冠隆醫(yī)療kwanlon2025-03-26

EEG腦電監(jiān)測(cè)技術(shù)詳解

腦電圖（Electroencephalography, EEG）是一種非侵入式記錄大腦電活動(dòng)的技術(shù)，通過放置在頭皮表面的電極檢測(cè)神經(jīng)元群同步放電產(chǎn)生的微弱電位變化。EEG具有毫秒級(jí)時(shí)間分辨率，但空間分辨率較低（約1-2 cm）。以下是EEG技術(shù)的核心要點(diǎn)：

一、EEG信號(hào)基礎(chǔ)

1. 信號(hào)來源

神經(jīng)元電活動(dòng)：主要由大腦皮層錐體細(xì)胞的突觸后電位（PSPs）同步產(chǎn)生，需數(shù)千個(gè)神經(jīng)元同步放電才能被頭皮電極檢測(cè)到。
信號(hào)強(qiáng)度：頭皮記錄的電位幅度約為10–100 μV，比單個(gè)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢唬▇1 mV）小得多。

2. 頻段分類

EEG信號(hào)按頻率分為多個(gè)節(jié)律，與不同認(rèn)知狀態(tài)相關(guān)：

頻段	頻率范圍	相關(guān)狀態(tài)
δ波 (Delta)	0.5–4 Hz	深度睡眠、昏迷
θ波 (Theta)	4–8 Hz	困倦、冥想、記憶編碼
α波 (Alpha)	8–13 Hz	閉眼放松、枕葉主導(dǎo)
β波 (Beta)	14–30 Hz	專注、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、焦慮
γ波 (Gamma)	>30 Hz	高階認(rèn)知（如注意、感知綁定）

二、EEG系統(tǒng)組成

1. 硬件設(shè)備

電極：
- 材料：Ag/AgCl（氯化銀）電極最常用，導(dǎo)電膏降低阻抗。
- 布局：按國際10-20系統(tǒng)（或更高密度如10-5系統(tǒng)）放置，覆蓋全腦區(qū)域（如Fp1、Cz、O2等）。
放大器：放大微弱信號(hào)（增益約1000–10000倍），抑制共模噪聲。
模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）：采樣率通常≥250 Hz（避免高頻信號(hào)混疊）。

2. 信號(hào)處理流程

預(yù)處理：
- 濾波：帶通濾波（0.5–40 Hz）去除直流漂移和高頻噪聲。
- 去噪：獨(dú)立成分分析（ICA）消除眼動(dòng)（EOG）、肌電（EMG）干擾。
特征提取：
- 時(shí)域分析：事件相關(guān)電位（ERP，如P300）、峰值檢測(cè)。
- 頻域分析：快速傅里葉變換（FFT）計(jì)算功率譜密度。
分類/解碼：
- 常用算法：LDA、SVM、CNN（深度學(xué)習(xí)需大量數(shù)據(jù)）。

三、EEG的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 臨床醫(yī)學(xué)

癲癇診斷：檢測(cè)異常放電（如棘波、尖慢波）。
睡眠研究：分期（NREM/REM）及睡眠障礙（如失眠、呼吸暫停）。
腦死亡判定：確認(rèn)腦電靜息（flat EEG）。

2. 腦機(jī)接口（BCI）

控制類：
- 運(yùn)動(dòng)想象（MI-BCI）：想象左手/右手運(yùn)動(dòng)控制光標(biāo)。
- 穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）：注視閃爍目標(biāo)產(chǎn)生特定頻率響應(yīng)。
通信類：
- P300拼寫器：通過矩陣閃爍選擇字符（如ALS患者交流）。

3. 科研與消費(fèi)級(jí)應(yīng)用

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)：研究注意力、決策、情緒等腦機(jī)制。
神經(jīng)反饋訓(xùn)練：通過實(shí)時(shí)EEG反饋調(diào)節(jié)大腦狀態(tài)（如提升專注力）。
消費(fèi)設(shè)備：
- 低成本頭戴設(shè)備（如NeuroSky、Muse頭環(huán)）用于冥想監(jiān)測(cè)或游戲控制。