Muc luc A.Lời mở đầu B.Nội dung chính 1.Đặt vấn đề 1.1.EEG là gì? 1.2.Tại sao phải thu nhận tín hiệu EEG ? 2.Nguồn gốc của tín hiệu EEG 2.1.Cấu trúc giải phẫu và chức năng của não 2.2.Cấu tạo chức năng của tế bào thần kinh 2.3.Cách thức truyền tín hiệu của noron thần kinh 2.4.Điện thế nghỉ và điện thế hoạt động của não 2.5 Nguồn gốc của tín hiệu điện não 3 Thu nhận và đo đạc tín hiệu điện não 3.1Vị trí đặt điên cực chuẩn 3.2 Thu nhận tín hiệu điện não 4.Các dạng tín hiệu điện não 4.1.Các dạng tín hiệu điện não theo tần số 4.2.Các biến thể bình thường 4.3.Các dạng sóng phức hợp-dạng bệnh lý 4.4.Tín hiệu EEG bình thường khi thức 4.5.Tín hiệu EEG khi ngủ 5.Các ảnh hưởng tác động lên não ( nhiễu) 6.Phương pháp xử lí tín hiệu điện não 6.1.Biển đổi Fuorier 6.2.Biến đổi sóng 6.3.Định vị EEG 7.Cơ sở lý thuyết biến đổi FFT 8.Ve phổ tín hiệu EEG 9.Tài liệu tham khảo C.Kết luậnA.LỜI MỞ ĐẦU

Sức khỏe là vốn quí nhất của con người. Khi xã hộiphát triển thì nhu cầu về chăm sóc sức khỏe, nhu cầu sử dung các dịch vu y tế của con người ngày càng đòi hỏi cao hơn. Do vậy các thiết bị y tế và kĩ thuật mới phải phát triển để hỗ trợ trong việc chẩn đoán, quan sát, theo dõi và xử lí các chiệu trứng bất thường và bệnh tật của con người.

Tín hiệu y sinh học chứa đựng lượng thông tin vô cùng phong phú rất có ích cho con người cho nên việc ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ýnghĩa rất quan trọng.

Đề tài “ Tìm hiểu điện não đồ EEG” bao gồm việc tìm hiểu cách thức bộ não phát sinh ra tín hiệu, phương pháp ghi lại các dạng tín hiệu phát ra từ não, phương pháp xử lí tín hiệu này như thế nào, các dạng sóng có ý nghĩa ra sao?... Do vậy em đã chọn đề tài tín hiệu điện não đồ để tìm hiểu.

Em xin cảm ơn thầy TS. Ha Hoang Kha đã giúp đỡ em trong quá trinh thực hiện đồ án này.

B.NỘI DUNG CHÍNH1.Đặt vấn đề1.1.EEG la gì?EEG là điện thế hoạt động của vỏ não phát ra. EEG được phát hiện bởi Berger năm 1924 bằng 1 dung cu đo dòng điện với 1 điện cực bề mặt trên đầu con trai ông và ghi lại được 1 mẫu nhịp nhàng những dao động điện. Tín hiệu này là phản hồi điện sinh học ngay tức khắc của tế bào não. Ngày nay, người ta cho rằng tín hiệu EEG giống như như tín hiệu EEG lấy từ lưỡng cực trong lớp tế bào hình chóp. Rất nhiều tế bào hình chóp và sợi thần kinh của nó được sắp xếp thẳng đứng. Sự sắpxếp này được đưa ra 1 dendro-somatic lưỡng cực hoặc điện thếlà cái dao động do tác nhân kích thích gây ra. 1.2. Tại sao phải thu nhận tín hiệu EEG? 

Não bộ của con người là một tổ chức phức tạp, tinh vi nhất của hệ thần kinh. Thông qua các giác quan như mắt, tai, da, bộ não tiếp thu các thông tin về thị giác, thính giác, xúc giác... để từ đó nhận thức ra đối tượng, xử lý và giai đáp thông tin qua các hình thức vận động. Do vậy bộ não giữ vai trò quan trọng trong hoạt động toàn diện, đa dạng của con người, giúp con người thích ứng với các hoàn cảnh xã hội. Ngày nay, khi thế giới ngày càng phát triển thì các bênh về não cũng ngày càng phát triển như: các bệnh về động kinh, viêm não,u não ….. Do vậy, việc thu nhận và xử lí tín hiệu điện não se giúp chúng ta chẩn đoán chính xác được các bệnh về não. Vì thế, các bệnh nhân não se có cơ hội được cứu chữanhiều hơn. 2. Nguồn gốc của tín hiệu EEG:Hans Benger (1873 – 1941) – một nhà sinh vật học và tâm thầnhọc người Đức được ghi nhận là người đầu tiên ghi lại EEG trên con người. Cái tên EEG cũng là do ông đặt. Đây được đánh giá là một phát minh “đáng kinh ngạc, đáng chú ý và quan trọng nhất trong lịch sử thần kinh học lâm sàng”.

2.1: Điện thế nghỉ va điện thế hoạt động của não:Não con người có xấp xỉ 100 tỉ nơron hoặc tế bào thần kinh. Tế bào cơ thể người gồm nhiều nucleus, nhánh được gọi là đường“ processes”. Tế bào thần kinh dài nhất là sợi truc axon là tế bào có thể mang tín hiệu ra ngoài. Một axon có thể kéo dài từ hệ thông nơron trung tâm CNS đến ngón cái hoặc ngón trỏ và có thể nối được với cơ.

