Электроды ЭЭГ

ЭЭГ электрод (EEG Electrode) – это проводящее устройство, накладываемое на или вводимое внутрь участка скальпа или мозга, подсоединяемая к одному из гнезд электроэнцефалографа.

Виды электродов по функции

Классификация ЭЭГ электродов
Классификация ЭЭГ электродов

Регистрирующие электроды не должны иметь собственного шума. Они не должны существенно уменьшать сигналы в диапазоне от 0,5 до 70 Гц. Экспериментальные данные показали, что наилучшим решением являются хлор-серебряные или золотые чашечковые электроды. Современные усилители с высоким входным импедансом позволяют успешно применять различные типы электродов и электродных паст. Высококачественные электроды выпускаются многими производителями и в целом предпочтительнее «самодельных» электродов. Для уменьшения шума электроды всегда должны быть чистыми, необходимо также соблюдать особые меры предосторожности после записи у пациентов с подозрением на контагиозные заболевания (вирусный гепатит, болезнь Крейтцфельда-Якоба, синдром приобретенного иммунодефицита человека). В тех случаях, когда обстоятельства диктуют необходимость, электроды должны быть тщательно простерилизованы или уничтожены после использования.

Адекватность количества электродов повышает вероятность регистрации и анализа локальной ЭЭГ-активности с небольшой площадью распространения по скальпу. Меньшее количество электродов допустимо только в отдельных специфических ситуациях. В некоторых случаях может потребоваться наложение дополнительных электродов, расположенных между стандартными электродами – для записи очень локальной активности.

Всегда должен использоваться электрод заземления, за исключением особых ситуаций – например, в отделениях интенсивной терапии, операционной, – когда пациент соединен с дополнительным электрическим оборудованием. В данном случае оптимальным является использование портативных аппаратов ЭЭГ на основе компьютеров типа ноутбук с возможностью автономной работы без подключения к сети переменного электрического тока на период проведения рутинной ЭЭГ.

Перед началом исследования необходимо проверять электродное сопротивление (импеданс). Как правило, импеданс должен составлять 100-10000 Ом, но главное, он должен быть сбалансированным для получения максимально чистой записи. Также следует проверять импеданс во время записи, если на ЭЭГ появляется активность, характер которой не исключает, что это артефакт. Следует учитывать, что избыточное нанесение электродного геля может привести к возникновению дорожки, что делает невозможной объективную оценку изменений биоэлектрической активности головного мозга (ГМ). Для оценки адекватности установки электродов в процессе записи необходимо периодическое переключение между монтажами – биполярным продольным, поперечным и референциальным (с физическим референтом).

Виды электродов по форме и способу крепления

Виды электродов
Виды электродов

В электроэнцефалографии применяют несколько видов электродов, которые различаются как по форме, так и по способу их фиксации на голове:

  • Контактные накладные неприклеивающися электроды, которые прилегают к голове при помощи тяжей шлема-сетки;
  • Мостиковые электроды
  • Приклеивающиеся электроды;
  • Базальные электроды;
  • Игольчатые электроды;
  • Чашечковые электроды;
  • Многоэлектродные иглы.

По типу контакта с кожей электроды могут быть разделены на две группы: неинвазивные и инвазивные. В подавляющем большинстве исследований используются неинвазивные скальповые электроды, которые размещают на конвекситальной поверхности головы. Инвазивные игольчатые электроды используют в реанимационных и интраоперационных исследованиях биолектрической активности. Для ограниченного круга специальных исследований, в основном в эпилептологии, используются сфеноидальный, назофарингеальный электроды и электрод овального отверстия. Иногда эти электроды обозначают как базальные, поскольку их предназначение — регистрация биоэлектрической активности медиобазальных структур мозга.

Основное требование к электродам любого типа — обеспечить надежный электрический контакт с кожей головы. Для снижения сопротивления (импеданса) этого контакта у неинвазивных электродов используют различные токопроводящие среды: солевые растворы, электропроводные гели и специальные пасты.

Типы электродов и способы их крепления на голове.
Типы электродов и способы их крепления на голове.

а — мостиковый электрод; б — игольчатый; в — чашечковые электроды: 1 — металл, 2 — липкая лента, 3 — электродная паста, 4 — кожа; г — закрепление электродов на голове с помощью шапочки из резиновых жгутов.

Современные аппараты ЭЭГ оснащают электродными шлемами с вмонтированными чашечковыми электродами. Наряду со шлемами рекомендуется использование сетчатых шлемов для крепления двух типов электродов: чашечковых или мостиковых.

