脑电图的简单简介

这个博文的内容讲了脑电图的操作还有电极图，更偏向于医学，但是看看总能装逼。

基本原理

要说脑电图，首先得简单了解脑电图的原理。脑电图根据电极放置于颅内或颅外，可分为头皮电极脑电图、颅内电极脑电图。这里讲的是大家经常接触到的头皮电极脑电图。脑电图跟心电图、肌电图一样，是利用仪器来记录电活动。

头皮电极脑电图是从头皮上将脑部的自发性电活动加以放大记录而获得的图形。脑电信号经过放大器（因为脑电信号非常微弱，为 mv 或 uv 级别，而且得经过颅骨和头皮的衰减，所以需要经过数百万倍的放大才能显示出来）、滤波器（减少干扰）最后形成我们所看到的图形。

敏感性与走纸速度

我们先来回顾一下心电图。要注意的是，平时大家都知道心电图两条纵线间（1 mm）表示 0.04s，那是因为走纸速度为 25 mm/s。也就是说每过 1s 心电图纸走了 25 mm。同样的，当标准电压 1mv = 10 mm 时，两条横线间（1 mm）表示 0.1mv。

脑电图也是同样的道理。脑电图一般采用的走纸速度为（走纸速度对应的是横轴）30 mm/s，也就是说 30 mm = 1s。而脑电图的敏感性（纵轴）单位为 uv/mm，敏感性一般采用的是 10uv/mm，也就是说 1 mm = 10uv。

一般心电图横向纵向都有格子，而且走纸速度以及敏感性都是按照固定标准来的。反正横轴 1 小格就是 0.04s，纵轴 1 小格就是 0.1mv。但是脑电图一般都是没画格子的，走纸速度和敏感性会根据实际情况调整。但是大家也别急，正规的脑电图右下角都会有个标尺（类似地图上的比例尺），标尺就是为了说明其走纸速度及敏感性。文字太多，把大家都绕晕了。还是看图吧。

也有的是这样表示的：

无论如何，总归会通过标尺告诉你横轴多长是 1s，纵轴多长是多少 uv。

电极放置位置

现在头皮电极脑电图常规使用的是国际 10-20 系统。10-20 系统包括 19 个记录电极和 2 个参考电极。

首先在头皮表面确定两条线，一条为鼻根至枕外粗隆的前后连线为 100%，另一条为双耳前凹之间的左右连线为 100%。两者在头顶的交点为 Cz 电极的位置。从鼻根向后 10% 处为 FPz（额极中线），从 FPz 向后每 20% 为一个电极的位置，依次为 Fz（额中线）、Cz（中央中线）、Pz（顶中线）及 Oz（枕中线）。

Oz 与枕外粗隆的间距为 10%。双耳前凹连线距左耳前凹 10% 处为 T3（左中颞）电极位置，以后向右每 20% 放置一个电极，依次为 C3（左中央）、Cz、C4（右中央）和 T4（右中颞）。T4 距右耳前凹间距为 10%。

从 FPz 通过 T3 至 Oz 的连线为左颞连线，从 FPz 向左 10% 为 FP1（左额极），从 FP1 每向后每 20% 放置一个电极，依次为 F7（左前颞）、T3（左中颞）、T5（左后颞）及 O1（左枕），其中 T3 为此线与双耳前凹连线的交点，O1 距 Oz 为 10%。右颞连线与此相对应，从前向后依次为 FP2（右颞极）、F8（右前颞）、T4（右中颞）、T6（右后颞）、O2（右枕）。

从 FP1 至 O1 和从 FP2 至 O2 各做一连线，为左、右矢状旁连线，从 FP1 和 FP2 向后每 20% 为一个电极位点，左侧一次为 F3（左额）、C3（左中央）、P3（左顶）和 O1（左枕），右侧依次为 F4（右额）、C4（右中央）、P4（右顶）和 O2（右枕）。在 10-20 系统中，FPz 和 Oz 不包括 19 个记录点内。

