脑电图诊断学及脑电图仪器
上海交通大学医学院附属新华医院
张志芳
脑电图仪器
EEG机是将微弱的脑电讯号进行放大，然后通过记录装置把波形描记下来的一种电子仪器。根据所记录的导程数（道数），EEC机可分为4、8、12、14、16、18等导程，但常用者为8及16导程。还有附有记录心电图、呼吸曲线、眼动图、肌电等生理记录，并可连接示波器、脑电自动分析装置等。正常脑电活动差约为5－100μV，因此EEG机放大率要在一百万倍以上才能将脑电记录下来。EEG基本结构主要由输入、放大、调节、记录和电源等五个部分组成。
脑电图机的结构和使用
一、输入部分：㈠、导联选择（总导、分导）
㈡、定标及电阻测定
二、放大部分：差分放大、要求低噪音、漂移小。 三、调节部分：㈠、增益（总、分）
㈡、时间常数（时值） ㈢、滤波 ㈣、干扰抑制
四、记录部分：㈠、走纸速度
㈡、阻尼（机械） ㈢、零位
五、电源及稳压装置：
㈠输入部分 这一部分主要包括导联选择、定标及电阻测定三部分。
l、导联选择 脑电活动通过放置于头皮上的电极和电极连接线导入电极盒。再由每个导联选择开关选择在头部上任何两个电极（或其中一个与耳垂）连接成一个导联，然后输入前置放大器。
导联选择器有自由选择式和固定式两种。前者可根据需要自由选择所需导联。而后者是在机器制造时或调试时即按一定的导联排列组合而成，操作时只要拨动其总开关就可得到某一类型导联形式，应用起来极为方便。
2、定标装置 EEG机的各种记录笔事先必须有相同的摆幅高度，才能对以后描记下来的脑波进行波幅测定。EEG基本标准电压是采用波幅1厘米时相当于100μV。
3、电阻测量装置 用来测定电极与头皮皮肤之间的接触电阻的一种装置，它可以测量两个电极之间或一个电极对地之间的电阻。一般头皮电阻在20千欧（kΩ）内符合要求，少于5kΩ更好，若电阻值过大容易产生干扰或造成波形失真。
㈡放大部分 EEG 是—种0.5－60c／s低频波，其电压一般为5－100μⅤ电流讯号，必须经过放大（约一百万倍）。这就要求EEG机放大倍数要高、抗干扰能力强、漂移小、噪
声低等各种性能。EEG机的放大器是由前置放大器采用差分放大电路，其特点是对同相讯号（如交流电）抑制，异相讯号（如脑电等生物电流）放大，从而达到抗干扰目的。实际上由于电路两半边元件总是存在一定差异，因而对同相讯号也并非完全抑制，而仍有一定强度讯号输出。反映EEG机对同相讯号的抑制和异相讯号的放大性能，常用异相和同相讯号的放大倍数比值——辨差比来衡量，对EEG机来说辨差比越大越好，一般要求在5000以上。EEG机在没有输入讯号时应是一直线，若放大器内元件不合格，通电后基线在缓慢地移动称为基线漂移，要求放大器漂移不大于1一2rnm。噪声是一种不规则快波波形，也是由于放大器内元件产生，一般不大于3μⅤ。前置放大器输出的脑电讯号经过后级功率放大，从而推动记录笔的运动。
㈢调节部分 在前置放大器输出端有一系列调节装置，其作用主要是选择一定范围频率和波幅的脑波讯号输入至后级放大器，而且尽量不失真。主要有增益、时间常数和滤波等。
1、增益调节器 从EEG波形分析而言，描出的脑波笔的偏转以0.5－2cm幅度为宜，笔偏转太大波形失真，而太小肉眼不能识别。而增益调节器在EEG机放大能力基础上，可以在一定范围内增加或减少放大倍数（即增益）以适应EEG描记的需要。