Мостиковые электроды
Мостиковые электроды

Мостиковые электроды

➥ Основная статья: Мостиковые электроды

Мостиковые электроды ЭЭГ изготовлены из чистого серебра с золотым покрытием и имеют контактный слой из спекаемого Ag/AgCl (серебро / хлорид серебра). Они рекомендуются в качестве стандартных электродов для исследований и скрининга ЭЭГ.

Мостовой электрод представляет собой металлический стержень, закрепленный в держателе. Нижний конец стержня, контактирующий с кожей головы, покрыт гигроскопическим материалом, который перед установкой смачивают изотоническим раствором хлорида натрия. Электрод крепят с помощью резинового жгута таким образом, что контактный нижний конец металлического стержня прижимается к коже головы. К противоположному концу стержня подсоединяют отводящий провод с помощью стандартного зажима или разъема. Преимуществом таких электродов являются быстрота и простота их подсоединения, отсутствие необходимости использовать специальную электродную пасту, поскольку гигроскопический контактный материал долго удерживает и постепенно выделяет на поверхность кожи изотонический раствор хлорида натрия.

Использование электродов этого типа предпочтительно при обследовании контактных больных, способных находиться сидя или полулежа.

Для систематического размещения электродов на поверхности скальпа используют электродную шапочку. Она представляет собой соединенные фиксаторами поперечные («фронтальные») и продольные («сагиттальные») резиновые или силиконовые жгуты. Крепление системы жгутов на конвексе достигается подбородочным фиксатором. Жгуты обеспечивают плотное прилегание мостиковых или некоторых чашечковых электродов к коже головы.

Преимуществом мостовидных электродов является простота и, следовательно, быстрота их установки. Мостиковые электроды подходят для ежедневного использования, так как они легко моются и не подвергаются истиранию при постоянном использовании. Однако явным недостатком выступает невозможность длительного обследования, поскольку электроды и «шапочка» давят на голову, вызывая беспокойство больных. Кроме того, электроды «подсыхают», что заметно увеличивает импеданс. Все это постепенно ухудшает качество записи и делает длительную запись невозможной.

Мостиковые электроды
Мостиковые электроды

Приклеивающиеся электроды

Приклеивающиеся электроды
Приклеивающиеся электроды

Приклеивающиеся электроды из серебра / хлорида серебра используются для записи электрофизиологических сигналов во время ЭЭГ, сна и нейродиагностики.

В соответствии с их выдающейся силой сцепления и оптимальным качеством сигнала они также подходят для долгосрочного мониторинга и могут быть переставлены несколько раз.

Игольчатые электроды

Игольчатые электроды
Игольчатые электроды

При обследовании больных в коматозном состоянии или при интраоперационных исследованиях допустимо использование инвазивных игольчатых электродов. Эти исследования выполняются в условиях агрессивной электрической среды отделений реанимации и операционных залов. Для максимального снижения электродного сопротивления и минимизации артефактов в этих условиях могут использоваться игольчатые инвазивные электроды.

Подкожные игольчатые электроды из медицинской нержавеющей стали с длиной кабеля от 10 до 250 см и соединителем 1,5 DIN.

Преимущества:

  • Стальная игла из медицинской нержавеющей стали с оптимальной стабильностью и гибкостью
  • низкий импеданс и собственный шум для генерации четкого и надежного сигнала
  • ультра острый наконечник для легкого проникновения в кожу
  • цветные провода и разъемы

Чашечковые электроды

Чашечные электроды
Чашечные электроды

Чашечковые (пиалковые или пиальные) электроды подходят для анализа вызванных потенциалов и ЭЭГ скрининга, а также при обследовании маленьких детей и больных с нарушением сознания и контакта с окружающими при долговременных записях и исследовании сна. При выборе типа электродов нужно ориентироваться на техническую составляющую: при проведении обследования в положении лежа предпочтительнее использовать чашечковые электроды; в положении сидя – можно использовать чашечковые и мостиковые электроды.

Электроды представляют собой металлические пластины диаметром 7—10 см, имеющие форму вогнутой линзы, с отводящим проводом. В полость «чашечки» помещается электродная паста для создания плотного контакта с кожей и, как правило, для «приклеивания» электрода к коже, паста содержит помимо раствора хлорида натрия желеобразные связующие и некоторые вещества, размягчающие верхний слой эпидермиса. Если используемая паста сама по себе не обладает «приклеивающим» эффектом, то электрод может быть зафиксирован медицинским коллодием (по краю электрода) или клеящей лентой.

