脑电图中的 10-20 系统

EEG技术人员如何测量头皮以进行电极放置

在任何电极接触皮肤之前，需要用手定位头骨上的四个地标。它们是鼻根（nasion），即额头与鼻子相交处的鼻梁小凹陷；枕外隆突（inion），即头骨底部与脖子相交处的骨质突起；以及两个耳前点（preauricular points），即每个耳道正前方的小凹陷，左侧一个，右侧一个。

这四个点都是可触及的，这意味着仅凭触觉就可以找到它们，这就是为什么该系统在没有任何成像设备的情况下也能可靠工作的原因。

一旦确定了这些地标，技术人员就会使用直接沿着头皮正中线放置的软皮尺，测量从鼻根到枕外隆突的距离，描绘出头部从前到后的曲线。这一单一测量值成为每个前后向（即矢状向）电极位置的参考距离。

另外，还要测量两个耳前点之间的距离，但这一次皮尺要经过头顶（vertex，即头顶的最高点），描绘出一条双耳之间的线。这第二次测量确定了网格的水平轴（即冠状轴）。

10-20系统的起源与目的

“10-20”这个名字指的是这两个参考距离是如何被划分的。电极行之间的间隔等于总测量距离的10%或20%。

从沿正中线的鼻根开始，第一个电极标记位于鼻根到枕外隆突距离的10%处，该位置被称为Fpz。从那里开始，每个后续标记都沿着这条线再向后放置20%，依次经过标记为Fz、Cz、Pz的位置，最后到达位于枕外隆突上方10%处的Oz。

将这些相加，10%加上四个20%的步骤，再加最后的10%，总计为100%，占了整个鼻根到枕外隆突的距离。同样的“先10%再20%间隔”的逻辑也应用于连接双耳的横线，然后再次应用于头部的整个周长，从而构建出一个完整的网格，而不仅仅是两条交叉的线。

理解EEG 10-20系统命名法

10-20网格上的每个位置都有一个由字母和数字组成的名称。

字母标识了位于该头皮位置下方的通用大脑区域，而数字则表示该电极位于正中线左侧或右侧的距离。单数总是落在头部的左侧，双数落在右侧，字母“z”代表零（zero），标记直接位于正中线上的任何位置。

区域字母分类如下：

• Fp，代表额极（frontopolar），标记在前额附近以及前额叶区域最前部的位置。

• F，代表额叶（frontal），覆盖前额后面的更广泛的额叶区域。

• C，代表中央（central），位于与运动和感觉相关的皮质条带上方。

• P，代表顶叶（parietal），覆盖颅骨的中后部。

• O，代表枕叶（occipital），位于头部最靠后的视觉处理区域附近。

• T，代表颞叶（temporal），位于耳朵上方的头部两侧。

• A，代表耳（auricular），指耳垂本身，它们经常被用作中性参考点，而不是有源记录点。

在整个测量网格中应用这种标记方案，可以产生一个由21个电极位置组成标准阵列，这仍然是常规临床EEG的骨干。

EEG电极放置10-20系统概述

有效的EEG检查需要仔细放置电极，以确保头皮的每个区域都得到适当的覆盖。不同的感兴趣区域通常会决定在记录期间优先考虑哪些电极子集。

了解这些特定群体有助于在整个记录期间保持高信号质量。

额叶（F）电极

额叶电极定位在前脑上方，通常在检测与高级认知功能和运动规划相关的活动中发挥关键作用。通过正确放置这些传感器，临床医生可以监测与各种意识状态和潜在神经生理异常相关的模式。在许多不同的诊断场景中，这些位置对于测量额叶功能至关重要。

颞叶（T）电极

颞叶电极沿头部两侧放置，覆盖对语言处理、记忆和情绪调节至关重要的区域。因为这些区域位于颅底附近，所以需要适当的放置以避免来自下颌或颈部的肌电伪迹。这种精确的定位对于检查颞叶电信号特征至关重要。

