4. Toepassing digitale EEG-toestel
Digitaal EEG betekent in feite werken met een programma voor administratie, digitale opslag,
eergave bij registratie, beoordeling van digitale EEG-signalen en signaalanalyse.
w
Administratie
Indeeersteplaatsmoethetmogelijkzijnomgegevens(naam,geboortedatumetc.)intevoerenente
koppelen aan een EEG. Ook heeft EEG een uniek label waarin is opgenomen welk jaar en het
vervolgnummer.
Digitale opname EEG-signaal
et verschil van iedere elektrode ten opzichte van de opnamereferentie-elektrode (REF) wordt
H
digitaal vastgelegd. Per elektrode wordt via de gekozen versterker signaaldata opgenomen en
opgeslagen.Hoevaakhetpersecondeopgeslagenwordtisafhankelijkvandesamplefrequentievan
de gebruikte versterkers. Voor een nauwkeurige registratie 200Hz, 200 opnamemomenten per
seconde per versterker. Hogere samplefrequenties is meer nauwkeurig, maar vergt veel opslag.
EEG-registratie (opname)
ij een juiste analoge registratie op het juiste moment, die afhankelijk was van de afleiding,
B
gevoeligheid, filters en de papiersnelheid/tijdas. Er moest in verschillende afleidingen worden
geregistreerd om de juiste verdeling van de hersenactiviteit op papier te krijgen.
De ruwe data (ten opzichte van de referentieopname-elektrode) wordt bij een digitale EEG niet
eïnvloed wanneer het achteraf veranderd wordt.
b
Wanneer er bijvoorbeeld een potentiaalverschil tussen C4 en P4 gemeten wordt, berekent de
programmatuur dit verschil:(𝐶4 − 𝑅𝐸𝐹) − (𝑃4 − 𝑅𝐸𝐹) = 𝐶4 − 𝑃4
Hetwoordafleidingookwelmontageofpreselectiegenoemd,betekenthierdus:dekeuzevandete
registreren potentiaalverschillen per kanaal, wat inhoudt:
- welke elektrode(n) is/zijn erbij betrokken
- welke afleid volgorde/methode wordt gebruikt
- op welk kanaal wordt een bepaald potentiaalverschil geregistreerd
eergave bij opname
W
Eenzelfde epoch (stukje EEG) kan inmeerafleidingenwordenbekekenomhetoptimaaltekunnen
interpreteren.HetsignaalvandeEEGregistratiemoetdirectzichtbaarzijnvoorhetdirectherkennen
van artefacten, veranderingen in de toestand van de patiënt (doezelen en kortdurende
EEG-afwijkingen (transpiraties)). Gebeurtenissen als ogen open/dicht of paroxismale
EEG-fenomenen (zoals piekgolven) moeten makkelijk gemarkeerd kunnen worden.
enanalogeEEG-registratiebeginteneindigtmeteenkalibratie(ijking)doordatvroegeresystemen
E
als het ware warm moesten draaien voordat een voldoende mate van stabiliteit werd bereikt. Een
kalibratiesignaalisnodigomtijdsas,gevoeligheidenookfilterstekunnencontroleren.Bijeendigitaal
EEG gebeurt dit automatisch voor elke registratie wordt gedaan.
ersterking en gevoeligheid
V
Versterkingisdeverhoudingvandeuitgangsspanningvaneenversterkertotdespanningdieopde
ingang aangeboden is:
𝑣𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑟𝑘𝑖𝑛𝑔 = 𝑢𝑖𝑡𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔/𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔⇒ (bv.10𝑉/10µ𝑉 = 1000000)
evoeligheidisdeverhoudingvandeingangsspanningtotdeamplitudehoogtevanhetEEG-signaal
G
op het beeldscherm:
𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑙𝑖𝑔ℎ𝑒𝑖𝑑 = 𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔/𝑢𝑖𝑡𝑠𝑙𝑎𝑔𝑜𝑝𝑏𝑒𝑒𝑙𝑑𝑠𝑐ℎ𝑒𝑟𝑚⇒ (bv.50µ𝑉/1𝑐𝑚 = 50µ𝑉/𝑐𝑚)
14
, Degevoeligheidwordtuitgedruktinmicrovolts(µV)percentimeter,dusdat1cmuitslagophetscherm
e waarde van het ingestelde aantal microvolts vertegenwoordigt.
d
Bv. 50µ𝑉/𝑐𝑚 betekent dat, wanneer de uitslag op het scherm1cmis,hetaangebodensignaaleen
groottevan50µ𝑉 heeft.Zozalzalinditvoorbeeldeensignaalvan25µ𝑉 eenuitslagvan0,5cmgeven
en een uitslag van 1,5cm een amplitude van 75µ𝑉.
