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腦電圖

解讀大腦的電信號語言

與 Emotiv 一起學習腦電圖學的原理。
我們解釋如何從頭皮記錄電活動,如何處理這些記錄,以及研究人員使用它們來研究大腦的方法。

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腦電圖介紹

腦電圖(Electroencephalography)是即時觀察腦部活動最成熟的方法之一。它測量由大量神經元產生的電變化模式,使得能夠以極高的時間精確度研究整個大腦的功能變化。

什麼形塑了腦電波記錄

該設備決定了如何在研究、臨床和日常環境中舒適、可靠和高效地捕捉腦活動。

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蒙太奇決定了如何在頭皮上參考電位,有效地改變了我們觀察區域性大腦活動和連結的視角。

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用於研究大腦狀態和反應的結構化記錄方法,包括任務設計、靜息狀態範式和標準化的獲取程序。

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是否曾經想過你的腦袋裡正在發生什麼?你的大腦是一個繁忙的地方,不斷發送電信號。

腦電圖(EEG)是一種窺視該活動的方法。可以把它想像成在傾聽大腦的電波喋喋不休。這項測試可以幫助醫生了解你的大腦如何運作,尤其是在可能有異常情況發生時。

我們將介紹什麼是腦電圖、為什麼你可能需要一個,以及整個過程是什麼樣的。

什麼是腦電圖(EEG)?

腦電圖,或 EEG,是一種觀察大腦內部電活動的方法。把你的腦細胞想像成持續彼此傳送微小電訊號。這些訊號就是你的大腦如何溝通並控制你所做一切的方式。


什麼是 EEG 裝置?

EEG 裝置本質上就是用來擷取那些腦部訊號的工具。其核心組成包括一組電極和連接到記錄機的放大器。

電極是小型、通常為金屬圓片的裝置,會貼附在你的頭皮上。它們就像小天線一樣,接收由腦細胞產生的微弱電活動。這些訊號接著會透過導線送到放大器,將其增強,方便後續記錄。

記錄機在現今通常是一台電腦,之後會把這些被放大的訊號顯示成螢幕上的波浪狀線條,或將其列印出來。這些波浪狀線條就是我們所說的腦波。


EEG 電極有哪些不同類型?

電極的放置方式有幾種,但它們都服務於同一個目的:擷取腦部活動。

常規 EEG 最常見的類型是 表面電極。這些通常是小型金屬圓片,多半由銀或錫製成,會使用特殊的導電膏或膠固定在頭皮上。它們是非侵入性的,也就是說不會放到皮膚底下。

對於更專門且具侵入性的 EEG,也有 顱內電極。這些電極可直接放在大腦表面上(硬膜外或硬膜下電極),甚至插入腦組織本身(深部電極)。它們只會在非常特定的情況下使用,通常是當某人因其他原因已經接受腦部手術時,因為這需要侵入性處置。

電極類型的選擇取決於所要回答的具體診斷問題,以及所需的細節程度。


EEG 裝置如何運作?

一切都從你大腦的電活動開始。你的神經元透過電脈衝進行溝通。當大量神經元以同步的方式一起放電時,就會產生可在頭皮上偵測到的電場。

EEG 機器會使用成對電極,測量你頭皮不同位置之間的 電位差。想像在頭上放兩個小麥克風;每個麥克風都會接收到略有不同的聲音。同樣地,每一對電極也會接收到大腦特定區域的電訊號。

機器會放大這些極小的訊號——它們以微伏為單位測量,也就是伏特的百萬分之一——並隨時間記錄下來。最後的記錄會顯示腦波的模式,而這些模式會因你是清醒、睡眠中,或正經歷某些腦部事件而有所不同。

這些腦波的型態與頻率,能提供關於你整體腦功能的重要資訊。


大腦的電活動是由什麼引起的?

EEG 所記錄到的電活動,主要來自大量神經元的同步放電,特別是大腦皮質中的錐體細胞。這些神經元在溝通時會產生微小的電位。

當許多神經元同時放電時,它們合併後的電輸出就會強到足以被放置在頭皮上的電極偵測到。這種活動並非隨機;它常以節律性的模式出現,並依其頻率(以赫茲或每秒週期數測量)與振幅(波的高度)分類。

不同的意識狀態與腦部活動,會對應到不同的腦波模式。例如,當你清醒且警覺時,通常會有較快、振幅較低的波(β 波);而在深度睡眠時,則會出現較慢、振幅較高的波(δ 波)。

異常的電活動,例如癲癇中所見到的情況,可能表現為突然、異常的尖峰或銳波,疊加在正常的背景節律上。


什麼是 EEG 檢查

EEG 是一種非侵入性的醫學檢查,可直接記錄大腦的電訊號,以毫秒級精度辨識功能與時間模式。它是一種高速診斷工具,透過頭皮感測器測量大腦的「電活動雜訊」,相較於其他影像方法,提供更容易取得且更具時間敏感性的替代方案。