顶叶（P）电极

顶叶传感器位于头皮的顶部和两侧，在中央沟后方，专注于感觉整合和空间意识。这些电极通常与周围的导联相互作用，以提供关于不同大脑功能区域之间交流的更广泛视图。确保根据基于百分比的间隔放置这些电极，可以维持相对于额叶和枕叶导联的空间完整性。

枕叶（O）电极

枕叶导联由放置在头皮最靠后、视觉处理中心上方的电极组成。这些节点对视觉刺激以及睁眼或闭眼高度敏感，这会产生特征性的阿尔法节律。确保这些电极位于枕外隆突上方10%的适当测量，对于准确评估枕叶皮质活动至关重要。

为什么10-20系统是每种EEG导联和高级定位图方法的基础

一旦标记了21个标准位置，临床EEG技术人员就会选择它们的子集来构建所谓的“导联”（montage），这只是来自选定电极组的电信号的有组织视图。

根据临床医生试图观察的内容，会选择不同的EEG导联，但它们每一个都源自相同的底层10-20网格。这一共享基础保证了一家医院的技术人员与另一个国家的科研人员测量的都是相同的通用解剖区域，无论他们各自患者之间的头部大小或形状存在何种差异。

当需要更高的空间分辨率时（例如在专注于精确定位信号源的研究环境中），10-20网格还可用作更详细定位系统的基础。10-10系统进一步细分了原始网格，产生81个电极位置而不是21个，而10-5系统更进一步延伸了这种细分，产生了300多个可能的位置。

尽管增加了密度，但这两个扩展系统都牢牢锚定在相同的原始基于百分比的逻辑上，这意味着现今的科研人员仍然可以将10-5系统的电极与完全基于较旧、较简单的10-20阵列的数十年临床文献联系起来。

相同的坐标框架也已成为非侵入性大脑刺激技术中的默认靶向方法，包括经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS）。在这些操作中，使用10-20地标来决定将刺激线圈或电极贴片物理地放置在头部外部的什么位置，旨在影响该头皮位置下特定皮质区域的活动。

证据对于基于头皮靶向的局限性有何看法

人们经常假设，10-20系统在标记的头皮点与其下方的特定皮质折叠之间提供了接近一对一的对应关系，并且这种精确性在经过简短培训后很容易实现。现有的研究提供了一个更审慎的画面。

Rick等人2019年的一项研究检验了新手评估者定位C3和C4的可靠性，这两个位置是用于估算tDCS初级运动皮质的标准10-20位置。两名评估者在接受了注册神经诊断技术人员两小时的指导后，测量了25名成年参与者的这些位置点。

使用组内相关系数计算得出的评估者间和评估者内信度仅为“低到中等”。无论是比较两位不同的评估者，还是比较同一位评估者在脑电测量的两天，标记点之间的绝对距离都保持在1.0厘米以下。

这听起来可能微不足道，但该研究的作者特别警告说，在脑部结构因病变或其他解剖学改变而发生变化的人群中，即使是亚厘米级的偏差也可能带来临床后果。在健康志愿者中无害的误差范围，在接受针对性刺激治疗的中风患者中并不会自动变得无害。

此外，由Kakisaka et al.进行的另一项独立研究提出了另一种局限性。研究人员将头皮EEG（使用标准10-20放置，加上少数几个额外的颞叶电极记录）与脑磁图（MEG）以及直接从脑内部获取的颅内记录进行了对比，后者是检测癫痫发作活动的金标准。

在一位癫痫起源于外侧颞叶皮质的患者中，头皮EEG检测到颅内记录证实存在的棘波比例为零，而MEG检测到了55%。解释可追溯到电信号源本身的方向：棘波是由几乎与头皮表面切线（或横向）方向一致的信号源产生的，而头皮电极不太适合捕捉这种几何构型的信号。

在第二位癫痫起源于脑岛（位于脑内更深区域）的患者中，头皮EEG的敏感度达到了44%，而MEG达到了83%。这些数字表明，即使是应用得天衣无缝的10-20导联也仍然可能漏掉真实的电活动，这不是因为测量误差，而是因为信号相对于头皮碰巧传播的物理方向。