2.4.1.Điện thế mang nghỉ Ở trạng thái nghỉ, mặt trong và ngoài màng nơron có sự

phân bố 3 ion Na+, K+ và Cl- khác nhau (mmol/L):

Sự phân bố này do 2 cơ chế tạo nên: Do bơm Na+ - K+: còn gọi là bơm sinh điện nằm ở trênmàng tế bào. Mỗi lần bơm hoạt động, 3 ion Na+ được đưara ngoài trong khi chỉ có 2 ion K+ đi vào bên trong.Do sự khuếch tán của Na+ và K+ qua màng tế bào. Na+ cókhuynh hướng đi vào bên trong còn K+ đi ra ngoài.Do sự phân bố khác biệt đó mà mặt trong màng nơron cóđiện thế thấp hơn mặt ngoài 70mV và được gọi là điệnthế nghỉ (-70mV).

2.4.2. Điện thế hoạt động:

Là sự thay đổi rất nhanh của điện thế màng tế bào khi màngtế bào bị kích thích.Điện thế hoạt động xảy ra khi 1 nơ rontruyền thông tin từ 1 tế bào này sang tế bào khác. Điện thếhoạt động là 1 sự bùng nổ của hoạt động điện cái được thiếtlập bởi 1 dòng khử cực. Nghĩa là có 1 tác nhân kích thíchlàm cho điện thế nghỉ tăng qua 0mV. Khi sự khử cực tới -55mV, giới hạn của 1 nơ ron, nó se phát ra 1 điện thế hoạtđộng. Nếu không tới được nấc ngưỡng giới hạn này thì khôngcó điện thế hoạt động. Hơn nữa,khi đạt được ngưỡng, một điện thếhoạt động của 1 đại lượng cố địnhluôn được phát ra. Nên với bất kìnơ ron nào, độ lớn điện thế hoạtđộng là giông nhau.

2.5 Nguồn gốc tín hiệu điện não:Vỏ não là nguồn gốc của các hoạt động điện của não thu được từ bề mặt của da đầu, các dạng khác nhau của hoạt động điện

và dấn tới trường điện thế được tạo ra bởi các tế bào thần kinh vỏ não.

3. Thu nhận va đo đạc tín hiệu điện não (recording and measurement EEG signal):

3.1. Vị trí đặt điện cực chuẩn:Hiệp hội quốc tế về sinh lí thần kinh lâm sàng và điện não đề đưa ra chuẩn đặt điện cực cho 21 điện cực(gồm cả điện cựctại dái tai) được chỉ ra ở hình dưới đây.

Hệ thống đặt điện cực ghi 10-20 quốc tế (international 10-20 system) để ghi điệnnão. Có 3 đường nối chính: 1- nốì 2 ống tai ngoài (thực ra là ngay trước tai -preauricular points), 2- nối gốc mũi với ụ chẩm ngoài, cả 2 đường nối này đều điqua đỉnh sọ, và 3- đường chu vi của sọ kết nối 2 điểm tận cùng nhất trên sọ. Bađường này được chia theo tỷ lệ 10-20-20-20-20-10%, theo cả trục trực giao (2đường vuông góc), lẫn theo vòng tròn chu vi, theo kiểu chia đôi các điểm nối. Khinghiên cứu giấc ngủ, có thể người ta không dùng hết các vị trí ghi này, và chỉ đặtđiện cực ở một số vị trí: trên hình vẽ là những chỗ có vòng tròn đen.

3.2 Phương pháp thu nhận tín hiệu điện não: Các hệ thống đo tín hiệuEEG gồm số lượng lớn cácđiện cực tinh vi, các mạchkhuếch đại vi sai (cho mỗikênh), bộ lọc và đồng hồghi có mũi kim chỉ. Tínhiệu EEG đa kênh được ghilại lên tấm giấy nhẵn hoặcgiấy có ô lưới. Ngay sauđó, hệ thống đo tín hiệuEEG này được tung ra thịtrường, các nhà nghiên cứubắt đầu tìm kiếm hệ thốngđược máy tính hóa, hệ thống

