正常成人脑电图波形

正常成人脑电图波形的首轮筛查

这项任务看似异常简单：扫视一页脑电图（EEG）原始数据，并判定其图形是否正常。

最初的印象依赖于格式塔（整体感），即一种波形流动平缓、保持一致的振幅并在左右两侧呈镜像对称的感觉。当经验丰富的阅图者察觉到不协调时，通常是因为这些全局特性之一违反了预期。

以下框架将这种格式塔细分为四个具体的检查项目。例如，一个大脑半球振幅的突然下降也会影响对称性。非正弦形态则会同时改变振幅和反应性的表现。

这四个特征作为一个协调的过滤器发挥作用，逐步进行这些检查的过程有助于防止脑电图阅读中最常见的错误：将良性变异或伪迹过度解读为病理性病变。

该基线最适用于成人的常规清醒记录。儿童脑电图、睡眠研究以及用于捕获癫痫发作的延长测量涉及额外的波形和发育模式，这些超出了本文讨论的范围。

即使在清醒成人群体中，本文所述的数值阈值和视觉规则也并非源自大规模的对照试验。它们源于数十年的临床观察积累，并在神经科学培训项目中被广泛教授。

1. 为什么正常脑电图看起来具有节律性

阅图者注意到的第一个特征是波形的整体形状。在典型的清醒脑电图（EEG）中，轨迹表现为一条连续的、波动起伏的曲线，平缓地振荡，其曲线看起来像连绵的丘陵，而不是陡峭的山峰。

尖锐的三角形棘波、平坦的无活动期或高度复杂、不规则的扭曲会立即引起怀疑。但是，为什么正常的默认状态是大致呈正弦形态呢？答案在于一种被称为空间同步化的现象。

头皮电极并不记录单个细胞的电放电。每个电极采集的是数以百万计的神经元在大脑皮层某个区域内以协调、节律性的方式放电的总和活动。

当庞大的神经元群体一起振荡时，它们的集体电场就会融合。Schaworonkow & Nikulin 通过模拟证实，这种空间混合具有显著的平滑效应。

即使底层的神经元活动包含尖锐的、非正弦波形的波，头皮上多个来源的混合过程也倾向于产生“通常呈正弦形状”的振荡。用他们的话说，空间同步化可以“掩盖底层节律性神经元过程的非正弦特征。”

我们看到的脑电图不是原始的神经信号，而是一个经过空间过滤的复合体，这种过滤更倾向于呈现出更平滑、更像正弦波的外观。

因此，阅图者可以将视觉上平滑、有节律的轮廓视为正常清醒记录的预期默认状态。如果轨迹偏离为尖锐、呈棘状或复杂的形态，可以考虑以下三种可能性：

1. 该波形可能代表打破正弦规则的正常变异

2. 它可能是来自肌肉或电极移动的伪迹

3. 它可能确实表明异常的皮层放电。

基线的作用是标记这种偏离，而不是确定其原因。Amin 等人强调了这一点的重要性，他们分类列举了几个“容易被误读为异常”的正常图形，正是因为它们破坏了预期的正弦流动。

顶尖样棘波、小尖棘波和入睡期的节律性颞中区慢波（theta波）都表现为一过性、尖锐或不规则的波形，这可能会引起未受过训练的眼睛的警觉。认识到全局形态检查只是第一道警报——而不是最终诊断——可以防止许多误分类。

正弦波启发法提供了必要的对比：当波形看起来呈锯齿状时，暂停并与已知的变异进行比较。

2. 解读脑电图振幅：20–100 µV 指南

接下来，眼睛会自然地测量波幅的大小。正常成人脑电图振幅的常用常规范围是20到100微伏（从波峰到波谷测量）。

持续低于20 µV的轨迹表明皮层信号衰减，或者是电极阻抗高等技术问题。持续高于100 µV的轨迹可能反映皮层处于高兴奋状态、伪迹，或者仅仅是异常同步的神经元群体。这个窗口是一个启发式标准，其支持证据比简单的电压标准所暗示的要复杂得多。

Schaworonkow & Nikulin 指出，一个主要的混杂因素是头皮上记录的振幅并不能直接测量单个神经发生器的强度。同样的神经活动可能会产生较大或较小的头皮电位，这取决于底层源的空间同步程度。