综合来看，这些发现指向一个一致的结论。10-20系统是电生理学中极具用处的共享语言，但它从来都不是为了保证毫米级的皮质精确度或对每个可能信号源的均匀敏感度而设计的。它的优势在于不同实验室和研究之间的可复制性和可比性，而不是在确实需要高精度时作为个体化脑成像的替代品。

为什么10-20系统EEG在临床实践中至关重要

10-20系统是全球神经学家和科研人员的通用语言。由于它依赖于解剖学比例，临床医生可以在数周或数月后对同一名患者可靠地重复研究以监测变化。这种时间上的一致性对于追踪神经系统疾病的进展或评估长期疗效至关重要，而不会受到空间偏差的干扰。

除了简单的复制之外，这种结构还允许使用依赖于标准化电极位置的高级数学导联。当通过这种严格的系统收集数据时，分析人员可以将信号转换为不同的视图，例如拉普拉斯导联EEG，以专注于局部电流密度而不是整体电位。这种多功能性使单次标准记录能够根据特定的研究问题或诊断目标产生多种Insight。

此外，该系统促进了规范数据库的编译，这对于识别异常的大脑电活动模式至关重要。通过将个人研究与精心整理的人群标准进行比较，医疗团队可以将主要的神经系统特征与噪声区分开来。

结论

10-20系统仍然是诊断领域不可或缺的框架，为神经科学中准确且可复制的大脑活动测量提供了所需的结构。通过遵循这些标准化间隔，从业人员可以确保数据在不同会话和个体之间具有可比性，从而弥合原始生物信号与清晰临床Insight之间的差距。

参考文献

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

常见问题

什么是国际10-20系统？

国际10-20系统是在头皮上放置EEG电极的标准化方法，以便它们的位置在不同的人和记录会话中保持一致。它使用固定颅骨地标之间的比例测量来创建可缩放的网格，确保无论头部大小或形状如何，都能对相同的底层大脑区域进行采样。

如何使用10-20系统确定电极位置？

技术人员首先定位四个可触及的地标：鼻根、枕外隆突和两个耳前点。使用软尺测量沿正中线和双耳之间的这些地标之间的距离，然后按这些总距离的10%或20%的间隔标记电极行。

电极标签中的字母和数字代表什么意思？

标签中的字母表示该头皮位置下方的大致大脑区域（例如，F代表额叶，C代表中央，O代表枕叶）。数字表示电极偏离正中线左侧或右侧的距离，单数在左侧，双数在右侧，“z”（零）标记正中线。

为什么10-20系统对EEG对比至关重要？

因为每个实验室都遵循相同的测量规则，所以来自不同个体或来自同一个人在不同日期的记录都会对相同的大致皮质区域进行采样。这种可复制性是临床医生和科研人员能够可靠地对比发现的基础。

10-20系统如何支持非侵入性脑刺激？

像经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS）等技术使用10-20地标来将线圈或电极定位在近似的大脑目标上方。例如，C3或C4位置通常用于刺激运动皮质，而F3或F5可能靶向背外侧前额叶皮质。

10-20系统有哪些已知的局限性？

测量精度取决于评估者的培训，当大脑解剖结构因损伤或疾病而发生改变时，即使是很小的放置误差也可能产生影响。此外，由于信号传播方向的原因，头皮电极可能会漏掉横向传播或起源于脑深部的电信号。

什么是10-10和10-5系统？

这些是在需要更高空间分辨率的情况下，对原始10-20网格的更密集扩展。10-10系统细分了原始位置以产生81个电极位置，而10-5系统将其进一步精细化至300多个位置，两者都保持基于相同的百分比逻辑。

10-20系统是否足够精确，能满足所有大脑靶向需求？

该系统确保了不同受试者之间一致的放置，但不能提供对个体皮质折叠的毫米级对应。在精准定位至关重要时，核磁共振引导的神经导航提供了更高的精度，尽管在没有此类工具可用时，10-20框架仍然是标准。