này số hóa và lưu trữ tín hiệu. Do vậy để phân tích tínhiệu EEG, ban đầu phải hiểu rằng tín hiệu được chuyển sang dạng số. Số hóa tín hiệu bao gồm các bước: lấy mẫu, lượng tử hóa, và mã hóa tín hiệu. Khi số cực được sử dung càng tăng thì số lượng dữ liệu càng lớn, tức sốbít để mã hóa tín hiệu cũng nhiều hơn. Hệ thống được máy tính hóa cho phép thiết lập các kiểu khác nhau, mô phỏng và lấy mẫu tần số và trong một số trường hợp tíchhợp cả các công cu xử lí tín hiệu đơn giản hoặc hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quá trình xử lí tín hiệu. Quá trình biến đổi từ tín hiệu EEG tương tự sang dạng số được thực hiện bởi bộ chuyển đổi số tương tự đa kênh. Dải tần hiệu quả cho tín hiệu EEG xấp xỉ 100Hz. Do đó tần số lấy mẫu nhỏ nhất là 200 mẫu/s thỏa mãn quitắc Nyquist là đủ để lấy mẫu tín hiệu EEG. Trong một sốứng dung các hoạt động của não được quan sát đòi hỏi độphân giải cao hơn tần số lấy mẫu có thể lên tới 2000 mẫu/s. Để duy trì thông tin chẩn đoán thì quá trình lượng tử hóa tín hiệu thông thường phải rất tốt. Các hệthống ghi tín hiệu EEG phổ biến sử dung các mẫu tín hiệu dưới dạng 16bits. Các điện cực ghi điện tim có độ chính xác cao chủ yếu được sử dung để thu thập dữ liệu chất lượng cao. Các loại điện cực được sử dung trong hệthống ghi tín hiệu điện não như: Điện cực dùng một lần (dạng gel) Điện cực có thể sử dung nhiều lần (vàng, bạc, thép hoặc tin) Điện cực kẹp và chup đầu Điện cực được nhúng mặn Điện cực dạng kim Khi ghi đa kênh với sốlượng lớn của các điện cực, thì điện cực dạng mũ chup thường được dùng. Thông thường điện cực dạng mũ chup gồm đĩa Ag – AgCl có đường kính nhỏ hơn 3mm, với các cực linh hoạt có thể gắn vào bộ khuếch đại. Điện cực kim phải được cắm dưới vỏ não với độ sâu nhỏ nhất có thể. Trở kháng cao giữa điện cực và da đầu cũng như cácđiện cực có trở kháng cao cũng có thể dẫn tới méo dạng tín hiệu. Do vậy các máy ghi điện não thương mại thông thường được trang bị bộ phận theo dõi trở kháng. Để đảm

bảo việc ghi tín hiệu điện não chính xác, trở kháng củađiện cực phải nhỏ hơn 5k , tốt nhất là 1k cân bằng với các điện cực khác trong mũ. Tương ứng với từng cấu trúclớp và xoắn của não sự phân bố các điện cực lên da phù hợp.

4.Các dạng tín hiệu điện não:

4.1. Các dạng tín hiệu điện não theo tần số:

Người ta nhận thấy trên bản ghi EEG bình thường, nhịp củacác sóng điện não gồm có vài loại. Nhịp sóng dễ thấy nhấtđược Berger đặt tên cho là nhịp hay sóng alpha (alpha wave, alpha rhythm). Các sóng này thường có biên độ khoảng 50 microvolts (mặc dù cũng có thể giao động từ 5 tới 100 microvolts) và xuất hiện 8-13 lần trong 1 giây (8-13 Hertz). Sóng này thấy rõ nhất ở phần phía sau của não người, vốn là nơi xử lý các tín hiệu thị giác, tức làvùng chẩm (occipital region). ). Vì vậy, đôi khi người tacòn gọi nhịp alpha là nhịp trội ở phía sau (the posterior-dominant rhythm). Sóng alpha trở nên rõ nhất khi ta nhắm mắt lại. Nó bị triệt tiêu khi ta mở mắt. Như vậy sóng alpha là dấu hiệu cho biết não đang ở tình trạngkhông chú ý (inattentive brain), và đang chờ để được kíchthích. Thực tế là có một vài tác giả đã gọi nó là “nhịp chờ đợt” ("waiting rhythm"). Nói một cách hình ảnh, ta cóthể hình dung nó như là một người đang sốt ruột chờ đợi, với biểu hiện nhịp 2 chân hay gõ ngón tay trên mặt bàn, chờ đợi được vùng đứng dậy làm một việc gì đó. Khi mà không còn phải chờ đợi nữa (bằng cách mở mắt hay tính nhẩm trong đầu), thì sóng alpha cũng biến mất. Ở các phầnvùng trán của não (frontal region), có một sóng nhanh hơn, gọi là sóng beta (beta wave). Nó xuất hiện 13-35 lầntrong 1 giây, nhưng có biên độ dưới 30 microvolts.

Beta là sóng 4-35 Hz, thường có điện thế thấp (5-30 mV), sóng beta có biên độ cao nhất là ở phần phía trước của não. Dạng sóng này thường chiếm dưới 20% của toàn bộ bản ghi, nếu nó chiếm số lượng nhiều hơn thì đó làn bản điện não đồ bất thường hoặc là phản ánh tác dung của thuốc.

Còn một loại sóng khác nữa, gọi là sóng theta (theta wave), thì có tần số 4-8 Hz, và thường thấy khi đang trong tình trạng buồn ngủ và trong các giai đoạn ngủ nông(light stages of sleep).

Dạng sóng delta (delta wave) thì hiếm khi ghi được trên người bình thường đang thức tỉnh, nhưng bình thường vẫn thấykhi ngủ sâu (deep sleep) hoặc vào lúc tỉnh giấc của trẻ nhỏ.

