Badania elektroencefalograficzne przeprowadza się na stacjonarnych aparatach lub przenośnych do monitorowania czynności elektrycznej mózgu zwanymi holterami EEG.
Rejestracja za pomocą stacjonarnej aparatury EEG przeprowadzana jest w pracowniach szpitalnych. Do najbardziej rozpowszechnionych metod należy rejestrowanie sygnałów za pomocą elektrod powierzchniowych mocowanych na głowie pacjenta. Zwykle mają one średnicę w granicach 5 – 10 mm, dopasowaną kształtem i wielkością do czaszki. Jak wcześniej wspomniano, stosuje się głównie elektrody grzybkowe oraz miseczkowe.

Rysunek 10. Elektrody grzybkowe.

Źródło: [21]

1. (b)

Rysunek 11. Elektrody: uszne (a), klamrowe (b) .

Źródło: [21]

1.

2.

3.

Rysunek 12. Typy elektrod miseczkowych: 1. Forma stemplowa, 2.forma odlewana3. siatka.

Źródło: [21]

Rysunek 13. Elektrody dyskowe.

Źródło: [21]

Elektrody grzybkowe mocowane są na głowie pacjenta za pomocą gumowego czepka, natomiast elektrody miseczkowe przykleja się przy użyciu past klejąco-przewodzących, obojętnych dla skóry. Głównymi składnikami past do EEG są:

• woda
• gliceryna
• chlorek potasu
• chlorek sodu
• metyloparaben
• węglan wapnia
• polyoxethylen

Rysunek 14. Czepek gumowy służący do mocowania elektrod grzybkowych.

Źródło: [21]

Innym środkiem do mocowania elektrod EEG wykorzystywanych w medycynie jest kolodium. Co to takiego? „Kolodium, zwane także kolodionem jest 4 %-owym roztworem koloksyliny (czyli pyroksyliny, bawełny strzelniczej, azotanu celulozy, nitrocelulozy) w mieszaninie 12 cz. etanolu 760 g / l oraz 84 cz. eteru dietylowego. Nazwa pochodzi od greckich słów kollōdēs – lepki oraz kólla – klej”. [28]

Przed przystąpieniem do zakładania elektrod należy dokładnie oczyścić skórę głowy pacjenta. Dodatkowo trzeba też pozbyć się z jej powierzchni zrogowaciałego naskórka. Rozmieszczenie elektrod na głowie jest znormalizowane. Wykorzystywane przez specjalistów, nie stanowią zagrożenia dla pacjentów. Zgodnie z zaleceniem Międzynarodowej Federacji Elektroencefalografii i Neurofizjologii Klinicznej elektrody w trakcie badania EEG powinny być rozmieszczone według międzynarodowego standardu „10-20”. System ten przewiduje połączenie 19 elementów na czaszce i 2 usznych. We współczesnej aparaturze medycznej istnieje możliwość stosowania większej liczby elektrod oraz ustawienie różnych montaży. Punktom pomiarowym na powierzchni czaszki przyporządkowuje się tory sygnałów rejestratora. Dzięki temu można skupić się na poszczególnych odprowadzeniach, co ułatwia i skraca czas badania.

Rysunek 15. Międzynarodowy układ 10-20 rozmieszczenia i nazewnictwa 21 elektrod na czaszce. Numery parzyste znajdują się z prawej strony, numery nieparzyste z lewej, Z (zero) – po środku. Litery oznaczają płaty mózgu – F (frontal, czołowy), Fp (Frontal polar, czołowy biegunowy) T (temporal, skroniowy), P (parietal, ciemieniowy), O (occipital, potyliczny), C (central,centralny).

Źródło: [18]

Rysunek 16. Układ rozszerzony – elektrody w odstępie 10%. W systemie tym, cztery elektrody mają inne nazwy niż w systemie 10-20. Elektrody te zaznaczone są na czarno (T7, T8, P7, i P8).