这么一大段文字大家都看晕了，没关系，有图有真相，大家还是看图吧。

采用这个系统有什么好处呢？第一，电极位置的排列与头颅的大小和形状成比例，就是无论你是头大头小或者头颅头型变异，放置的位置都有可比性，因为它是根据自身头部的百分比放置的；第二，与解剖部位基本吻合，但前颞例外，F7 和 F8 分别位于双侧额下回的后方，并不是真正的前颞区（见下图）。

有了图大家应该很容易理解了，但是问题又来了，记不住啊。一堆字母跟数字，那些数字似乎还很混乱（有的是 1、2，有的是 3、4，有的是 5、6）。

我开始学习这些导联时，也不知道吐槽了多少遍。但没关系，跟大家说说命名规则，就很容易记了。英文字母表示的是对应脑叶的英文缩写，大家应该好记。关于数字，奇数代表的是左边，偶数代表的是右边。数字不是连续的，那是因为设计者在设计时为了增加电极数目（如有必要）而预留了位置代码。大家再看看刚才那两个图：

除了起点位置的距离是 10% 之外，其余都是 20%（这也是 10-20 名字的由来）。如果在这些 20% 中再增加电极，也就是所有距离都是 10%，那就变成下面这样子：

看见没有，所有数字（数字的顺序是横向的）都是连续的了（注意这个图的黑底白字，T7、T8 就是 T3、T4，P7、P8 就是 T5、T6。为啥在这里改了，那是美国脑电图协会建议修改的，为啥这样修改，在这里就不说了，大家有兴趣可以自己去看看相关文献：American Clinical Neurophysiology Society（原著），秦兵（译）. 美国临床脑电图学指南（5）标准电极位置命名指南. 癫癎与神经电生理学杂志. 2011, 20(6):377-378.

脑电信号的极性

脑电图通道显示的是两个输入端的电位差值。按照规定，这两个输入端标记为 G1、G2。按照规定，定义一个通道为首先输入到 G1 然后再输入到 G2。例如，C3-T3 通道，就是 G1 为 C3 电极，G2 为 T3 电极。按照定义，负相电位波峰向上，正相电位波峰向下（似乎跟常识相反，肌电图也是如此）。

G1 端输入的是负相电位，G2 端为零电位，G1 与 G2 的电位差为负相，波形向上。

G1 端输入的是正相电位，G2 端为零电位，G1 与 G2 的电位差为正相，波形向下。

相反，G1 端为零电位， G2 端输入的是正相电位，G1 与 G2 的电位差为负相，波形向上。

G1 端为零电位， G2 端输入的是负相电位，G1 与 G2 的电位差为正相，波形向下。

参考电极及导联组合

前面说了脑电图通道显示的是两个输入端（G1-G2）的电位差值。理论上来说，我们希望选取的参考电极（G2 端）为零电位（没有任何脑电或其他生物电活动），那么脑电图上的图形就直接反映了我们所要记录的脑电信号（G1 端）。如下面这个图：

但是现实情况下，人体表面几乎没有零电位的部位，所以我们只能选取受各种生物电场影响较小且较少运动的部位作为参考电极的位置。

现在常用的是耳极参考电极和平均参考电极。

耳极参考电极

耳极参考电极采用左右耳垂作为 G2 端，分别标记为 A1、A2。

对于左侧大脑半球，分别以 Fp1、F3……作为 G1 端，A1（左耳垂）为 G2 端，对于右侧大脑半球，分别以 Fp2、F4……作为 G1 端，A2（右耳垂）为 G2 端。就形成了 Fp1-A1、F3-A1……Fp2-A2、F4-A2……各导联组合形成的耳极参考电极的脑电图。

但是这种接法的缺点是容易受到邻近部位脑电活动的干扰而造成耳极参考电极活化（G2 端不为零电位），如果头部运动影响耳垂，也同样会造成耳极参考电极活化。

如下图，A2 活化（A2 活化是因为 T4 异常放电传给 A2。为啥会传给 A2？因为 T4 很靠近 A2，大家回顾电极放置位置那个图）。A2 带的是负相电位，而 Fp2、C4、O2 不带电（电位为零，简化来说，其实不准确），就形成了下面这个图形。