Sóng delta là sóng có biên độ cao nhất trong tất cả các sóng điện não. Nói chung nếu nó xuất hiện trên một người lớn(trừ khi đang ngủ) thì chứng tỏ não có vấn đề nào đó: ví du u não, động kinh, tăng áp lực nột sọ, khiếm khuyết về trí tuệ, hay hôn mê. Khi đã xuất hiện, thì nó có khuynh hướng thay thế cho nhịp alpha. Cả sóng beta lẫn sóng delta đều không bị ảnh hưởng bởi mở mắt hay nhắm mắt. Chi tiết: Tần sốcủa sóng tức là số lượng của sóng đó trong một đơn vị thời gian, ở đây là trong 1 giây. Tần số của các sóng điện não ở vào khoảng từ 0,5/giây cho tới vài trăm/giây. Tuy nhiên các máy ghi EEG thường chỉ ghi được các sóng có tần số dưới 26/giây. Các sóng được phân biệt bởi tần số, và được chia thành các loại sau: Alpha là những sóng có tần số trong khoảng từ 7,5 tới 13 sóng/giây (Hz). Thường thấy rõ alpha nhất là ở các vùng phía sau của đầu, cả 2 bên, nhưng thường bên bán cầu ưu thế thì có biên độ (chiều cao) cao hơn. Alphathường rõ lên khi nhắm mắt và thư giãn, và biến đi khi mở mắt hoặc thức tỉnh cảnh giác bởi bất cứ cơ chế nào (suy nghĩ, đếm). Đây là nhịp sóng chủ yếu thấy được trên người lớn bình thường và thư giãn – sóng hiện diện trong hầu hết các thời kỳ của cuộc đời, nhất là khi trên 30 tuổi, khi ấy sóng này chiếm ưu thế trên đường ghi EEG lúc nghỉ ngơi. Beta là những sóng “nhanh”. Tần số của nó là từ 14 Hz trở lên. Sóng beta thường thấy ở cả 2 bán cầu, phân bố đối xứng hai bên, và rõ nhất là ở vùng trán. Sóng se nổi bật lên khi dùng thuốc an thần gây ngủ, nhất là khi dùng benzodiazepinesvà barbiturates. Sóng có thể mất hoặc suy giảm ở vùng có tổnthương vỏ não. Nhịp beta thường được coi là nhịp bình thường. Nó là nhịp chiếm ưu thế ở những bệnh nhân đang thức tỉnh cảnh giác hăọc lo sợ, hoặc khi mở mắt.

Theta là những sóng có tần số từ 3,5 tới 7,5 Hz, và được xếpvào loại sóng “chậm”. Nó được coi là bất thường nếu thấy ở người lớn đang tỉnh táo, nhưng lại coi là hoàn toàn bình thường ở trẻ dưới 13 tuổi và đang ngủ. Cũng có thể thấy theta tạo thành 1 vùng bất thường cuc bộ trên những nơi có tổn thương dưới vỏ cuc bộ. Có thể thấy sóng theta lan tỏa trong các bệnh lý não lan tỏa hay bệnh não do chuyển hóa, hoặc bệnh lý đường giữa nằm sâu (deep midline disorders) hoặc trong một số trường hợp não nước (hydrocephalus).Delta là những sóng có nhịp từ 3 Hz trở xuống. Nó có xu hướng là những sóng có biên độ cao nhất và là những sóng chậm nhất. Nó hoàn toàn được coi là bình thường và là sóng ưu thế ở trẻ sơ sinh dưới 1 tuổi và ở giai đoạn 3 hoặc 4 (stages 3 and 4) của giấc ngủ. Nó có thể xuất hiện cuc bộ khi có tổn thương dưới vỏ và phân bố rộng khắp khi có tổn thương lan tràn, trong bệnh não do chuyển hóa (metabolic encephalopathy), bệnh não nước (hydrocephalus) hay tổn thương đường giữa trong sâu (deep midline lesions). Nó thường trội nhất ở vùng trán ở người lớn (ví du FIRDA - Frontal Intermittent Rhythmic Delta – sóng delta có nhịp cách hồi ở vùng trán) và phân bố trội ở các vùng phía sau trên trẻ em (ví du OIRDA - Occipital Intermittent Rhythmic Delta - sóng delta có nhịp cách hồi ở vùng chẩm).

4.2. Các biến thể bình thường:

Có một só sóng hoặc hình dạng sóng ít khi thấy xuất hiện,nhưng chúng không có nghĩa bất thường hay bệnh lý. Nhưngchúng có thể làm cho ta diễn giải nhầm lẫn về bản ghiđiện não đồ. Trong các biến thể bình thường này, thườnggặp nhất là nhịp mu (mu rhythm), biến thể tâm thần vậnđộng (psychomotor variant), các sóng lambda, POSTS, cácthoi (spindles), sóng của đỉnh sọ (vertex waves) và phứcbộ K (K Complexes).

a)Lambda và POSTS:

