TCRE電極的由來

傳統(tǒng)腦電圖(EEG)的局限性

腦電圖(EEG)是指從頭皮開始記錄的腦電活動。它測量了由大腦神經(jīng)元內(nèi)的離子電流產(chǎn)生的電極之間的電勢的差異。腦電圖是大腦和行為研究的重要工具，廣泛應用于神經(jīng)科學、認知科學、認知心理學和心理生理研究。腦電圖也是醫(yī)院診斷程序和術(shù)前計劃的主要內(nèi)容之一，在此期間，有許多都需要腦電圖的長期記錄。盡管EEG有很多優(yōu)勢，但空間分辨率較低(3到4厘米)。EEG缺乏高空間分辨率，主要是因為大腦體積是容積導體。此外，腦電圖經(jīng)常被肌肉活動、肌電圖(肌電圖)所干擾，這些信號要比腦電圖信號要大得多。

低空間分辨率和偽影干擾是研究所和醫(yī)學界幾十年來一直努力研究的EEG的基本缺陷。這些問題不僅嚴重阻礙了科學發(fā)現(xiàn)，而且是誤診的根本原因。

拉普拉斯算子方法在腦電信號中的應用

表面拉普拉斯（體表第二空間導數(shù)電位）在腦電信號中的應用，可以幫助減輕模糊效應，提高空間分辨率。表面拉普拉斯變換已被證明能提高靠近觀測點的電活動的高空間頻率分量和空間選擇性。為了進行拉普拉斯方法變換，絕大多數(shù)研究人員記錄傳統(tǒng)的腦電信號，然后進行數(shù)字信號處理來計算表面電位的拉普拉斯算法。他們使用某種形式的插值來創(chuàng)建一個密集的電位樣本，然后計算拉普拉斯算子插值的電位。然而，這些計算拉普拉斯算子的方法依賴于盤電極記錄的電位，自從1924年第一次人類腦電圖被記錄以來，它的設(shè)計在100年間幾乎沒有改變過。在盤狀電極上執(zhí)行拉普拉斯算子不會產(chǎn)生好的結(jié)果。

TCRE三同心環(huán)電極的發(fā)明

為了進一步提高EEG的空間分辨率和信號保真度，Walt Besio (創(chuàng)始人CREmedical corp，美國Rhode Island,大學生物醫(yī)學工程教授)發(fā)明了一種新型的三極同心環(huán)電極(TCRE)。

每一個TCRE包含三個元素:外環(huán)、中環(huán)和中心圓盤。TCRE的外環(huán)相當于圓盤電極,每個TCRE提供兩個輸出信號:

?通過結(jié)合（外環(huán)中心盤）和（中間環(huán)-中心盤）之間的差異，實現(xiàn)高保真、差分拉普拉斯信號；

?來自外環(huán)的常規(guī)腦電信號。

TCRE獨特優(yōu)勢

TCRE是獨立源的，高度集中于局部活動，因為它的同心圓結(jié)構(gòu)，可以大大減弱遠距離的徑向信號產(chǎn)生的干擾，如肌肉偽影和ECG。當從TCRE的緊密間隔的電極環(huán)中提取雙極性差異時，傳感器的每個電極所共有的噪聲被自動取消。與其他近似拉普拉斯算子的方法不同，TCRE直接測量了拉普拉斯算子電位。

腦電信號通常在10-100μV的范圍；而肌電、心電圖（ECG），因為汗液或電極震動大致的偽影通常都在mV級別，是腦電信號的數(shù)百倍。高或低通濾波可以減少偽影，但也可以去除相關(guān)信號的很大一部分。軟件過濾解決方案可用于“清除”信號。然而，所有的數(shù)字軟件解決方案都代表了轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并沒有真實地還原生物信號。因此，臨床醫(yī)生和研究人員不能確定轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是否準確地反映了生理。采用TCRE的優(yōu)點是：基于現(xiàn)實的偽影抑制。

關(guān)于TCRE電極的常見問題

一、設(shè)置環(huán)形電極和t-Interface 20需要多長時間？

用導電膏在頭上設(shè)置環(huán)形電極，與設(shè)置傳統(tǒng)的盤狀電極花費時間一樣，用導電膏直接連接即可。

二、我能直接把環(huán)形電極插入我的標準放大器進行使用嗎?

傳統(tǒng)的EEG放大器無法獲取來自環(huán)形電極上的信號。此外，在貝西奧等人2006年第一次報告的Laplacian算法中，外環(huán)和中央盤狀、中環(huán)和中央盤的區(qū)別，以及拉普拉斯算法在t -interface 20電路中進行。因此，環(huán)形電極不會與標準放大器一起工作，你也不會得到由三環(huán)形電極信號提供的自動拉普拉斯變換帶來的優(yōu)勢。    

三、電極需要怎么連接嗎?

直接使用Ten20導電膏進行連接。