-10 和 10-5 系統？

在需要更高空間分辨率的情況下，這些是原始 10-20 網格的更密集擴展。10-10 系統進一步細分原始部位以產生 81 個電極位置，而 10-5 系統將其進一步細化至 300 多個位置，兩者都仍然基於相同的比例邏輯。

10-20 系統的精確度是否足以滿足所有大腦靶向需求？

該系統確保了受試者之間一致的放置，但不能提供與個人皮質褶皺毫米級的對應。當精確靶向至關重要時，MRI 引導的神經導航可提供更高的精度，儘管在沒有此類工具的情況下，10-20 框架仍然是標準。