如果数百万个神经元同步放电，它们的电场就会产生相长干涉，从而产生大振幅。如果相同数量的神经元放电时存在轻微的时间抖动，相消干涉就会减弱头皮信号。

因此，“*在头皮上记录的绝对振幅在很大程度上受到空间同步化程度以及多个皮层源混合的影响。*”120 µV的读数可能并不表示病理改变；它可能只是反映了异常紧密的同步。相反，15 µV的读数不一定证明皮层受到抑制；它可能源于信号抵消。

此外，Amin 等人警告说，以振幅为中心的过度解读是一个真正的危险。几种正常变异可产生超过100 µV的电压峰值，包括过度换气引起的减慢和某些睡眠图形。

相反，一些异常放电也可能落在20–100 µV的窗口内。振幅指南在与其它基线特征结合考虑时最有用。

在所有通道中呈正弦波但振幅为10 µV的波形，更多是提示技术录制问题，而不是大脑病变。而一个150 µV、对称且对睁眼有反应的波形，则可能是良性的高电压正常变异。

灵活应用20–100 µV范围，并始终交叉引用波形的节律和对称性，可以将振幅从一个死板的阈值转变为一个背景线索。

3. 双侧对称：预期脑电图中的大脑半球等同性

正常成人脑电图在头部左侧和右侧之间应显示出大致的对应关系。在比较同源电极部位（例如，左侧和右侧额叶导联）时，其形态、振幅和整体节律应该具有可比性。显着的非对称性（即一个大脑半球持续产生较高的电压或无组织的活动，而另一个大脑半球则不然）标志着可能需要进一步调查的局灶性干扰。

然而，对称性并非绝对。Amin 等人指出，有几种正常变异自然会产生侧向化或不对称的图形。mu 节律（一种常在清醒状态下见到的中央区节律）可以是单侧的或不对称的，没有任何病理意义。

同样，“老年人颞叶减慢”可能表现为一个颞区的局灶性慢波，这被认为是与年龄相关的良性发现，而不是癫痫灶。即使是枕区优势节律（睁眼时看到的类似alpha波的活动），在完全健康的人群中，大脑半球之间的振幅差异也可能高达50%。

这些已知的非对称性意味着阅图者不能简单地将任何左右差异标记为异常。

实际的方法通常包括应用两步过滤器。首先，评估整体背景节律（主导的、连续的活动）在频率和一般形状上看起来是否对称。如果通过了，然后再仔细检查任何局灶性非对称性。

它们是一过性的还是持续存在的？它们是否符合已知正常变异的拓扑结构？

例如，在背景活动完好的老年患者中，仅限于颞叶导联的非对称性可能指向良性颞叶减慢，而不是急性病变。因此，关键是要认识到对称性是一个指南，而不是法律，并且正常的大脑能够产生无害的大脑半球差异。

当观察到非对称性时，接下来的问题往往是：这是否与正常变异目录中记录的模式相匹配？

4. 脑电图对睁眼和过度换气的反应性

除了静息轨迹外，据报道，正常的清醒脑电图必须对环境做出反应。标准测试包括两个简单的动作：睁眼和三分钟的过度换气。

当一个闭眼的人睁开眼睛时，视觉处理的行为通常会抑制枕区优势节律。枕叶区域的波形变平，随着大脑从空闲、内部关注的状态转变为外部参与的模式，振幅减小。

相反，在过度换气期间，脑电图通常会出现弥漫性减慢，波形变宽，主导节律向较低频率移动。这些变化表明，大脑皮层并非固定在单一的振荡模式中，而是动态适应的。

观察反应性提供了一个至关重要的功能窗口。一个完全静态的脑电图，无论患者睁眼还是闭眼，看起来都一模一样，这表明正常的神经灵活性丧失。这可能是由于弥漫性脑病、镇静或技术故障引起的。

但在得出大脑无反应的结论之前，阅图者必须排除伪迹。Urigüen 和 Garcia-Zapirain 解释说，在这些诱发试验过程中，眼部、肌肉和心脏伪迹会严重干扰脑电图。

睁眼会因眼球运动产生巨大的额区伪迹。过度换气会导致头皮和颈部出现节律性肌张力，产生可能模拟脑部减慢的肌电图（EMG）干扰。关键技能在于区分大脑产生的电压的真实变化与运动引起的电噪声。