难以理解的话回顾下面这个图。

以 Fp2-A2 为例，FP2 为 G1，A2 为 G2，Fp2 为零电位（一直线），A2 为负相电位（负相波峰向上，带电是因为电极活化），Fp2-A2（G1-G2）就形成了波峰向下的图形。C4-A2、O2-A2 也是同样的道理。而 T4-A2 为啥没波形？因为 T4 与 A2 靠得很近，A2 的电位是由 T4 传递活化，T4 与 A2 电位大致相等，电位差为零。如下图。

平均参考电极

平均参考电极是将头皮的每个记录电极分别串联一个电阻，再并联，经过这种处理，头皮各点的电位被削弱并平均，电位接近于零。也就是平均参考电极（缩写为 AV，看到这个词千万别乱想）作为 G2 端。

但是如果某一个头皮记录电极有非常高的电位，上述处理无法将其完全消除，平均参考电极带了电位（参考电极活化），形成的脑电图形也会受到影响，跟耳极参考电极活化是一样的道理。

导联组合

上面提到的两种导联方法都属于单极导联，就是将头皮电极的某一点（G1）分别与一个参考电极（G2）相连接。这种接法的缺点也说了，所以还有别的接法，叫双极导联。

双极导联是将两个记录电极分别作为 G1、G2 端所形成的脑电图形。下面这种接法叫双极纵联，就是将各个头皮记录电极从前向后头接尾、尾接头分别作为 G1、G2 端（Fp1-F3、F3-C3,……Fp1-F7、F7-T3）。

类似的还有双极横联。

双极导联可以避免参考电极活化引起的图形失真的影响，而且在局灶性放电时，可以形成特殊的脑电图形——位相倒置。大家看下面这个图，C4 带负电，而其他电极不带电。在 C4-P4 通道上，C4 为 G1 端，P4 为 G2 端，C4-P4 波峰向上（负电向上）；而在 F4-C4 通道上，恰恰相反，F4 为 G1 端，C4 为 G2 端，F4-C4 波峰向下（正电向下，F4 为零电位，C4 为负电，F4 减去 C4，0 减去一个负数，得出一个正数）。

因此在头接尾、尾接头的双极导联中，便形成了这种「针锋相对」的位相倒置图形。这种图形有利于异常放电的定位。注意的是，位相倒置的定位必须是这种头接尾、尾接头的双极导联才成立（为什么？就是由于前面分析的其形成的原理）。

大家再来看看前面说到的耳极（A2）活化的图形：

前面说 A2 活化因为 T4 的电位传给 A2，怎么验证呢？看双极纵联就知道了。Fp2-T4、T4-O2 形成了位相倒置（这个图的排序个人觉得不是特别好，更好的是 Fp1-T3、T3-01、Fp4-T4、T4-O2，这样位相倒置才明显。如上面举的位相倒置的图形）。

但是双极导联也有其缺点，就是当相邻的两个电极的脑电活动比较同步时，会产生抵消现象（G1、G2 电位相同，电位差为零）。

各种导联组合各有其优缺点，所以标准脑电图要求至少有三种联结方式（纵联、横联、参考导联）。现在都是采用数字化记录（电脑记录），在其相应的阅图软件上可以调用不同导联组合。

电场及定位

神经内科医生们都知道，神经系统疾病诊断原则一般都是「先定位、后定性」，由此可知定位的重要性。脑电图对于癫痫样放电（尖波、棘波）的定位十分重要。某一部位的脑电波可形成一定的电场，其范围可通过适当的导联组合反映出来。当你对着平静的水面投下一颗石头时，会在水面以石头落水点为中心向四周扩散形成一圈圈的波纹。

脑电信号形成的电场也是同样的道理。如下图， C3 为局灶放电起源，它向周边扩散，形成一个电场，电场逐渐减弱，这个电场可以在脑电图通过适当的导联组合反映出来。