Systembiologie & Medizin. EEG-Grundlagen. Freie Universität Berlin Betreuer: Dr. D. Kunz; PD Dr. A.
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- Heinz Glöckner
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1 Seminar Systembiologie & Medizin EEG-Grundlagen Freie Universität Berlin Betreuer: Dr. D. Kunz; PD Dr. A. Rodenbeck
2 Einführung EEG-Grundlagen Geschichte der EEG Generierung Komponenten eines EEG-Gerätes Elektroden Vorverstärker Mess-Ableittechniken 10/20 -System EEG-Wellen Artefakte
3 Einführung Definition Elektroenzephalographie EEG Verstärkersysteme, die zu diagnostischen Zwecken in der Neurologie die elektrische Aktivität des Gehirns (gr. encephalon ) unter verschiedenen Bedingungen ableiten, verstärken & registrieren.
4 Einführung Geschichte der EEG 1875 Richard Caton "Hirnstromwellen" von Säugetieren 1929 Hans Berger erste Ableitung am Menschen Elektroenzephalogramm (EEG) 1932 Kornmüller Krampfstromentladungen" für Epilepsie 1935/36 Davis et al. sensorische ERPs am Menschen 1962 Galambos & Sheatz ersten computergemittelten ERPs
5 Einführung Generierung Änderung der Potentialdifferenzen an Kopfoberfläche keine Hirnströme
6 Einführung Generierung 2
7 EEG-Geräte Komponenten eines EEG-Gerätes
8 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Elektroden Intigrierte Elektrodenkappe Ag / AgCl-Oberflächenelektroden Ringförmig oder punktförmig
9 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Elektroden Intigrierte Elektrodenkappe Ag / AgCl-Oberflächenelektroden Ringförmig oder punktförmig Einzeln gesetzte Oberflächenklebeelektroden (Augenelektroden) Klippelektroden für die Ohren
10 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Elektroden Intigrierte Elektrodenkappe Ag / AgCl-Oberflächenelektroden Ringförmig oder punktförmig Einzeln gesetzte Oberflächenklebeelektroden (Augenelektroden) Klippelektroden für die Ohren Besondere Zwecke Edelstahl-Nadelelektroden (Intensivstation / Operation) Edelstahl- o. Platin-Gitterelektroden (auf dem Kortex plaziert)
11 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Verstärker Differenzverstärker EEG-Signale bei 10 μv sehr störanfällig Verstärkt nur ständig ändernden EEG-Signale Annuliert gleichbleibende Störspannung
12 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Differenzverstärker Mind. 3 Eingänge Ground-Elektrode (Art Erdung) Referenz-Elektrode (möglichst inaktiven Hirnareal) aktive Elektroden (über dem zu untersuchenden Hirnareal) Montagen: Elektroden in unterschiedliche Beziehungen zueinander setzen unterschiedliche EEG-Potentiale
13 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Mess-Ableittechniken Unipolare (referentielle) Ableitung Eine gemeinsame Referenzelektrode für alle Ableitpunkte (meist an den Ohrläppchen) Vorteil: Genaue Abbildung hinsichtlich Topographie, Polarität & Amplitude Nachteil: Störanfällig v.a. bei Störungen an der Referenzelektrode
14 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Mess-Ableittechniken Mittelwert (Referenz-)Ableitung Referenzwert ist Mittelwert über alle Elektroden Vorteil: stabilere Ableitung, weniger störanfällig Nachteil: lokale Aktivitätsschwankungen übertragen sich auf alle Ableitungen
15 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Mess-Ableittechniken Bipolare Ableitung Jeweils 2 benachbarte Elektroden werden über einen Differenzverstärker verschaltet Vorteil: hohe räumliche Auflösung Nachteil: geringe Amplitude, keine exakte Rekonstruktion unter einer Elektrode
16 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Mess-Ableittechniken Quellenableitung Eine Elektrode gegen den Mittelwert der sie umgebenden Elektroden gemessen Vorteil: hohe räumliche Auflösung Nachteil: geringe Amplitude, regional ausgedehnte Aktivitäten schlecht zu erkennen
17 EEG-Geräte Gliederung Komponenten eines EEG-Gerätes Mess-Ableittechniken Wichtiges Impedanzen zw. Elektrode & Kopfhaut gering halten EEG < 10 kω bei ERP < 5 kω Alle Elektroden gleiche Impedanz Impedanz bei Ground- & Referenzelektrode klein (0-1 kω)
18 10/20 10/20 - System
19 Gliederung 10/20 10/20 - System
20 Gliederung 10/20 10/20 - System
21 Wellen EEG-Wellen Alpha-Welle Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 8 13 Hz μv Schnell physiologisch wach, Augen zu
22 Gliederung Wellen EEG-Wellen Beta-Welle Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 13 Hz 20 μv rasch physiologisch wach, Augen auf
23 Gliederung Wellen EEG-Wellen Theta-Welle Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 4 7 Hz bis zu 500 μv langsam physiologisch Leichtschlaf
24 Gliederung Wellen EEG-Wellen Delta-Welle Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 0,5 3,5 Hz viele 100 μv bis 1 5 mv langsam physiologisch Tiefschlaf
25 Gliederung Wellen EEG-Wellen Gamma-Welle Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 30 Hz k.a. rasch physiologisch starke Konzentration
26 Gliederung Wellen EEG-Wellen Steile Wellen sharp waves Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 80 ms variabel steil, abnorme Wellen normal und abnorm
27 Gliederung Wellen EEG-Wellen Spitzen spikes Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 80 ms variabel steil, abnorme Wellen meist abnorm
28 Gliederung Wellen EEG-Wellen Folge von Spitzen Frequenz: Amplitude: Wellenart: Auftreten: 5 10 mal mit 80 ms 50 μv, oft sehr groß steil, abnorme Wellen epileptische Anfälle
29 Gliederung Wellen EEG-Wellen Spike-Wave- Komplex Frequenz: 3 s -1 Amplitude: μv Wellenart: viele verschiedene Varianten Auftreten: immer abnorm
30 Artefakte EEG-Artefakte Physiologisch bedingt Strinrunzeln, Lidbewegung, Kauen, Kopf- und Halsbewegung EKG-Spitzen als Pulswellen temporal einstreuend Augenbewegungen ins frontale EEG Schwitzen (langsame Schwankungen) Atembewegungen
31 Artefakte EEG-Artefakte Technisch bedingt Schlechte Übergangsimpedanz der Elektroden Wackelkontakt in den zuführenden Kabeln 50 Hz Einstreuungen von außen Große Induktivitäten (Aufzüge, Radio- oder Fernsehsender) Elektrostatisch aufgeladene Schuhe oder Kunstfaserkleidung
32 Gliederung EEG-Kammer
33 Ende Quellen Medizintechnik; Rüdiger Kramme (Hrsg.); 2. Auflage; Springer Electrophysiological Imaging of Brain Function; A.W. Toga, J.C. Mazziotta; 2. Auflage; Academic Press Clinical Neurophysiology; Jasper R. Daube; 2. Auflage; Oxford University Press
34 Ende Fragen
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