e gevoeligheid kan gevarieerd worden met een vaste factor (meestal 2=
D
1,4 dus50,70,100µ𝑉
/cm). Door de gevoeligheid aan te passen kan er gezorgd worden dat het aangebodensignaalzo
duidelijk mogelijk wordt weergegeven.
torende signalen vanuit de omgeving
S
Doordeverschilversterkeruitsluitendpotentiaalverschillenversterktworden(Va-Vref)zaldestorende
activiteit die op beide ingangen gelijk is, niet versterkt worden, maar zelfs geëlimineerd. Voorbeeld:
teldatopeenbepaaldmomentdespanningbijA(VA)+50µ𝑉 isenbijdeopnamereferentie+30µ𝑉.
S
Uitgang C zal dan doorgeven (VA-VREF)=(50-30)=+20µ𝑉. Wanneer aan zowel aansluiting A als aan
aansluiting REF een storend signaal van bijvoorbeeld +100µ𝑉 toegevoegd wordt, zal hetvolgende
gebeuren: VA=+150µ𝑉; VREF=+130µ𝑉 dus: VB=VA-VREF=150-130=+20µ𝑉
Zolangeenstorendsignaalmeerevengrootenprecies ophetzelfdemomentopbeideingangenvan
deversterkeraankomtendeversterkerdesignalenvanbeideingangenexactgelijkverwerkt,zullen
deze stoorsignalen vrij goed geëlimineerd kunnen worden.
Bij voorbeeld a, waar twee sinusvormige signalenmetgelijkeamplitudeenfaseopbeideingangen
worden aangesloten, is er geen verschil dat versterkt kan worden. Invoorbeeldb,zijndesignalen
weliswaargelijkvanvormenamplitude,maareriseenfaseverschuivingopgetreden.Inditgevalzal
aan de ingang een verschilsignaal aanwezig zijn, dat dan ookversterktzalworden.Ermoetonder
andere dus gezorgd worden dat de overgangsweerstanden tussen huid en elektroden even groot zijn.
ommon Mode Rejectie Ratio; CMRR
C
Bij de EEG-verschilversterker gaat het bij rejectie om het niet door de versterker accepteren, van
ongewenste signalen, stoorsignalen. Er wordt danvanonderdrukkingvanstoorsignalengesproken.
Omdat de stoorsignalen tegelijk met het signaal waar het om gaat op beide ingangen van de
versterker binnenkomen, wordt er van common mode signaal gesproken; het is een
gemeenschappelijk signaal. Rejectie van stoorsignalen die op beide ingangen van een versterker
wordenaangebodenheetdaaromCommonModeRejectie.Ditgeeftdemateaanwaarindesignalen
die in fase op beide ingangenbinnenkomenwordenonderdrukt.Hetisduseeneigenschapvande
verschilversterker. Om kleine potentiaalverschillen goed weer te geveniseenzovolledigmogelijke
rejectie nodig. Een hoge CMRR is voor EEG-apparatuur belangrijk.
15
, anneer er geen signaal binnenkomt op de EEG-versterkers, wordt er verwacht dat er niets
W
geregistreerdwordt.Erontstaatindepraktijktocheensignaaldatergonregelmatigisopgebouwduit
alle frequenties binnen het bereik van het meetinstrument, ditheetruis.Ditniveauistegenwoordig
minder dan 1µ𝑉.
Beoordeling EEG
en p.c. die alleen gebruikt wordt voor het bekijkenenanalyserenvanhetEEGwordteen“reader
E
station” of werkstation genoemd.
erandering instellingen
V
Doordat het EEG via een vaste referentie wordt opgenomen op de harde schijf, kunnen bij het
beoordelen verschillende afleidingen gereconstrueerd worden.Eenafwijkendfenomeenkanzomet
verschillende afleidingen, tijdsbases, filters en verschillende gevoeligheden worden bekeken.
ebruik van verschillende afleidingen
G
Te veel wisselen van afleidingen bemoeilijkt de interpretatie, te weinig veranderen kan belangrijke
facetten onbelicht laten.