此外，作者指出，在对这些干扰物没有先验知识的情况下，最安全的计算方法是使用独立成分分析方法，如二阶盲识别（SOBI），将大脑信号与伪迹分离开来。然而，在视觉、实时的临床筛查中，阅图者必须依赖模式识别：真实的大脑反应性表现为正在进行的节律中渐进的、广泛的变化，而伪迹通常具有与肌肉活动或眨眼相关的更尖锐、更局灶和更具刻板特征的外观。

那么，基线检查包括确认全局波形随动作发生适当的变化，然后验证该变化不是简单的污染。如果枕区振幅抑制与可见的眨眼伪迹重合，阅图者就不能信任它。如果在过度换气期间的弥漫性减慢伴有额叶占优势的肌电棘波，这种减慢可能是虚假的。

因此，识别脑电图伪迹是评估反应性不可分割的一部分。没有这种交叉检查，反应性测试就会失去其诊断价值。

正常脑电图波形中的伪迹与正常变异

基线脑电图筛查最危险的结果是过度解读。例如，根据良性变异告诉一个健康人他们患有癫痫，或者因为伪迹掩盖了轨迹而漏掉了真正的异常。

Amin 等人直截了当地陈述了这个问题：“*脑电图的过度解读是导致癫痫误诊的重要原因。*”这里介绍的基线框架旨在将这种风险降至最低，但如果阅图者不主动寻找伪迹和正常变异，它的保护作用就会崩溃。

Urigüen 和 Garcia-Zapirain 提供了广泛的综述，强调了三个主要的生理来源：

1. 眼部（眼球运动）

2. 肌肉（来自头皮和面部肌肉的肌电图）

3. 心脏（心电图脉搏伪迹）

Amin 等人进一步将伪迹分为生理性的（来自人体）和外源生理性的（来自设备、电极、手机，甚至像起搏器这样的植入式设备）。这些外源信号会扭曲全局形态、放大振幅、破坏对称性，并模拟或掩盖反应性。

例如，肌肉伪迹可以产生高频、棘状的波形，看起来惊人地像癫痫样放电。眼球水平运动可以产生缓慢、起伏的波，类似于局灶性皮层慢波。

在做出正常的最终判定之前，阅图者必须解释这些干扰物。因此，视觉识别仍然至关重要；了解心电图伪迹在额叶导联中的外观，或肌肉紧张在过度换气期间如何出现，是不可逾越的门槛。正如 Urigüen 和 Garcia-Zapirain 所指出的，像 SOBI 这样的算法可以在计算上隔离这些伪迹，但临床基线筛查通常是在原始数据上进行的，此时人眼必须发挥过滤作用。

正常变异是第二个陷阱。这些是在脑电图学早期最初被认为是异常的脑电图图形，但现在被公认为是良性的。

根据所讨论的研究，以下是几种经常愚弄阅图者的模式：

• 顶尖样棘波（最常被过度解读的图形）

• 小尖棘波

• 入睡期节律性颞中区慢波（theta波）

• 6 Hz 幻影棘慢波

• 成人亚临床节律性癫痫样放电（SREDA）

• 其它

这些图形中的每一种都可能违反正弦基线，产生电压尖峰，或产生局灶性非对称性。

例如，小尖棘波是轻度睡眠期间出现的一种短暂的双相一过性波，看起来像癫痫样放电，但与癫痫发作无关。如果阅图者机械地应用四个基线检查——看到一个非正弦棘波，伴有高振幅、局灶性非对称性——他们可能会错误地将该脑电图贴上异常的标签。

因此，保障措施在于对这些图形的熟悉，因为基线必须由这些已知“冒充者”的精神目录来补充。只有排除了伪迹和正常变异，波形才能被自信地称为正常。

为什么坚实的脑电图基线对准确的大脑评估至关重要

四个视觉检查项目——平滑的节律形状、20–100微伏的振幅、左右对称性以及对睁眼的反应性——作为一个相互关联的过滤器发挥作用，而不是一套死板的规则。当一个特征看起来不对劲时，就需要对其它特征进行更仔细的观察，并且必须立即开始寻找伪迹和良性相似图形。阅读脑电图的最大风险是将健康人的大脑活动诊断为有病，这一错误加剧了癫痫的广泛误诊。