Lambda và POSTS tương tự nhau về hình dạng và có hình tamgiác. Chúng xuất hiện ở khu vực phía sau và cân xứng haibên. POSTS là biểu hiện của “sóng dương thoáng qua ở chẩmcủa giấc ngủ (positive occipital transients of sleep) vàxuất hiện trong giấc ngủ giai đoạn 2. Lambda xuất hiện ởbệnh nhân tỉnh táo khi nhìn trừng trừng vào một bề mặttrắng. Cả hai loại này đều là dạng sóng bình thường, và xuấthiện đơn độc, hay kéo dài, hay thành một chuỗi ngắn.b)Phức bộ K: phức bộ K (K Complexes) xuất hiện khi đang ngủ mà bị đánhthức – ta thấy nó khi có kích thích âm thanh hay các kíchthích khác khi bệnh nhân đang ngủ. Tiếp sau phức bộ K thườngcó đáp ứng thức tỉnh – cu thể là một chuỗicác sóng theta có biên độ cao. Tiếp sauphức bộ K, điện não đồ lại cho thấy biểuhiện giấc ngủ, hoặc trạng thái thức tỉnh.c)Sóng V (V Waves): Sóng V xuất hiện ở vùng cạnh dọc giữa (parasaggital areas)của 2 bán cầu và có dạng một sóng nhọn (sharp waves) hoặcthậm chí là dạng gai (spikes), ởkhu vực lưỡng đỉnh (biparietalregions), tức là đỉnh đầu (vertex),với pha ngược đảo nhau tại đườnggiữa, ở những đạo trình bắc ngang(tranverse montages) hoặc ở đỉnh sọtrên các đạo trình trước - sau (front-to-back). Các sóng nàythấy có trong giấc ngủ giai đoạn 2 (stage 2 sleep), cùng vớicác thoi (spindles), phức bộ K, POSTS,v.v...d)Hoạt động điện MU (MU activity):

hoạt động điện Mu là dạng nhịp trong đó các sóng có hìnhnhọn giống như hình rào chắn (wicketfence) với đỉnh nhọn và chân cong tròn.Giữa 2 kênh, nhịp Mu có thể có phanghịch đảo nhau. Tần số nói chung vàokhoảng một nửa của hoạt động điện nhanhhiện có.e)Biến thể tâm thần – vận động(Psychomotor Variant):Là loại nhịp hiếm gặp, nó xuất hiệngiống như là sự hòa nhịp của 2 haynhiều nhịp cơ bản vào với nhau để tạonên một dạng phức hợp. Như thấy ở hình bên, nó có biên độcao hơn so với xung quanh, và các sóng có hình dạng như dẫynúi (như các khía tạo hình chữ V).Loại nhịp này hoàn toàn không cânxứng 2 bên và thường bị nhầm với hoạtđộng điện kịch phát. Tuy nhiên nó làloại hoạt động điện lành tính.g)Nhịp 14 và 6 (Fourteen and Six Rhythm): Nhịp 14 và 6 rất hay thấy ở trẻ em và thanh niên mới lớn.Như thấy trên hình, các sóng 6 Hz và 14 Hz đôi khi uốn lượntheo cùng 1 hướng (lên hoặc xuống), và đôi khi thì lại đitheo hướng ngược nhau. Nhịp kiểu này thấy được điển hình ởtrạng thái ngủ hoặc buồn ngủ (ngủ gà gật), và thường thấyđược trên bản ghi đơn cực (monopolar recordings).

4.3. Các dạng sóng phức hợp(complex wave pattern)-( dạng bệnh lý):

Các dạng sóng có tính đặc hiệu do hình dạng của chúng bao gồm: a)Gai và sóng (spike and wave): Dạng gai và sóng thấy có ở mọi lứa tuổi, nhưng thường nhất là ở trẻ em. Nó bao gồm 1 gai (có thể là nguồn phát nằm ở vỏ

não) và một sóng chậm (thường là delta) có biên độ cao, sóngchậm này được coi là có nguồn phát ở các cấu trúc của đồi thị, phức bộ này lặp đi lặp lại. Chúng có thể xuất hiện đồngbộ (đồng thì – synchronously) và cân đối hai bên trong các bệnh động kinh toàn thể hóa (generalized epilepsies) hoặc khu trú trong bệnh động kinh cuc bộ. Trong những dạng gai vàsóng toàn thể hóa, cơn vắng thực sự (true absense) hay là cơn nhỏ (petit mal) đặc trưng bằng gai-sóng 3 Hz, trong khi gai chậm – sóng (slow spike-wave) thường thấy hơn khi não bịtổn thương và trong hội chứng Lennox-Gastaut. Những gai và sóng nhanh hơn 3 Hz se được trình bày trong phần dưới đây, phần về đa gai và sóng (polyspike-wave).b)Đa gai và sóng (polyspike and wave):Là một dạng của gai sóng, trong đó mỗi một sóng chậm đi kèm với 2 hoặc nhiều gai. Dạng thường gặp là dạng gai và sóng cótần số nhanh hơn 3 Hz – thường là 3.5 tới 4.5 Hz. Dạng này thường có đi kèm với giật cơ (myoclonus) hoặc các cơn kịch phát giật cơ (myoclonic seizures). Đừng nhầm lẫn nó với gai sóng 6 Hz, vốn được coi là gai sóng không thực (phantom spike and wave) – là một biến thể của bình thường.c)Các phóng điện dạng động kinh lệch bên theo chu kỳ (PLEDS - Periodic Lateralized Epileptiform Discharges): Là một dạng phóng điện đi kèm với tổn thương hay chấn thươngnão cấp tính. Người ta thấy dạng sóng này rõ nhất khi tổn thương não cấp tính có kết hợp thêm với rối loạn chuyển hóa.Nó khởi đầu bằng những sóng nhọn xuất hiện một cách đều đặn,trên một nền tương đối bằng phẳng, ở 1 vùng hay 1 bên của não. Sau đó nhịp của nó chậm dần lại và xuất hiện các sóng chậm theo chu kỳ, và hoạt động điện cơ sở nằm giữa các phóngđiện dạng động kinh này cũng khá dần lên. Cuối cùng các sóngdạng động kinh kiểu này cũng biến mất hoàn toàn. Kiểu PLEDS thường thấy khi có triệu chứng định khu nặng, hoặc là trên một bệnh nặng đang có xu hướng khá dần lên.