MEG 與 EEG

雖然磁腦圖(MEG)和腦電圖都能量測腦部活動,但它們的方式根本不同。

EEG 會記錄由神經元同步活動所產生的電場。你可以把它想像成直接聆聽電活動雜訊。另一方面,MEG 則量測由相同電流產生的極微弱磁場。

這就像偵測那些雜訊所造成的磁性漣漪。因為磁場較不會像電場那樣受到顱骨與頭皮的干擾,MEG 有時能提供更精確的空間資訊,說明大腦中哪裡正在發生活動。

然而,EEG 設備通常比 MEG 系統更容易取得,也更便宜,因此在臨床環境中更廣泛使用。


EEG 與 EKG 的差異

EEG 很容易與 EKG(心電圖)混淆,但它們測量的是完全不同器官的活動。

如前所述,EEG 監測的是大腦的電活動,用來尋找能反映腦功能或功能異常的模式。然而,EKG 記錄的是心臟的電活動。它用來偵測心律問題及其他心臟相關問題。

EEG 的電極會放置在頭皮上,而 EKG 的電極通常則貼在胸部、手臂與腿部。兩者都是使用電極擷取電訊號的非侵入性檢查,但目標不同:一個是大腦,另一個是心臟。


EEG 與 fMRI 的差異

功能性磁振造影(fMRI)也是另一種腦部影像技術,但它是間接測量腦部活動。fMRI 不像 EEG 那樣偵測電訊號,而是追蹤血流與血氧濃度的變化。其概念是:當大腦某個區域更活躍時,就需要更多氧氣,進而導致該區域的血流增加。

fMRI 具有極佳的空間解析度,也就是說它能非常精確地指出腦部活動的位置。然而,與 EEG 相比,它的時間解析度較差。

EEG 可在毫秒內偵測到腦部活動的變化,提供神經事件時間上的高度細節。由於 fMRI 依賴血流變化,因此速度慢得多,通常是以秒為單位量測活動。所以,fMRI 很適合看活動發生在哪裡,而 EEG 則擅長顯示它是何時發生的。


EEG 與 EMG 的差異

雖然兩種檢查都會量測身體中的電活動,但 EEG 著重於大腦,而 EMG(肌電圖)則評估肌肉與控制肌肉的神經細胞健康狀況。 EEG 使用位於頭皮上的感測器來偵測腦波模式;相較之下,EMG 會在皮膚上放置小感測器,或將細針插入肌肉組織,以記錄休息與收縮時的活動。

這些檢查用途不同。醫師可能會安排 EEG 來調查癲癇發作或睡眠問題,但如果病人出現像是肌肉無力、麻木或抽筋等症狀,且懷疑是神經或肌肉疾病,他們就會要求做 EMG。


為什麼要進行 EEG 檢查?

EEG 是一種診斷工具,可幫助醫師與神經科學家了解大腦內部正在發生什麼。這項檢查在幾個關鍵方面特別有用:


EEG 可以診斷哪些神經系統疾病?

EEG 的主要用途之一,是幫助診斷各種神經系統疾病 因為當情況不太對勁時,大腦活動可能會明顯改變,EEG 就能捕捉到這些差異。它特別有助於辨識與異常電活動相關的問題。

  • 癲癇與癲癇發作: 這或許是 EEG 最廣為人知的應用。在癲癇發作期間,大腦活動往往會劇烈改變,而 EEG 可以記錄這些變化。即使在發作之間,也常可看到異常的電模式,有時稱為癲癇樣放電,讓醫師能獲得關於發作可能性的線索。

  • 睡眠障礙: EEG 是睡眠檢查(多項睡眠生理檢查)的重要部分。它們可幫助醫師區分不同睡眠階段,並透過觀察睡眠中的腦電模式,辨識像是失眠、猝睡症或睡眠呼吸中止症等疾病。

  • 腦部損傷與發炎: EEG 可在受傷後評估大腦的整體功能,例如腦震盪或中風之後,或在腦部腫脹(腦炎)的情況下。腦波的明顯改變可反映問題的嚴重程度。

  • 腦病變: 這是一個泛稱,指任何腦部疾病、損傷或異常。EEG 能協助偵測大範圍的大腦功能問題,而這些問題可能不會立刻顯而易見。

  • 腦死: 在危急情況下,EEG 可用來協助判定大腦是否還有任何殘餘電活動,這是宣告腦死時的考量因素之一。


EEG 如何用來量測腦部活動?