Źródło: [18]

„Położenie elektrod jest zdefiniowane względem punktów charakterystycznych czaszki. Pozwala to na zachowanie proporcjonalnego rozmieszczenia elektrod, niezależnie od wielkości czaszki i umożliwia porównywanie elektroencefalogramów różnych pacjentów. Powtarzalne rozmieszczenie elektrod jest też istotne przy porównywaniu elektroencefalogramów zarejestrowanych w pewnych odstępach czasu u jednego pacjenta. System "10-20" opisuje rozmieszczenie 21 standartowych elektrod, został jednak zaprojektowany w ten sposób, że umożliwia jednoznaczne rozmieszczenie większej liczby elektrod. Ułożenie elektrod wynika z przestrzennego podziału mózgu w trzech płaszczyznach: strzałkowej, czołowej i linii obwodowej czaszki, z zachowaniem odległości wynoszącej 10 lub 20% (stąd nazwa) maksymalnej długości między określonymi punktami znamiennymi głowy. Tego typu układ, obejmuje więc wszystkie obszary mózgu. Elektrody o numerach nieparzystych leżą na lewej półkuli głowy, parzyste po prawej. Litery opisują elektrody według anatomicznych obszarów czaszki ( Fp – przedczołowe, F - czołowe, C - centralne, T - skroniowe, P- ciemieniowe, O - potyliczne, S - uszne). Numeracja jest rosnąca od środka głowy z pominięciem pewnych liczb. Te brakujące liczby to właśnie miejsca na umieszczenie dodatkowych elektrod w razie potrzeby przeprowadzenia niestandardowego badania.”

[30]

W elektroencefalografii stosowane są dwa typy odprowadzeń:

• jednobiegunowe
• dwubiegunowe

Odprowadzenia jednobiegunowe rejestrują potencjał występujący między elektrodą aktywną a referencyjną (nieaktywną), umiejscowioną w miejscu najmniej aktywnym elektrycznie. Najczęściej wykorzystywanymi elektrodami referencyjnymi są elektrody uszne umiejscowione na płatkach uszu, elektroda zamocowana nad wyrostkiem 7 kręgu szyjnego lub elektroda podbródkowa.

Rysunek 17. Montaż z odprowadzeniami jednobiegunowymi z usznymi elektrodami odniesienia.

Źródło: Opracowanie własne

W obecnej chwili najczęściej stosuje się jako elektrodę referencyjną sygnał uśrednionej elektrody Goldmana, „tj. punktu, którego potencjał tworzony jest sztucznie w rezultacie uśrednienia potencjałów wszystkich elektrod czaszkowych na rezystorach o wartości 200kΩ” [1]

Rysunek 18. Montaż z odprowadzeniami jednobiegunowymi z uśrednioną elektrodą odniesienia.

Źródło: Opracowanie własne

Odprowadzenia dwubiegunowe rejestrują różnicę potencjałów między dwoma wybranymi elektrodami np. FP1-F7, FP2-F8. Wykorzystanie odprowadzeń dwubiegunowych umożliwia tworzenie bardziej złożonych montaży wykorzystywanych w różnych celach diagnostycznych. Najczęściej stosowanymi połączeniami dwubiegunowymi są połączenia podłużne i poprzeczne.

Rysunek 19. Montaż poprzeczny z odprowadzeniami

Źródło: Opracowanie własne

Rysunek 20. Montaż podłużny z odprowadzeniami dwubiegunowymi

Źródło: Opracowanie własne

Jak przebiegają badania EEG?

Tok postępowania w trakcie przeprowadzania pediatrycznych badań EEG jest analogiczny jak w przypadku innych badań elektrodiagnostycznych. Na początku należy przygotować odpowiednio pacjenta. Należy wyczyścić skórę w miejscach, w których nakładane będą elektrody. Potem umieszczamy elektrody na głowie pacjenta według określonego schematu. Kolejnym krokiem jest włączenie aparatury EEG i sprawdzenie impedancji elektrod. Obecnie większość tych urządzeń ma wbudowany układ automatycznego mierzenia impedancji elektrod, która nie powinna przekraczać 10 kΩ. W trakcie badania rejestrujemy aktywność spontaniczną mózgu i jej zmiany na określone testy funkcjonalne:

• Zapis spoczynkowy – pacjent leży bezwładnie na kozetce z zamkniętymi oczami, spokojnie oddychając.
• Rejestracja aktywności podczas otwartych i zamkniętych oczu. 
• Fotostymulacja pacjenta i rejestracja sygnałów EEG podczas stymulacji błyskowej – pacjent ma zamknięte oczy, które są oświetlane lampą z odpowiednio dobranymi częstotliwościami błysków (od 1 do 30 Hz). Test ma wyeliminować podejrzenie ataków epileptycznych i epileptycznopodobnych.
• Hiperwentylacja – pacjent przez określony czas głęboko oddycha z zamkniętymi oczami, nawet jeśli zauważy u siebie zachwiania świadomości. Badanie kończy się zapisem spoczynkowym.

Inne rodzaje badań EEG

Obecnie coraz bardziej rozpowszechnionym rodzajem badań EEG jest badanie Video-EEG – poza rejestracją aktywności elektrycznej mózgu, pacjenta nagrywa się za pomocą kamery video. Obraz i przebieg EEG są skorelowane czasowo. Tego typu badanie ułatwia lekarzowi opis oraz umożliwia obserwowanie reakcji pacjenta na poszczególne bodźce. 