d)Các sóng 3 pha (triphasic waves): Sóng 3 pha là 3 sóng tạo viền cho mầu trắng trên hình minh họa. Chúng thường xuất hiện khi có các hoạt động điện giả cơn kịch phát (pseudoparoxysmal activity). Các sóng này thấycó trong bệnh não do gan (hepatic encephalopathy), nhưng cũng có thể thấy trong các dạng bệnh não do chuyển hóa khác.

e)Bùng nổ và ức chế (burst supression):

Bùng nổ và ức chế là một dạng bùng nổ các sóng chậm và hỗn hợp (mixed waves) thường với biên độ cao, và xen ke luân phiên bằng đường đẳng điện. Thường là có ở cả hai bên, nhưngkhông phải lúc nào cũng cân đối 2 bên. Loại sóng này thường thấy sau một tổn thương não nặng, như sau đột quỵ thiếu máu não (postischemia), hay sau trạng thái thiếu oxy (postanoxia). Cũng có thể thấy tạm thời (thoáng qua) trong gây mê sâu, ở trạng thái trước khi EEG trở nên đẳng điện hoàn toàn.

4.4.EEG bình thường khi thứcGồm: Nhịp alpha Hoạt động beta Nhịp mu

a)Nhịp alpha: là đặc điểm nổi bật nhất của điện não đồ trưởng thành bình thường. Nhịp alpha bình thường có các đặc điểm sau:

Tần số: 8-12 Hz. Vị trí: ưu thế ở vùng sau. Hình dáng: có nhịp, đều, hình sin. Biên độ: thường 20-100 mV. Phản ứng: tốt nhất khi nhắm mắt và giảm khi mở mắt.

b) Hoạt động beta:Tần số: > 13 Hz, thường 18-25 Hz. Vị trí: thường trán-trung tâm. Hình dáng: có nhịp, tăng giảm và cân xứng. Biên độ: thường 5-20 mV. Phản ứng: thường tăng trong giai đoạn giấc ngủ I và II.

c)Nhịp mu (rhythm en arceau or wicket rhythm)  :

Tần số: 7-11 Hz. Vị trí: thường trung tâm-đỉnh. Hình dáng: dạng cung hay “m”, thường không cân xứng và không đồng bộ hai bên, có thể chỉ ở một bên. Biên độ: thường thấp đến vừa.Phản ứng: giảm với vận động chi đối bên, có ý nghĩ vận động hay xúc giác. Không phản ứng khi mở hay nhắm mắt.

4.5.Tín hiệu EEG khi ngủGiấc ngủ được chia làm hai loại lớn: Giấc ngủ không cử động mắt nhanh (NREM) Giấc ngủ cử động mắt nhanh (REM) Dựa vào những thay đổi trên EEG giấc ngủ NREM được chia thành 4 giaiđoạn: I, II, III và IV. Giấc ngủ NREM chiếm khoảng 75-90% thời gian ngủ (3-5% giai đoạn I, 50-60% GĐ II, và 10-20% GĐ III và IV). Giấc ngủ REM chiếm khoảng 10-25% thời gian ngủ.

a) Giấc ngủ NREM-giai đoạn IVới đặc điểm là buồn ngủ (drowsiness). Có các tính chất sau:Vận nhãn cuộn tròn chậm - Slow rolling eye movements (SREMs)Giảm nhịp alpha Hoạt động theta trung tâm hay trán trung tâmTăng hoạt động beta Sóng nhọn dương vùng chẩm tạm thời của giấc ngủ - Positive occipital sharp transients of sleep (POSTS) Sóng nhọn tạm thời ở đỉnh Tăng đồng bộ do giấc ngủ .

b)Giấc ngủ NREM-giai đoạn II:Là giai đoạn giấc ngủ ưu thế trong giấc ngủ ban đêm bình thường. EEG: thoi giấc ngủ và phức hợp K và các đặc điểm khác như giai đoạn I (ngoại trừ SERM

c)Giấc ngủ NREM-giai đoạn III và IV:Còn gọi là giai đoạn “giấc ngủ sóng chậm” hay “giấc ngủ delta”. Giai đoạn này thường không có vận động, tuy nhiên cóthể ghi nhận một số vận động vào cuối giai đoạn.

d)Giấc ngủ REMGiấc ngủ REM được xác định bằng: Vận động mắt nhanh Mất trương lực cơ Mất đồng bộ trên EEG: hoạt động điện thế nhanhhơn và thấp hơn so với NREM. Các sóng hình răng cưa: loại hoạt động theta đặt biệt ở vùng trung tâm, hình như răng cưavà thường ở sát vùng vận động mắt nhanh.