ebruik van verschillende gevoeligheden
G
Erwordtgekozenvooreenbepaaldegevoeligheid,zodatereengoedleesbarecurveontstaat.Eris
een verband tussen de te gebruiken gevoeligheid en de gebruikte afleiding. Afleidingen met grote
afstanden tussen de elektrodes geven aanleiding tot grote amplitudes. Afleidingennaardesource,
moet gevoeliger weergegeven worden. Zo is er ook een relatie met gebruikte filters. Wanneer je
alleenhoogfrequenteactiviteitbekijkt,diemeestalkleinereamplitudeshebben,endelagefrequenties
met meestal grotere amplitudes zijn afgesnede, kan je de gevoeligheid verhogen om bijv. de
verschillen tussen links en rechts van de bèta activiteit beter bekijken.
ebruik van verschillende tijdsbases
G
Gebruikelijk is een oversteeksnelheid van ongeveer 3cm/s, dit komt overeenmeteenoversteektijd
van 10 seconden ophetbeeldscherm.Beta-activiteitenpiekactiviteitzijnbeterteonderscheidenbij
een grotere tijdsbasis (6cm/s). Laagfrequente verschijnselen, bijv. deltagolvenmetzeerlangeduur,
laten zich beter onderscheiden met een korte tijdsbasis (0.5, 1, 1.5cm/s).
De zoomfunctie is het vergroten van tijdbasis en gevoeligheid. Dit is zinvol bij het bestuderenvan
bepaalde golfverschijnselen.
Kwantitatieve analyse
ogelijkheid voor kwantitatieve analyses vormen steeds meer onderdeel van het digitale
M
EEG-programmatuur. Meestal gaat het om frequentie-analyse, waarbij het frequentiespectrum
getalsmatig of in de vorm van “brain-maps” wordt weergegeven. Het is vaak ook mogelijk om
(automatische) detectie en middeling (averaging) van fenomenen uit te voeren. Belangrijk is te
realiseren dat grondige visuele beoordeling van het EEG altijd de basis blijft.
Voor- en nadelen digitale EEG
Voordelen digitale EEG-registratie:
- EEG-data wordt als “ruwe data” per elektrode-ingang met behoud van optimale flexibiliteit
opgeslagen
- Instellingen (filters, tijdsbasis, gevoeligheid, afleiding) zijn onbeperkt te veranderen
- Opslag op opslagmedia is ruimtebesparend
- Opslag op opslagmedia is kostenbesparend
- Snelle opvraagbaarheid van EEG-data binnen het netwerk
- (Uitgebreide) kwantitatieve analyse mogelijk
16
Digitaal EEG betekent in feite werken met een programma voor administratie, digitale opslag,
eergave bij registratie, beoordeling van digitale EEG-signalen en signaalanalyse.
w
Administratie
Indeeersteplaatsmoethetmogelijkzijnomgegevens(naam,geboortedatumetc.)intevoerenente
koppelen aan een EEG. Ook heeft EEG een uniek label waarin is opgenomen welk jaar en het
vervolgnummer.
Digitale opname EEG-signaal
et verschil van iedere elektrode ten opzichte van de opnamereferentie-elektrode (REF) wordt
H
digitaal vastgelegd. Per elektrode wordt via de gekozen versterker signaaldata opgenomen en
opgeslagen.Hoevaakhetpersecondeopgeslagenwordtisafhankelijkvandesamplefrequentievan
de gebruikte versterkers. Voor een nauwkeurige registratie 200Hz, 200 opnamemomenten per
seconde per versterker. Hogere samplefrequenties is meer nauwkeurig, maar vergt veel opslag.
EEG-registratie (opname)
ij een juiste analoge registratie op het juiste moment, die afhankelijk was van de afleiding,
B
gevoeligheid, filters en de papiersnelheid/tijdas. Er moest in verschillende afleidingen worden
geregistreerd om de juiste verdeling van de hersenactiviteit op papier te krijgen.
De ruwe data (ten opzichte van de referentieopname-elektrode) wordt bij een digitale EEG niet
eïnvloed wanneer het achteraf veranderd wordt.
b
Wanneer er bijvoorbeeld een potentiaalverschil tussen C4 en P4 gemeten wordt, berekent de
programmatuur dit verschil:(𝐶4 − 𝑅𝐸𝐹) − (𝑃4 − 𝑅𝐸𝐹) = 𝐶4 − 𝑃4
Hetwoordafleidingookwelmontageofpreselectiegenoemd,betekenthierdus:dekeuzevandete
registreren potentiaalverschillen per kanaal, wat inhoudt:
- welke elektrode(n) is/zijn erbij betrokken
- welke afleid volgorde/methode wordt gebruikt
- op welk kanaal wordt een bepaald potentiaalverschil geregistreerd
eergave bij opname
W
Eenzelfde epoch (stukje EEG) kan inmeerafleidingenwordenbekekenomhetoptimaaltekunnen
interpreteren.HetsignaalvandeEEGregistratiemoetdirectzichtbaarzijnvoorhetdirectherkennen
van artefacten, veranderingen in de toestand van de patiënt (doezelen en kortdurende
EEG-afwijkingen (transpiraties)). Gebeurtenissen als ogen open/dicht of paroxismale
EEG-fenomenen (zoals piekgolven) moeten makkelijk gemarkeerd kunnen worden.