2、时间常数（时值） 也称低频滤波器，是指输入端输入一个方波，其波幅从100%下降到37％时所经历的时间。时间常数越大，波幅下降越慢，有利于慢波显示，反之，时间常数越小，波幅下降就越快，对低频率讯号的衰减就越大，慢波不易显示。一般心电图记录采用时间常数为1－1.5秒，肌电图为0.1秒，EEG为0.3秒。
3、滤波（高频滤波器） 是用各种容量的电容器把较高的不需要的脑波频率成分过滤而保留低频成分的装置。滤波分成15、30、60和关器档（每一种型号机器不一样）前三档分别是代表频率为15、30、60Hz 时衰减（比原来幅度）30％左右，第四档（关）代表滤波不起作用。不用或选用较高频率滤波器时，描记出来的波形高频成分多，因而显得比较尖锐，当选用较低频率滤波器时，高频成分衰减大，描记出来的波形就比较圆钝。故可以根据实际的需要进行选择，以达到良好的描记效果，一般EEG滤波放在60或30Hz处为宜。
㈣记录部分 EEG的记录有笔记录、示波器显示及打印和磁带录像等。但现在常用的为前两种。
1、墨水笔记录 由一个恒速（0.5、1、1.5、3、6厘米／秒）电动机推动记录纸，进行定时的波形描记，常用纸速为1.5及3厘米／秒。6厘米/秒用于观察交流电讯号，而0.5厘米一般用于校验机器时。
2、示波器显示 适用于长时间监视的特殊检查如睡眠诱发等，可以节省纸张。 3、记录器的性能指标： （1）阻尼 是指记录器在活动过程中所受到的反方向作用力的表现。又可分为电阻尼和机械阻尼两种，前者系指由记录器活动部分切割了固定磁场而感应的电流所产生的阻力，后者指记录笔运动时遇到的空气阻尼和油阻尼。阻尼过大或不足均会使记录器的频率响应改变而导致波形失真。如阻尼不足时波形出角过大，阻尼过大时则波形圆钝。故阻尼应调至适中状态为宜。
（2）频率响应 EEG的频率响应要求在60Hz 以内，幅度差不应超过±10％。
（3）线性 系指记录笔在规定的偏转范围内，在不同位置和输入相同讯号时，记录笔偏转幅度的变化关系，要求其幅度不应超过10%。
（4）零位 系指当记录器上加上一定的电压以后，笔就偏转到某一位置，当电压消失时笔回到原处，即“零位”。如由于某种原因使笔回不到原处，就产生了“零位误差”，一般应在1毫米以下。
（5）电源及稳压 EEG机是一种低频、高放大倍数的仪器，要求有稳压装置，使电压的变化一般不超过±10%。
临床脑电图
脑电图为临床医务工作者的诊断工具之一，主要反应大脑皮层功能变化。由于检查方法简便，对患者毫无痛苦与危险，目前正在为临床日益广泛采用。它对癫痫、颅内占位性病变、颅内感染、脑外伤及脑血管疾病等，有较为肯定的诊断价值。
脑电图的成分
脑电图是用安放在头皮上的电极通过脑电图仪，将大脑一群群神经细胞的自发综合电活动，放大约一百万倍后所做的记录。临床脑电图学就是根据这种记录曲线变化的波幅、频率、波形、波的表现方式及分布和位相关系，对脑部病变提供诊断及预后估计的参考。
一、波幅：
系指一个波由波顶至波底的高度，以微伏（μV）为单位。波幅代表神经细胞群新陈代谢强度。脑生物电位差极小，人脑电的波幅为5－1000μV。一般为10—100μV。
二、频率（周期）：