Przeprowadza się również badania pacjenta po nieprzespanej nocy oraz w trakcie snu. Te stany mogą uwidocznić specyficzne nieprawidłowości w aktywności elektrycznej mózgu. W stanie czuwania bywają one niekiedy niewidoczne.

Innymi rodzajami badań EEG wykonywanych w pracowniach jest sprawdzanie potencjałów wywołanych słuchowych, wzrokowych oraz somatosensorycznych. Monitorowanie EEG pacjenta trwa 24 godziny. Dzięki zastosowaniu przenośnych, zasilanych bateryjnie aparatów EEG jest możliwość rejestracji aktywności elektrycznej mózgu pacjenta podczas normalnego funkcjonowania w ciągu doby. Dzięki zastosowaniu takiej metody badań lekarz otrzymuje obraz długotrwałych zapisów EEG, co umożliwia wykluczenie aktywności patologicznych, towarzyszących takim chorobom jak padaczka, napady epilepsyjne, zaburzenia snu, a w razie ich wystąpienia odpowiednie postawienie diagnozy.

Zapis EEG jest reprezentacją skomplikowanego sygnału zmiennego w czasie i przestrzeni. U zdrowego człowieka zauważono pewne prawidłowości zachodzące w sygnale EEG. Jest on powtarzalny dla pewnych stanów umysłowych i emocjonalnych. Sygnały elektroencefalograficzne mają częstotliwość dochodzącą do 100 Hz i amplitudę w zakresie od pojedynczych do kilkuset µV. Zapisy EEG składają się z wielu częstotliwości nakładających się na siebie fal. Co istotne, będą one inaczej interpretowane przez lekarza neurologa i inżyniera. Dla pierwszego z nich fala, która ma częstotliwość 6 Hz, jest ostrością lub gładkością przebiegu. Z kolei inżynier dostrzeże w niej widmo o częstotliwości podstawowej 6 Hz i częstotliwościach składowych.

Rysunek 21.  Prawidłowy zapis EEG.

Źródło: [29]

Aby uprościć analizę sygnałów EEG, wyróżniono tzw. rytmy fal charakteryzujące się określoną częstotliwością i amplitudą. Dla celów diagnostycznych wyróżniamy rytmy:

• alfa – (częstotliwość między 8-13 Hz o amplitudzie 50-150 µV) podstawowy rytm prawidłowego EEG, najbardziej widoczny, gdy pacjent jest rozluźniony i pozostaje w stanie czuwania z zamkniętymi oczami. Zanika po otwarciu oczu, ale pojawia się ponownie po zamknięciu. Największe amplitudy rejestrują odprowadzenia potyliczne.

Rysunek 22.  Prawidłowy zapis EEG –fale alfa .

Źródło: [29]

• beta – (częstotliwość od 14 Hz, o amplitudzie 10-16 µV) występują w zapisie u każdego pacjenta, ich brak może świadczyć o patologii. Występują w zależności od zamkniętych czy otwartych oczu. Najbardziej widoczne w okolicach czołowo centralnych.

Rysunek 23.  Prawidłowy zapis EEG –fale beta.

Źródło: [29]

• theta – (częstotliwość między 4-7 Hz, o amplitudzie 50-100 µV) występują w stanie czuwania, najbardziej widoczne w odprowadzeniach z linii środkowej i skroniowych. W prawidłowym zapisie fal theta jest stosunkowo niewiele, ale ich występowanie powinno być symetryczne.

Rysunek 24.  Prawidłowy zapis EEG –fale theta.

Źródło: [29]

• delta – (częstotliwość mniejsza od 4 Hz, o amplitudzie 100-200 µV) nie występują w prawidłowym zapisie EEG w stanie czuwania. Pojawienie się fal delta zawsze oznacza dysfunkcję mózgu.

Rysunek 25.  Prawidłowy zapis EEG –fale delta.

Źródło: [29]

• mu – (częstotliwość 7-11 Hz, o amplitudzie 50-150 µV) występują w prawidłowym zapisie EEG. Najbardziej widoczne w odprowadzeniach centralnych, znad kory ruchowej mózgu. Nie muszą występować symetrycznie lub synchronicznie.
• gamma – (częstotliwość powyżej 40 Hz) rytm towarzyszy działaniu i funkcjom motorycznym.