Золотое покрытие чашечковых электродов предотвращает преждевременный износ даже при длительной и продолжительной работе. Также за счет золотого покрытия чашечных электродов обеспечивается точность измерения.
Электроды покрывают также и серебром / хлоридом серебра (Ag / AgCl).
Стандартные размеры чашечковых электродов: колпачки с внешним диаметром 10 мм и отверстия диаметром 2 мм.  Также имеются колпачки диаметром 6 мм, выводы длиной 1.5, 2 или 2.5 м.

ЭЭГ-шлем

➥ Основная статья: Шлем для ЭЭГ

Более надежным методическим приемом для длительной регистрации ЭЭГ у больных в сознании или в состоянии физиологического сна является использование ЭЭГ-шлема (EEG-cap) с размещенными в нем электродами по стандартной системе «10/20». Перед использованием шлема следует внимательно изучить его собственную инструкцию и строго выполнять все предписанные там манипуляции. ЭЭГ-шлемы имеют несколько размеров в зависимости от окружности головы. Шлемы различных размеров различаются по цветам. После размещения шлема соответствующего размера на голове каждый электрод наполняется гелем. Эта процедура выполняется методикой спринцевания: специальным шприцом с широкой съемной канюлей через отверстие в электроде заполняется его полость. В результате формируется надежный контакт между кожей и электродом. Разъем шлема соединяется с разъемом на коммутационной коробке электроэнцефалографа.

Поляризация электродов

Неполяризующийся электрод — электрод, который не поляризуется. Это означает, что если через электрод пропустить ток, то его потенциал значимо не изменится относительно равновесного потенциала. Хлорсеребряный электрод — пример неполяризующегося электрода.

Поляризующийся электрод — электрод, который легко поляризуется. Это означает, что если через электрод пропустить ток, то его потенциал изменится значимо относительно равновесного потенциала. Золотой электрод является примером поляризующегося электрода.

Электроды в почти всех коммерчески доступных наборах сделаны из металла. Теоретически оптимальные электроды для того, чтобы измерять медленные изменения потенциалов, — неполяризующиеся электроды, такие как серебряные (хлор-серебряные электроды, то есть электроды, сделанные из серебра (Ag)) и покрытые слоем хлорида серебра (AgCl). Фактически для того, чтобы зарегистрировать обычную ЭЭГ (например, в пределах диапазона от 0,1 до 70 Гц), могут использоваться и другие металлы.

Упрощенная электрическая схема регистрации электроэнцефалограммы
Упрощенная электрическая схема регистрации электроэнцефалограммы

А. Металлические электроды присоединены к коже посредством проводящего геля, вольтметр измеряет разницу потенциалов между двумя электродами. Б. Потенциал Укоры усиливается усилителем. Укоры — потенциал, произведенный корой, R1 и R2 — сопротивления электродов или, лучше сказать, сопротивления контактов электродов с головой, главным образом определяемые проводящим гелем и качеством контакта между электродами и кожей. Rycил — сопротивление усилителя.

Любой металлический электрод, помещенный в проводящий раствор, формирует так называемый двойной электрический слой между раствором и металлом. Этот электрический слой формируется благодаря потоку ионов от металлической поверхности к раствору и обратно. Двойной электрический слой — источник разницы потенциалов между металлическим электродом и раствором. Значение этого потенциала — сложная функция материала электрода, состава электролита и температуры. В Ag/AgCl-электродах обмен ионами в двойном электрическом слое очень высок, так что любой ток, приложенный к электроду, не может изменить потенциал двойного слоя, и такие электроды называются неполяризующимися электродами.

В электроэнцефалографах усиливается потенциал между электроэнцефалографическим и референтным электродом. Вспомним, что каждый металл производит свой собственный потенциал двойного слоя между электродом и гелем. Когда один металл используется для референтного и записывающего электродов, потенциалы двойного слоя нейтрализуют друг друга. Однако использование различных металлов для записывающих и референтных электродов может привести к существенному дисбалансу между потенциалами и может изменить нормальные условия записи ЭЭГ В этом причина, почему все электроды для регистрации ЭЭГ должны быть сделаны из одного металла.

Электрическая схема измерения коркового потенциала между двумя электродами показана на рис.  Обратите внимание, что часть измеренного потенциала падает на электродных резисторах согласно закону Ома. Закон Ома определяет отношения между напряжением и током в проводнике. Это положение: разница потенциалов (напряжение) в проводнике пропорциональна электрическому току через него. Коэффициент пропорциональности называется сопротивлением (R). В этом причина, почему сопротивление электродов (иногда упоминается под общим названием «импеданс») обычно удерживается настолько низким, насколько возможно. Для научных публикаций обычно требуется импеданс электродов для регистрации ЭЭГ ниже 5 кОм.