enanalogeEEG-registratiebeginteneindigtmeteenkalibratie(ijking)doordatvroegeresystemen
E
als het ware warm moesten draaien voordat een voldoende mate van stabiliteit werd bereikt. Een
kalibratiesignaalisnodigomtijdsas,gevoeligheidenookfilterstekunnencontroleren.Bijeendigitaal
EEG gebeurt dit automatisch voor elke registratie wordt gedaan.
ersterking en gevoeligheid
V
Versterkingisdeverhoudingvandeuitgangsspanningvaneenversterkertotdespanningdieopde
ingang aangeboden is:
𝑣𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑟𝑘𝑖𝑛𝑔 = 𝑢𝑖𝑡𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔/𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔⇒ (bv.10𝑉/10µ𝑉 = 1000000)
evoeligheidisdeverhoudingvandeingangsspanningtotdeamplitudehoogtevanhetEEG-signaal
G
op het beeldscherm:
𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑙𝑖𝑔ℎ𝑒𝑖𝑑 = 𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔𝑠𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔/𝑢𝑖𝑡𝑠𝑙𝑎𝑔𝑜𝑝𝑏𝑒𝑒𝑙𝑑𝑠𝑐ℎ𝑒𝑟𝑚⇒ (bv.50µ𝑉/1𝑐𝑚 = 50µ𝑉/𝑐𝑚)
14
, Degevoeligheidwordtuitgedruktinmicrovolts(µV)percentimeter,dusdat1cmuitslagophetscherm
e waarde van het ingestelde aantal microvolts vertegenwoordigt.
d
Bv. 50µ𝑉/𝑐𝑚 betekent dat, wanneer de uitslag op het scherm1cmis,hetaangebodensignaaleen
groottevan50µ𝑉 heeft.Zozalzalinditvoorbeeldeensignaalvan25µ𝑉 eenuitslagvan0,5cmgeven
en een uitslag van 1,5cm een amplitude van 75µ𝑉.
e gevoeligheid kan gevarieerd worden met een vaste factor (meestal 2=
D
1,4 dus50,70,100µ𝑉
/cm). Door de gevoeligheid aan te passen kan er gezorgd worden dat het aangebodensignaalzo
duidelijk mogelijk wordt weergegeven.
torende signalen vanuit de omgeving
S
Doordeverschilversterkeruitsluitendpotentiaalverschillenversterktworden(Va-Vref)zaldestorende
activiteit die op beide ingangen gelijk is, niet versterkt worden, maar zelfs geëlimineerd. Voorbeeld:
teldatopeenbepaaldmomentdespanningbijA(VA)+50µ𝑉 isenbijdeopnamereferentie+30µ𝑉.
S
Uitgang C zal dan doorgeven (VA-VREF)=(50-30)=+20µ𝑉. Wanneer aan zowel aansluiting A als aan
aansluiting REF een storend signaal van bijvoorbeeld +100µ𝑉 toegevoegd wordt, zal hetvolgende
gebeuren: VA=+150µ𝑉; VREF=+130µ𝑉 dus: VB=VA-VREF=150-130=+20µ𝑉
Zolangeenstorendsignaalmeerevengrootenprecies ophetzelfdemomentopbeideingangenvan
deversterkeraankomtendeversterkerdesignalenvanbeideingangenexactgelijkverwerkt,zullen
deze stoorsignalen vrij goed geëlimineerd kunnen worden.
Bij voorbeeld a, waar twee sinusvormige signalenmetgelijkeamplitudeenfaseopbeideingangen
worden aangesloten, is er geen verschil dat versterkt kan worden. Invoorbeeldb,zijndesignalen
weliswaargelijkvanvormenamplitude,maareriseenfaseverschuivingopgetreden.Inditgevalzal
aan de ingang een verschilsignaal aanwezig zijn, dat dan ookversterktzalworden.Ermoetonder
andere dus gezorgd worden dat de overgangsweerstanden tussen huid en elektroden even groot zijn.
ommon Mode Rejectie Ratio; CMRR
C
Bij de EEG-verschilversterker gaat het bij rejectie om het niet door de versterker accepteren, van
ongewenste signalen, stoorsignalen. Er wordt danvanonderdrukkingvanstoorsignalengesproken.