5.Các yếu tố ảnh hưởng tới tín hiệu điện não( nhiễu)Nhiễu là những sóng hoặc những nhóm các sóng do lỗi kỹ thuậthoặc do các lỗi khác gây ra, và không phải do hoạt động điệncủa não gây ra. Nhiễu là các rối loạn do khiếm khuyết kỹ thuật gây ra, thường đó là những lỗi có tính tạm thời. Bao gồm do di động các điện cực làm cho mất tiếp xúc, các hoạt động điện của cơ che khuất điện não đồ, do cử động của đầu, chầy xước da đầu, ra mồ hôi, v.v… Nếu ta dùng độ phóng đại lớn, thì tất cả các biến loạn kể trên đều được phóng đại lên, bao gồm các nhiễu của mạch và điện tâm đồ, của điện cựcvà các cử động, nhiễu 60 Hz và nhiễu do mồ hôi, là loại nhiễu biểu hiện có dung dịch muối nằm giữa các điện cực làm cho nó bị đoản mạch.

5.1.Nhiễu do điện tâm đồ và do mạch (EKG and pulse artifacts):

Cả 2 loại nhiễu này đều có thể nhận biết được nhờ vào tính chất có chu kỳ của chúng. Nhiễu điện tâm đồ cho thấy rõ phức bộ QRS theo chu kỳ, vì điện tâm đồ thì có tín hiệu điện lớn hơn nhiều so với điện não đồ. Nhiễu do mạch là do mạch đập ở phía dưới của điện cực làm chonó chuyển động theo chu kỳ. Cả 2 loại nhiễu nàu đều dễ nhận diện, nhưng cũng có thể gây khó khăn cho đọc điện não.

5.2.Nhiễu do chuyển động của điện cực và các chuyển động khác:

Nhiễu do chuyển động của bệnh nhân thì có đường biểu thị đột ngột, và trong hầu hết trường hợp nó dốc ngược đột ngột. So với các sóng EEG chuẩn thì các nhiễu đó có biên độ cao và kéo dài về thời gian. Một nhiễu kiểu “POP” là do chuyển dịch điện cực rất ngắn (nhanh), người mới vào nghề dễ nhầm lẫn nó với một gai (spike), tuy nhiên gai kiểu này chỉ thấy ở 2 kênh cạnh nhau và không thấy ở kênhthứ ba như những gai động kinh.

5.3.Nhiễu do dung cu truyền tĩnh mạch và nhiễu 60 Hz:Những nhiễu này thường được thấy trong khi ghi điện não ở trong phòng săn sóc đặc biệt (ICU) và cả 2 đều là những giaothoa về điện. Trên hình ve, nhiễu do dung cu truyền là nhiễucó mầu đỏ; nó có tính chất chu kỳ, có biên độ thấp và dễ dàng nhận biết. Nhiễu sáu mươi Hz thấy có ở những nơi điện cuc tiếp xúc kém, nối đất không tốt, và có một thiết bị điệnchuyên dùng đặt ở gần đó. Nó gây nên những gai (spikes) có tần số 60 chu kỳ giây – tạo thành vết mực in trên giấy chạy với tốc độ thông thường.

6.Xử lý tín hiệu điện nãoEEG có đặc tính phức tạp và ý nghĩa của nó trong nghiên cứu não và thực hành lâm sàng đã mang lại 1 sự giới thiệu sớm vềnhững phương pháp phân tích tín hiệu EEG. Trong phần tiếp theo , chúng ta se miêu tả ngắn gọn những phương pháp cơ bảnvề xư lý tín hiệu EEG. Chúng ta se bắt đầu với những phương pháp quang phổ. Ta xét về thực nghiệm đầu tiên của ứng dungphân tích Fuorier về điện não.

6.1. Biến đổi FuorierTrong thế kỉ 19, nhà toán học người Pháp J.Fuorier, đã mô tảbất kì 1 hàm tuần hoàn nào cũng có thể diễn giải bằng 1 tổngvô hạn của những hàm mũ phức tạp tuần hoàn. Nhiều năm sau, ông khám phá ra 1 đặc tính khác thường của hàm, ý tưởng của ông được khái quát hóa những hàm không tuần hoàn đầu tiên vàsau đó là những tín hiệu thời gian rời rạc tuần hoàn hoặc

không tuần hoàn. Sau đó nó được khái quát hóa thành 1 công cu thích hợp để tính toán máy tính. Năm 1965, 1 thuật toán mới gọi là truyền Fuorier nhanh (FFT) được phát triển và FT ngày càng trở nên phổ biến.

6.2. Định vị EEG:Với khả năng ghi đồng thời 1 số lượng lớn kênh số hóa của EEG, 1 kĩ thuật mới ra đời: Định vị EEG, tại thời điểm cuối của 80. Trong kĩ thuật này, 1 số lớn các điện cực được đặt trên đầu theo 1 dãy hình học các điểm even – space. Một phầnmềm đặc biệt bên trong máy tính, đồ thị hoạt động trên một màn hình màu hoặc máy in, bởi mã hóa số lượng của hoạt động trong 1 vài mức độ của màu sắc (ví du, màu đen và xanh có thể mô tả biên độ EEG thấp, trong khi vàng và đỏ có thể mô tả biên độ lớn hơn). Những điểm trong không gian nằm giữa các điện cực được tính toán bằng những kĩ thuật toán học củaphép nội suy (tính toán giá trị ngay tức khắc trên cơ sở giátrị liền kề), và như thế đạt được sự phân cấp đều đặn về màusắc.