除了診斷問題之外,EEG 也會在各種情況下用來監測腦功能:

  • 麻醉監測: 在手術期間,EEG 可幫助麻醉科醫師評估麻醉深度。它能顯示大腦是否如預期般反應,或是否需要調整。

  • 昏迷評估: 對於昏迷病人,EEG 可提供有關腦部活動程度的資訊,並幫助預測結果。

  • 研究: EEG 廣泛用於研究,以探討大腦在不同認知任務、學習,或對刺激反應時如何運作。這有助於科學家更了解正常腦功能,以及各種神經系統疾病背後的機制。


EEG 檢查時我應該有什麼期待?

準備進行腦電圖檢查需要幾個關鍵步驟,以確保結果最準確。事先了解流程有助於減輕任何疑慮。


我該如何準備 EEG 檢查?

在檢查前,遵循醫療提供者所給的特定指示非常重要。一般來說,這包括:

  • 頭髮護理: 在檢查前一晚洗頭。避免使用潤絲精、造型產品或髮膠,因為這些可能會影響電極黏附。確保頭髮是乾的,且沒有打結。應避免辮髮或接髮。

  • 飲食限制: 你可能會被要求在檢查前一段時間避免咖啡因以及高糖食物或飲料。這有助於確保你能放鬆,且腦部活動不是被人為刺激出來的。

  • 睡眠安排: 你的醫療提供者可能會要求你調整睡眠時間,例如在檢查前一晚熬夜更久。這通常是為了在檢查流程包含睡眠時,更容易捕捉到睡眠中的腦部活動。

  • 藥物: 除非醫師特別指示,否則請照常繼續服用你原本處方的藥物。務必告知醫療提供者你正在服用的所有藥物與保健品。


常規 EEG 的流程是什麼?

在常規 EEG 檢查中,你通常會坐在舒適的椅子上或躺在床上。技術員會將稱為電極的小型金屬圓片放到你的頭皮上。這些電極有時會使用特殊凝膠固定,並連接到導線,導線再接到記錄機。接著,技術員會確保它們牢固貼附,以擷取你大腦的電訊號。

當電極放置完成後,你會被要求放鬆。你可能會被指示閉上眼睛、睜開眼睛,或注視閃爍的燈光。你也可能被要求做某些動作,例如深呼吸(過度換氣)。

這些活動有助於技術員觀察你的大腦如何對不同刺激與狀況做出反應。整個過程是非侵入性的,且不涉及對大腦的任何電刺激。


EEG 需要多久?

EEG 檢查的時間長短會依所需記錄的特定類型而有所不同。標準 EEG 通常持續 20 到 60 分鐘。

然而,如果檢查需要在睡眠中監測,或包含較長時間的記錄,可能會花上數小時,甚至在夜間進行(攜帶式 EEG)。


EEG 檢查結束後會發生什麼事?

記錄完成後,電極會從你的頭皮上輕輕移除。如果使用了膠水或膏體,通常可以回家後徹底洗頭,去除殘留物。

大多數人在檢查後可以立即恢復正常活動。如果出現任何異常感覺或副作用,例如因過度換氣而頭暈,務必告知技術員或你的醫療提供者。


如何閱讀 EEG

解讀腦電圖(EEG)需要分析從大腦記錄下來的電活動模式。主要目標是找出偏離正常腦波模式的情況,這些偏差可能表示有神經系統問題。

EEG 記錄會將腦部活動顯示為波形,時間水平排列,電壓垂直排列。在檢視過程中,可以調整幾個因素,以更清楚地觀察這些波形:

  • 靈敏度(增益): 這個設定控制波形的高度。提高靈敏度會讓較小的電壓變化更明顯,而降低靈敏度則有助於處理過大的訊號。

  • 時間尺度(Epoch): 這決定螢幕上顯示多少時間。較短的時間尺度有助於詳細檢視短暫事件,例如尖波;較長的尺度則適合觀察數分鐘內較緩慢的變化。

  • 濾波器: 可套用數位濾波器來降低不想要的電氣雜訊(偽影)。然而,使用時必須謹慎,因為它們也可能改變或遮蔽真正的腦部活動。


檢視 EEG 模式時會考慮哪些因素?

  • 正常節律: 不同的意識狀態,例如清醒、昏昏欲睡與睡眠,會對應到不同的腦波頻率與振幅。例如,α 波通常會在放鬆且閉眼清醒時出現。

  • 癲癇樣放電: 這些是異常模式,常以尖波或銳波的形式出現,可能表示有癲癇發作傾向。其持續時間與形態是關鍵特徵。

  • 偽影: 不是來自大腦的電訊號,例如肌肉動作、眨眼或電氣干擾,都可能污染 EEG。


EEG 閱讀中的極性慣例是什麼?