系指1秒钟内脑波的周期数，以周／秒（c／s）表示。频率的倒数就是周期，即指一个波从它离开基线到返回基线所需的时间，以毫秒（ms〕表示。 脑电图曲线按其频率的高低分类，并以希腊字母命名，可分为：
㈠、α（alpha）波：
频率8－13 c／s，平均为10 c／s，波幅10－100μV的正弦形波，以枕区为最明显，波幅最高，其次为顶区。α波波幅呈周期性增高或减低，这种周期性变化称调幅。α波易受外界刺激的影响，如情绪紧张，注意力集中、睁眼、声音剌激等均可使其抑制（减弱甚至消失）。
㈡、β（beta）波：
频率14－30 c／s，波幅5－30μV的波。β波主要在额、中央区明显。情绪焦虑或兴奋时，β波可增加。肢体活动时又可使β波抑制。多种镇静类、止痉类药物如利眠宁、鲁米那、眠尔通等均可产生β波。平时记录中，当睁眼α波抑制时β波常可显示，而且波幅增高。频率高于α波的β波又称为快波。
㈢、δ（delta）波： 频率0.5－3 c／s波。 ㈣、θ（theta）波：
频率4－7 c／s波。 频率低于α波的δ波与θ波又称为慢波，在正常人中可见于患儿至儿童期，以及睡眠期间，在成年人清醒时在额颞区，也可少量出现。
三、波形：脑电图按其波形常可分为下列几种： 1、正弦波：
如典型的α波、β波等属此型。 2、棘波（又称峰波）∶
其上升、下降均陡，每波持续时间20－80ms，棘波是大脑皮层神经细胞过度兴奋的表现，多见癫痫病人。棘波的位相向上者为阴性棘波，向下者为阳性棘波。两个以上的棘波连续出现时称为多棘波，见于癫痫大发作。14及6 c／s正相棘波，常于浅睡期出现，以颞枕区明显，见于植物神经性发作，也可见于正常青少年中。
3、尖波（又称锐波）：
其上升陡下降斜。每波持续时间80－200ms，波幅100 μV以上居多。与棘波相比，尖波是神经细胞放电的同步性不完全的结果，可见于癫痫病人。三相（尖）波是由一个波幅较大正相波和其前后各有一小的负相波所组成，常出现于肝昏迷前期，血氨升高时。
4、棘-慢波：
是有由棘波和后面跟着一个约200ms－500ms的大慢波（多数为300ms）所组成的综合波。 属刺激性病理波，多见于癫痫病人。持续性3c／s棘-慢波为癫痫小发作特异性波。
5、尖-慢波：
是由尖波和后面跟着一个500－1000ms的大慢波所组成的综合波。属剌激性病理波，多见于小运动性发作。
6、多棘-慢波：
是由2—6棘波和后面跟着一个慢波所组成的综合波，常为肌阵挛性小发作的发作波。 7、梭波（又称纺锤波）：
频率约14c／s的波，常出现于睡眠中期。 8、顶尖波（又称驼峰波）：
主要为负相尖波，以顶区最明显。小儿常成对出现，形似“驼峰”，故又称驼峰波，此波常出现于睡眠浅睡期。
9、K综合波：
是由1－2c／s大慢波跟着几个低波幅6－15c／s波所组成。这是在睡眠中期被突然刺激（声音、针刺等）所诱发的觉醒反应波型。
10、懒波：
是指病侧正常脑波如α、β、睡眠波减弱或消失，提示该侧大脑半球病变。 1l、平坦波（又称电平波）： 为各种频率脑电活动明显抑制，几乎呈一直线。见于大脑严重损害及各种原因引起的极度昏迷。
12、爆发性抑制活动：
是指在平坦波背景上，突然出现高波幅慢波、尖波或棘波群。见于大脑皮层及皮层下广泛性损害病例。
四、根据波的表现方式可分为： ㈠、节律性波：
是指有比较恒定频率和波形重复地出现的活动。如正常成人典型α、β节律属此类。 ㈡、节律紊乱波：