Omdat de stoorsignalen tegelijk met het signaal waar het om gaat op beide ingangen van de
versterker binnenkomen, wordt er van common mode signaal gesproken; het is een
gemeenschappelijk signaal. Rejectie van stoorsignalen die op beide ingangen van een versterker
wordenaangebodenheetdaaromCommonModeRejectie.Ditgeeftdemateaanwaarindesignalen
die in fase op beide ingangenbinnenkomenwordenonderdrukt.Hetisduseeneigenschapvande
verschilversterker. Om kleine potentiaalverschillen goed weer te geveniseenzovolledigmogelijke
rejectie nodig. Een hoge CMRR is voor EEG-apparatuur belangrijk.
15
, anneer er geen signaal binnenkomt op de EEG-versterkers, wordt er verwacht dat er niets
W
geregistreerdwordt.Erontstaatindepraktijktocheensignaaldatergonregelmatigisopgebouwduit
alle frequenties binnen het bereik van het meetinstrument, ditheetruis.Ditniveauistegenwoordig
minder dan 1µ𝑉.
Beoordeling EEG
en p.c. die alleen gebruikt wordt voor het bekijkenenanalyserenvanhetEEGwordteen“reader
E
station” of werkstation genoemd.
erandering instellingen
V
Doordat het EEG via een vaste referentie wordt opgenomen op de harde schijf, kunnen bij het
beoordelen verschillende afleidingen gereconstrueerd worden.Eenafwijkendfenomeenkanzomet
verschillende afleidingen, tijdsbases, filters en verschillende gevoeligheden worden bekeken.
ebruik van verschillende afleidingen
G
Te veel wisselen van afleidingen bemoeilijkt de interpretatie, te weinig veranderen kan belangrijke
facetten onbelicht laten.
ebruik van verschillende gevoeligheden
G
Erwordtgekozenvooreenbepaaldegevoeligheid,zodatereengoedleesbarecurveontstaat.Eris
een verband tussen de te gebruiken gevoeligheid en de gebruikte afleiding. Afleidingen met grote
afstanden tussen de elektrodes geven aanleiding tot grote amplitudes. Afleidingennaardesource,
moet gevoeliger weergegeven worden. Zo is er ook een relatie met gebruikte filters. Wanneer je
alleenhoogfrequenteactiviteitbekijkt,diemeestalkleinereamplitudeshebben,endelagefrequenties
met meestal grotere amplitudes zijn afgesnede, kan je de gevoeligheid verhogen om bijv. de
verschillen tussen links en rechts van de bèta activiteit beter bekijken.
ebruik van verschillende tijdsbases
G
Gebruikelijk is een oversteeksnelheid van ongeveer 3cm/s, dit komt overeenmeteenoversteektijd
van 10 seconden ophetbeeldscherm.Beta-activiteitenpiekactiviteitzijnbeterteonderscheidenbij
een grotere tijdsbasis (6cm/s). Laagfrequente verschijnselen, bijv. deltagolvenmetzeerlangeduur,
laten zich beter onderscheiden met een korte tijdsbasis (0.5, 1, 1.5cm/s).
De zoomfunctie is het vergroten van tijdbasis en gevoeligheid. Dit is zinvol bij het bestuderenvan
bepaalde golfverschijnselen.
Kwantitatieve analyse
ogelijkheid voor kwantitatieve analyses vormen steeds meer onderdeel van het digitale
M
EEG-programmatuur. Meestal gaat het om frequentie-analyse, waarbij het frequentiespectrum
getalsmatig of in de vorm van “brain-maps” wordt weergegeven. Het is vaak ook mogelijk om
(automatische) detectie en middeling (averaging) van fenomenen uit te voeren. Belangrijk is te
realiseren dat grondige visuele beoordeling van het EEG altijd de basis blijft.
Voor- en nadelen digitale EEG
Voordelen digitale EEG-registratie:
- EEG-data wordt als “ruwe data” per elektrode-ingang met behoud van optimale flexibiliteit
opgeslagen
- Instellingen (filters, tijdsbasis, gevoeligheid, afleiding) zijn onbeperkt te veranderen
- Opslag op opslagmedia is ruimtebesparend
- Opslag op opslagmedia is kostenbesparend
- Snelle opvraagbaarheid van EEG-data binnen het netwerk
- (Uitgebreide) kwantitatieve analyse mogelijk
16