Rysunek 26.  Prawidłowy zapis EEG – fale gamma

Źródło: [29]

Artefakty i ich usuwanie

Głównym problemem podczas rejestracji sygnałów EEG są powstające artefakty na tle prawidłowego zapisu elektroencefalograficznego. Nierzadko rozróżnienie ich jest trudne, co determinuje takie skonstruowanie aparatury pomiarowej, aby zminimalizować wpływ zakłóceń na zapis EEG. Rozróżniamy artefakty techniczne pochodzące od sposobu działania aparatury, wykonania badania itd. oraz fizjologiczne – od pacjenta.

Głównym artefaktem technicznym są zakłócenia pochodzące od sieci energetycznej. Ich oddziaływanie na zapis EEG jest znaczny, ponieważ częstotliwość tych zakłóceń wynosi 50 Hz i znajduje się w paśmie pomiarowym EEG. Wszystkie urządzenia lub przewody zasilane z sieci energetycznej generują wokół siebie zmienne pole elektromagnetyczne, które indukuje prądy w nieekranowanych elementach aparatury pomiarowej, np. na przewodach doprowadzających sygnał od elektrod do wzmacniaczy. Usunięcia tego artefaktu dokonuje się za pomocą filtrów pasmowo zaporowych 50 Hz lub stosując odpowiednie uziemienie pacjenta, ekranowanie przewodów i aparatury oraz dobierając określony opór elektrod. Jeśli będzie zbyt duży opór elektrod, również spowoduje artefakty. Wyrażają się one zmniejszeniem amplitudy odbieranych sygnałów oraz występowaniem w odpowiednim odprowadzeniu artefaktów z sieci 50 Hz. W celu eliminowania tego artefaktu wykorzystuje się elektrody wykonane z odpowiedniego materiału, pasty przewodzące oraz specjalne żele do czyszczenia skóry. Impedancja między elektrodą a skórą nie powinna przekraczać 10 kΩ. Źródłem artefaktów jest także przemieszczanie się elektrod względem skóry pacjenta, które może nastąpić na skutek jego ruchu lub aparatury pomiarowej. Aby uniemożliwić przemieszczania się elektrod, stosujemy pasty klejące do mocowania elektrod miseczkowych lub specjalnych czepków elektrodowych. Każde nawet minimalne uszkodzenie aparatury pomiarowej, elektrod, przewodów może wprowadzać zakłócenia do rejestrowanego sygnału. Innymi przyczynami artefaktów mogą być drgania, sieć radiowa czy zmienne pola elektromagnetyczne z indukowanych przewodów wysokiego napięcia, trakcji kolejowej itp. Dlatego też pomieszczenie, w którym wykonywane będą badania EEG, powinno być ciche, niezbyt jasne i klimatyzowane, aby uniknąć artefaktów wynikających z pocenia się badanego. Najlepiej też, jeśli będzie oddalone jak tylko to możliwe od przewodów sieciowych wysokiego napięcia, diatermii czy nadajników radiowych. Bardzo ważnym aspektem jest odpowiednie przygotowanie pacjenta oraz jak największa staranność podczas montażu elektrod i wykonywania badania.

Potencjały mięśniowe to zdecydowanie najczęściej występujące artefakty fizjologiczne w sygnale EEG. Dlatego też pacjent podczas badania powinien znajdować się w wygodnej pozycji, być rozluźniony, niczym nieskrępowany. Elektrody czy czepek muszą wywierać odpowiedni nacisk na skórę pacjenta, aby nie powodowały bólu. Oprócz tego wyróżniamy także:

• artefakty mrugania – dotyczą powiek oczu, są wysokonapięciowe, występują głównie w odprowadzeniach czołowych.
• artefakty spowodowane ruchem gałek ocznych – można zapobiegać im poprzez informowanie pacjenta, aby starał się nie poruszać oczami.
• artefakty z tętna – elektrody należy umieszczać jak najdalej od tętnic występujących na głowie.
• artefakty oddechowe – zgodne z rytmem oddychania, łatwe do rozpoznania przez analizującego przebieg EEG.
• zakłócenia wynikające z nadmiernego pocenia się pacjenta – artefakty o wysokiej częstotliwości i małej amplitudzie, nałożone na wysokonapięciowe nieregularne potencjały wolne. Osuszenie skóry głowy spirytusem usuwa artefakt.

Nie są to wszystkie występujące problemy. Może być ich znacznie więcej, chociażby dotykanie pacjenta czy hałas mogą powodować zakłócenia podczas rejestracji, dlatego też ważne jest odpowiednie przygotowanie oraz doświadczenie osoby wykonującej badanie. [6]