EEG 解讀仰賴對極性的理解,也就是電極之間電位差的方向。依照慣例:

  • 向上的偏轉通常表示相對於參考電極,主動電極具有負電位。

  • 向下的偏轉通常表示正電位。

這項慣例有助於定位電活動的來源。


臨床應用

EEG 的解讀是一項由受訓專業人員執行的專門工作。檢查結果會與病人的臨床病史及其他診斷檢查一起考量,以做出診斷並指導治療。

例如,不同類型的癲癇具有特定的 EEG 模式,而在手術或重症照護環境中,也可以監測腦部活動的變化。


我如何找到合格的 EEG 技術員?

要找到合格的 EEG 技術員,你可以尋找具有公認委員會認證的專業人員,例如 ABRET(美國腦電圖與誘發電位技術員註冊委員會)。這些人員接受過專門訓練,能正確放置電極、準確讀取記錄,並在程序中辨識各種腦波模式與偽影。


EEG 技術員通常在哪裡工作?

大多數 EEG 技術員在醫院神經科、癲癇監測單元(EMU)和睡眠檢查中心等專門環境中工作。

你通常可以透過你的家庭醫師或神經科醫師轉介找到他們,因為他們已判定 EEG 是你診斷流程中必要的一環。


EEG 技術員應具備哪些資格?

可靠的技術員應具有神經診斷技術背景,且在許多情況下,還需要正式認證,例如註冊 EEG 技術員(R. EEG T.)資格。

這可確保他們具備處理敏感設備的專業知識,遵守嚴格的安全流程——尤其是在過度換氣等刺激活動期間——並為神經科醫師提供可供解讀的高品質資料。


為什麼 EEG 是腦部健康的重要工具?

從 Berger 的早期研究到今日的先進科技,EEG 真的幫助醫師與研究人員了解正在發生什麼,特別是在癲癇發作與睡眠問題等方面。

雖然它並不完美,有時其他訊號也會干擾,但經過訓練的專業人員可以把它分辨清楚。這是一項安全的檢查,雖然可能需要一些準備,例如洗頭,或許在前一晚熬夜,但它能提供醫師重要線索。

它是了解腦功能的一扇窗,已存在一段時間,並持續成為理解腦部健康的重要一環。

哪種 EEG 感測器最好:凝膠、鹽水、半乾式還是乾式?

常見問題


EEG 到底是什麼?

腦電圖,或 EEG,是一種特殊檢查,用來聆聽你大腦內正在發生的電活動雜訊。把你的腦細胞想像成微小的溝通者,透過電訊號傳遞訊息。EEG 就像是這些對話的記錄,並以螢幕上的波浪線呈現。


醫師如何記錄腦部活動?

醫師會使用稱為電極的小型金屬圓片。這些電極通常會用黏性膏體或膠固定在頭皮上。它們就像小天線一樣,接收來自腦細胞的微弱電訊號,並將其傳送到機器進行記錄。


EEG 上的波浪線代表什麼?

那些波浪線稱為腦波。它們顯示你的大腦有多活躍,以及不同部位之間如何溝通。這些模式會因你是清醒、睡眠中,或大腦中發生某些不尋常情況而改變。


醫師為什麼會安排 EEG 檢查?

醫師會使用 EEG 來幫助找出大腦問題可能的成因。它對於診斷像癲癇這類會引起發作的疾病,以及其他影響腦功能的問題,包括睡眠障礙,都特別有幫助。


我該如何準備 EEG?

通常會要求你在前一晚洗頭,但不要使用潤絲精或造型產品。同時也很重要要遵守關於前一晚睡眠的指示,因為有時醫師希望你稍微疲倦一些,以取得更好的讀值。他們也可能要求你避免咖啡因。


EEG 檢查過程中會發生什麼?

你通常會坐在椅子上或躺下。技術員會把電極放到你的頭皮上。接著會請你放鬆,可能閉上或睜開眼睛。有時他們可能會請你做一些動作,例如深呼吸或看閃爍的燈光,藉此觀察你的大腦如何反應。


EEG 檢查通常要多久?

標準 EEG 檢查通常需要約 20 到 30 分鐘。不過,某些類型的 EEG 可能會稍久一些,而技術員會事先告訴你檢查時間長短的預期。


EEG 有任何副作用嗎?

副作用非常罕見。有些人在被要求做深呼吸時,可能會有一點頭暈。在非常特定的情況下,閃爍燈光或深呼吸可能會誘發癲癇患者的發作,但這並不常見,而且技術員已準備好處理。


EEG 檢查結束後會怎樣?

記錄完成後,技術員會小心地移除電極。你可能會注意到電極貼附處的頭皮有些輕微泛紅,但這只是暫時的。通常你可以立刻恢復正常活動,並且可以洗頭去除任何殘留的膏體。

Emotiv 是一家神經技術領導者,通過可接觸的 EEG 和大腦數據工具促進神經科學研究的進步。

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