電極帽在EEG數(shù)據(jù)實驗中重要嗎？

重要的，電極帽上一般都帶有電極傳感器，通過在電極傳感器與頭皮之間注入某種電解質(zhì)就可以進(jìn)行電信號的傳導(dǎo)。這也是在腦電實驗中經(jīng)常所說的“阻抗測量”，它的好壞，決定著數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞。

EEG腦電圖電極帽是記錄腦電活動的重要工具，廣泛應(yīng)用于臨床和科研領(lǐng)域。

一、腦電圖電極帽概述

腦電圖電極帽是一種用于記錄腦電圖（EEG）的設(shè)備，通常由彈性材料制成，能夠緊密貼合頭部。其主要組成部分和功能如下：

1. 電極

數(shù)量：通常有16、32、64或更多個電極，具體數(shù)量取決于應(yīng)用需求。

材質(zhì)：常用銀-氯化銀（Ag/AgCl）電極，因其導(dǎo)電性和穩(wěn)定性好。

位置：按國際10-20系統(tǒng)或其他標(biāo)準(zhǔn)放置，確保覆蓋大腦各區(qū)域。

2. 帽體

材質(zhì)：彈性材料如氨綸或尼龍，適應(yīng)不同頭型。

設(shè)計：可調(diào)節(jié)，確保電極與頭皮良好接觸。

3. 導(dǎo)線

連接：電極通過導(dǎo)線連接到放大器，傳輸腦電信號。

屏蔽：導(dǎo)線通常有屏蔽層，減少外部干擾。

4. 導(dǎo)電凝膠或液體

作用：用于電極與頭皮之間，降低阻抗，提升信號質(zhì)量。

類型：有凝膠或鹽水等不同形式。

5. 固定裝置

功能：如下巴帶或頭帶，確保帽子穩(wěn)固。

6. 接口

連接：通過接口將電極帽與腦電圖儀相連。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

臨床：用于癲癇、睡眠障礙等疾病的診斷。

科研：用于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域的研究。

腦機(jī)接口：用于開發(fā)腦機(jī)接口技術(shù)。

三、優(yōu)點

非侵入性：安全無創(chuàng)。

高時間分辨率：能捕捉快速的腦電活動。

便攜性：相對便攜，適用于多種環(huán)境。

四、注意事項

清潔：使用后需清潔，防止交叉感染。

校準(zhǔn)：定期校準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

舒適性：長時間佩戴可能不適，需注意受試者感受。

五、分類

EEG電極帽一般來說分為兩個大的種類：濕式電極帽和干式電極帽。

1.干電極帽

電極直接與頭皮接觸，無需任何電解質(zhì)。

優(yōu)點：不需要導(dǎo)電膏，不會黏黏糊糊的，使用后也不用洗頭了。

缺點：阻抗不容易降，信號質(zhì)量也一般，會存在較大的偽跡信號。

適用領(lǐng)域：干式電極帽主要目的是解決現(xiàn)實世界的環(huán)境或?qū)I(yè)產(chǎn)品或服務(wù)，在未來開展腦機(jī)接口的轉(zhuǎn)化上會比較適用。

2.濕電極帽

需要在電極與頭皮間注入電解質(zhì)。

濕電極帽可分為：凝膠電極帽、鹽水電極帽以及半干式電極帽。

凝膠電極和鹽水電極是最常用的測量EEG信號的傳感器。這兩類電極是要求在頭皮和電極之間使用高導(dǎo)電性的電解物質(zhì)（凝膠或kcl溶液），以獲得良好的接觸并降低頭皮到電極間的阻抗。

在某些時候，使用凝膠電極可能還需要對皮膚進(jìn)行一些處理，比如去角質(zhì)等來提高接觸質(zhì)量。凝膠就是導(dǎo)電膏，就是通過導(dǎo)電膏來傳輸信號。