是指无恒定频率和波形，无优势节律，而为散在性间歇性出现。如婴儿痉挛症中常见高峰节律紊乱波型。
㈢、阵发性活动：
即在主要节律背景上，突然发生波幅、波率、波形的改变并呈阵发性发放者。常见于癫痫病人。
五、波的位相：
系指在某一时刻在纵轴上变化的方向。向上称为负相波（阴性波），向下称为正相波（阳性波）。两波在同一时刻变化的差异称为位相差，它可分为：
㈠、同步：
两半球相应区的脑波在任何时刻变化方向都相同。 ㈡、异步：
两半球相应区的脑波变化方向不相同，但并不完全相反。 ㈢、位相倒置：
两个相邻区的脑波在同一时期方向相反。 六、根据波的分布可分为：
㈠局限性：脑波在某一区域经常出现者。 ㈡一侧行：脑波限于一侧半球出现者。 ㈢对称性：脑波左右两侧半球对称出现者。 ㈣弥漫性：脑波两侧半球各区广泛性出现者。
正常脑电图
成年人与小儿的脑电图是不同的。 一、成年人脑电图： ㈠、清醒脑电图：
基本节律常为10—10.5c／s α波。以枕区为明显，其次为顶区。其波幅平均为50μV，以左侧稍低，调幅佳。在前半球可见少量波幅为5—20μV波，以颞区多见；有少量低幅θ波，以额区为甚：有些人在额区尚有少量低幅δ波。以α波为明显的节律性波，在睁眼等感觉刺激时，可明显抑制。
老年人α波频率稍有减慢，θ波数量略有增多这是正常现象。 ㈡睡眠脑电图：
一个睡眠周期可分为二时相： 1、非快速眼动相（NREM）：
又可分为4期：I期：检查者生倦睡，α波减少，波幅降低，并出现低幅β波、θ波。此后进入浅睡期，检查者入睡但较浅。α波逐渐消失，出现多量低幅θ波。在顶中央区间隙性出现两侧同步性高幅顶尖波。Ⅱ期：检查者进入中睡期，慢活动增多，频率变慢，波幅增高，并于两中央区出现梭波。并逐渐波及额区及顶区。此期如给予检查者突然声音刺激，可出现K综合波。Ⅲ期：检查者进入较深睡眠，脑电图上出现弥漫性高幅δ波，其量占20％～50%，顶尖波减少甚至消失。IV期：检查者深睡，EEG上弥漫性高幅δ波占50％以上，梭波消失。
2、快速眼动相（REM）：
为最深睡眠期。此时检查者伴有眼球震颤、肌电消失、心跳和呼吸不规则，叫醒后多数人声称在做梦，脑波表现为低幅慢活动及间歇性低幅快波。一个成年人睡眠7～8小时计，大约出现3～5个睡眠周期。每个周期约1.5～2小时，其中慢波相约1～1.5小时，接着为快速眼动相睡眠约20分钟左右。然后又进入第2个睡眠周期，周而复始直至觉醒。
二、小儿脑电图：
小儿的脑波与成年人不同，它随年龄变化而变化。其特点是以慢波为主，随着年龄的增长，慢波逐渐减少，α波逐渐增多。新生儿的脑电图，主要为低幅δ波，其上常叠加有7～30c／s波，表现为不规则。不同步、不对称，以中央、顶区为明显。3个月时枕区较规则20～50μVθ活动已占优势， 以枕区为明显。到1岁半时，枕区除θ波外，还间歇性出现8～9c／sα波。4岁以后枕区以规律性7～9c／s明显占优势。4～7岁时波幅上升到最高值，平均为75μⅤ，其后波幅开始缓慢下降。8～9岁枕区节律为8～9c／s，θ活动基本消失，但枕区散发性个别3～4c／s慢波仍可出现，12～13岁时除前半球有稍多θ波外，脑电图已基本上达到成年人波型。
小儿睡眠脑电图基本同成年人，但是年幼小儿在思睡期及觉醒时常可出现阵发性高波幅