这个框架有意保持不完整，将频率分析、睡眠分期和专业测试留给更深层次的专业知识。然而，它的真正价值在于由临床传统和生理推理引导的模式识别，而不是卡在固定数字上的电压表。

通过首先确认全局轨迹落在预期边界之内，阅图者可以以大得多的信心和安全性，进而去研究关于大脑电活动的更难的问题。

参考文献

1. Schaworonkow, N., & Nikulin, V. V. (2019). Spatial neuronal synchronization and the waveform of oscillations: Implications for EEG and MEG. PLoS Computational Biology, 15(5), e1007055. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007055

2. Amin, U., Nascimento, F. A., Karakis, I., Schomer, D., & Benbadis, S. R. (2023). Normal variants and artifacts: importance in EEG interpretation. Epileptic disorders, 25(5), 591-648. https://doi.org/10.1002/epd2.20040

3. Urigüen, J. A., & Garcia-Zapirain, B. (2015). EEG artifact removal—state-of-the-art and guidelines. Journal of neural engineering, 12(3), 031001.

常见问题解答

评估正常成人脑电图时检查的基本特征有哪些？

正常成人脑电图由四个一致的视觉特征决定：节律性、正弦形态；振幅保持在 20–100 微伏范围内；相似头皮区域之间的大致双侧对称；以及当患者睁眼或深呼吸时轨迹中可见的全局变化。缺少这些特征中的任何一个并不自动意味着存在问题，但确实需要更仔细的观察。

为什么正常脑电图通常具有平滑、波状（正弦波）的形状，而不是尖锐的棘波？

头皮电极采集数以百万计的神经元以协调方式放电的综合活动，而空间同步化的过程将尖锐的、非正弦信号平滑为类似正弦波的振荡。正因为如此，视觉上平滑、有节律的轮廓是正常、清醒记录的预期默认状态。

成人脑电图的正常振幅范围是多少，这是如何测量的？

正常成人脑电图振幅通常落在 20 到 100 微伏之间，从波峰到波谷测量。然而，这个范围是一个启发式标准，而不是一个严格的限制，实际记录的振幅受到底层神经活动同步程度的影响，而不仅仅是发生器的强度。

为什么评估脑电图中两个大脑半球之间的对称性很重要？

正常成人脑电图应显示头部左右两侧之间的大致对应关系，同源电极部位具有可比的形态、振幅和节律。显着的非对称性可能指向局灶性干扰，但至关重要的是要了解，一些正常变异（如 mu 节律）可以是不对称的或单侧的，而并不具有病理性。

脑电图通常对睁眼有什么反应，为什么这是一个关键测试？

当一个人睁开眼睛时，视觉处理通常会抑制枕区优势节律，导致枕叶区域的脑电图波形变平。这种反应性表明大脑正在动态地适应其环境，因此完全没有反应的脑电图可能表明存在问题，但必须排除技术伪迹。

什么是脑电图反应性，为什么它被认为是大脑的功能窗口？

脑电图反应性是大脑对刺激或状态变化（例如睁眼或过度换气）做出反应时，脑电图波形产生的自然的、可观察的变化。这是一项基本的检查，因为它表明大脑皮层并非固定在单一模式中，而是具有动态适应的能力。

脑电图中的“正常变异”是什么，为什么它们会带来挑战？

“正常变异”是良性的脑波图形，看起来可能是异常的，但却出现在健康人群中，并且它们可能会违反正常脑电图的典型基线规则。这些图形可能容易被误读为癫痫等疾病的征兆，因此阅图者必须识别它们以避免误诊断。

为什么在阅读脑电图时过度解读是一个令人担忧的问题，如何避免它？

过度解读——将正常活动定义为异常——可能导致癫痫的误诊，是脑电图阅读中的一个主要风险。可以通过主动寻找并解释可能模拟异常的伪迹和正常变异，并将四个基线特征作为协调的过滤器而不是绝对规则来避免它。

脑电图中可能混淆解读的“伪迹”潜在来源有哪些？

伪迹是来自非大脑来源的脑波样图形，包括眼球运动、肌肉紧张和心脏活动，以及外部设备问题。这些会严重干扰脑电图并扭曲真实的大脑信号，使得难以判定波形的真实形状、振幅或对称性，但可以通过其特征模式来识别和分离它们。