3.凝膠電極

優(yōu)勢：具有更好的信噪比，傳輸信號好，阻抗容易降。

缺點：打?qū)щ姼鄷r間長，被試難受，耗材，需要大量購買，還有就是普通型的導(dǎo)電膏也不建議使用超過3-4小時，容易變干。

適用領(lǐng)域：大多數(shù)用于科研，保證信號質(zhì)量好。

4.鹽水電極帽

使用一定配比的鹽溶液可進(jìn)行傳輸信號。

優(yōu)勢：不需要打?qū)щ姼?，佩戴時間短，阻抗也容易降，被試也舒服。

缺點：持續(xù)時間不夠長，至多1小時，液體容易流動。

適用領(lǐng)域：受試者是老年人或者是兒童群體時，使用會非常方便。

5.半干式電極帽

通過少量水滴濕潤的情況下進(jìn)行信號傳輸（半干式電極幾乎是干的，但不完全是）

這個電極帽不常見，其實通常使用干式電極帽的時候，在電極上涂一點導(dǎo)電膏，這類的電極帽就是半干式電極帽。它與純干式電極相比，信號質(zhì)量會好；與傳統(tǒng)的凝膠電極相比，實驗準(zhǔn)備時間縮短，使用后無需清潔設(shè)備和頭部。缺點也是顯而易見的，跟干式電極類似。

既然說到電極帽，我們通常還會遇到的問題是電極帽的導(dǎo)聯(lián)數(shù)和所使用的定位系統(tǒng)。

六、電極帽的導(dǎo)聯(lián)數(shù)

使用過腦電設(shè)備的人來說，會經(jīng)常性的通道8導(dǎo)、16導(dǎo)、32導(dǎo)、64導(dǎo)、128導(dǎo)、256導(dǎo)設(shè)備，它其實是指代的是電極帽上有多少個電極傳感器，導(dǎo)聯(lián)數(shù)越多，所能探測到的腦電信號越多。

腦電信號通道的數(shù)量決定了我們能夠處理的信息量。雖然很難一概而論，但一般的劃分可以是:

> 64ch: 高密度神經(jīng)圖像研究，主要依靠源定位和信號處理過濾。

32-64ch: 神經(jīng)科學(xué)研究，腦電圖成像(伴有嚴(yán)重的腦電偽影過濾)。

19ch: 臨床研究和實踐中使用的標(biāo)準(zhǔn)10-20系統(tǒng)。

16-32ch: 應(yīng)用神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域，如腦機(jī)接口、生物醫(yī)學(xué)工程、神經(jīng)工程、心理學(xué)等。

8-16ch: 用于運(yùn)動神經(jīng)康復(fù)、認(rèn)知神經(jīng)康復(fù)、消費(fèi)者神經(jīng)科學(xué)等，這類研究我們通常需要知道測量的大腦活動和區(qū)域。

8ch: 特殊的應(yīng)用，包括測量一個定義明確的神經(jīng)過程，需要一個簡單而快速的設(shè)置(例如，傳統(tǒng)的一個皮層位置的神經(jīng)反饋，睡眠腦電圖的測量等)。

七、電極帽定位系統(tǒng)

傳統(tǒng)我們所熟知的10-20系統(tǒng)，根據(jù)頭皮電極的位置和大腦的皮層區(qū)域來標(biāo)記它們。標(biāo)簽上有一個字母，用來識別每個電極記錄的大腦區(qū)域?？梢詤⒖嘉恼隆?0-20系統(tǒng)》。

八、腦電電極

另外，在使用電極帽的時候，還會遇到這三類電極——接地電極/COM電極、參考電極、記錄信號電極。

不論使用何種電極帽，都會有這三類電極，也經(jīng)常會聽到打?qū)щ姼鄷r，一定得先打接地電極、參考電極、然后在打記錄信號電極。它們分別的作用：

接地電極/COM電極：用于將放大器和受試者放置在同一電位，減少共模干擾，同時接通信號。

參考電極：用于相對的零電位信號，從每個記錄電極中減去該信號獲取值。

記錄信號電極：放置在我們想要測量的特定頭皮位置。

電極線中還會聽到的是有源屏蔽電極和無源電極，還有一些是關(guān)于主動電極和被動電極，這些主要就是屏蔽一些電磁干擾的作用。只要環(huán)境做屏蔽，大體上也差不了多少。