Sự lại gần hơn nữa chính xác và tầm nhìn điển hình của vị tri của sự thay đổi nhịp độ, biên độ, … trong mối quan hệ với dòng điện I trên bề mặt hộp sọ. Bác sĩ thần kinh làm việc với hệ thống định vị EEG đã sớm phân biệt 1 vài dạng khác nhau của chẩn đoán. Xác định vị trí chính xác của sự biến đổi EEG cũng làm cho nó dễ dàng hơn. Trong phần thêm vào, sử dung chế độ cine làm tăng khả năng nghiên cứu của chức năng não trong hoạt động( Maurer 1991).Định vị EEG không được thực hiện trong các trường hợp ghi lại hoạt động của não. Sự chỉ dẫn chính của nó xác định sự có mặt của khối u và bệnh của não (trong chứng động kinh, đột quỵ). Nó cũng thích hợp khi nhiễu trong trạng thái tỉnh táo và thận trọng được thiết lập như chứng ngủ kịch phát, hôn mê …Định vị EEG ngày càng được sử dung cho máy kiểm tra người sử dung ma túy, và bệnh truyền nhiễm của não ví du nhưviêm màng não. Trong tâm thần, định vị EEG nhận ra sự rối

loạn của nguồn gốc sinh học, như bệnh tâm thần phân liệt, chứng mất trí, tính hiếu động thái quá và trầm cảm, chưng teo não và suy nhược cơ thể của trẻ em ( Peter 1995). Nó phuthuộc vào thời điểm nào phép nội suy được thực hiện. Nếu ta lấy giá trị biên độ trực tiếp trong các khoảng thời gian, tase được 1 bản đồ biên độ. Sự kết hợp quang phổ Một kết quả riêng biệt của phân tích quang phổ được đo lường giữa 2 điện cực. Nó ước định đặc điểm giống nhau của nội dung quang phổ của 2 điện cực . Nó là hầu như không thể để đánh giá sự kết hợp bằng kiểm soát EEG thị giác. Một số căn bệnh có thể bắt đầu với những sự dịthường của 2 vỏ não, Leuchter đã viết về những chứng bệnh Alzheimer và Thatcher tìm ra những chứng bệnh của kết hợp như bộ phân biệt tốt nhất của thương tổn đầu phần mềm. Ta sechỉ ra khả năng của những kĩ thuật trên các ví du của bộ thunhiễu chập chờn. Ta se thực hành sự tính toán kết hợp quang phổ trong 4 dải tần số tương ứng với các dạng sóng alpha, beta, delta và những sóng game.7.Biến đôi FFT: BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC (DFT)

7.1. Định nghĩa và tính chất:

2.1.1: Định nghĩa:

Biến đổi Fourier rời rạc (DTFT) của x(n) mô tả như sau:

Biến đổi Fourier rời rạc (DFT – Discrete Fourier Transform) N điểm của x(n) mô tả như sau:

Biến đổi Fourier ngược (IDFT – Inverse DFT):

7.2. Tính chất của DFT N điểm:

-Tuần hoan:

Nếu x(n) và X(k) là một cặp biến đổi DFT N điểm thì:

x(n + N) = x(n) n

X(k + N) = X(k) k

-Tuyến tính:

Nếu:

x1(n) DFT-N X1(k)

x2(n) DFT-N X2(k)

thì: a1(n) x1(n) + a2(n) x2(n) DFT-N a1(k) X1(k) a2(k) X2(k)

-Đối xứng:

Xét: và DFT N điểm thì:

Và:

Nếu x(n) chẵn: x(n) = x(-n) thì

X(k) = XR(k) = XR(-k)

Nếu x(n) lẻ: x(n) = -x(-n) thì

X(k) = jXT(k) = -jXT(-k)

Nếu x(n) là tín hiệu thực, xT(n) = 0:

XR(k) = XR(-k)

XT(k) = -XT(-k)

Hay: X(k) = X*(-k)

Nếu x(n) là tín hiệu ảo, xR(n) = 0:

XR(k) = -XR(-k)

XT(k) = XT(-k)

Hay: X(k) = -X*(-k)

- Đảo trên miền thời gian:

Nếu:

x(n) DFT-N X(k)

thì: x1(N - n) DFT-N X(N – k)

-Dịch chuyển thời gian và dịch chuyển tần số:

Nếu:

x(n) DFT-N X(k)

thì: x(n-1) DFT-N X(k)e-j2kπl/N

và: x(n)ej2πkl/N DFT-N X(k-1)

-Liên hiệp phức:

Nếu:

x(n) DFT-N X(k)

thì: x*(n) DFT-N X*(N-k)

-Tương quan:

Nếu:

x(n) DFT-N X(k)

và y(n) DFT-N Y(k)

thì: rxy DFT-N X(k)Y*(k)

-Nhân:

x1(n) DFT-N X1(k)

x2(n) DFT-N X2(k)

thì: x1(n) x2(n) DFT-N (1/N) X1(k) X2(k)

8. Ve phô:

Với một tín hiệu EEG thu được với tần số lấy mẫu Fs=128Hz, phổ FFT được ve bởi kênh thứ nhất (hàng 1 trong ma trận):

8.1. Phổ DFT:

8.2: Sử dung DFT đê tính toán cường độ quang phổ:

8.3: Peridogram: Periodogram là thước đo quang phổ năng lượng và cũng tương tự như với bình phương của cường độ quang phổ -trên thực tế,sự khác biệt duy nhất là các yếu tố quy mô . Nếu chúng ta tính toán cường độ sử dung phổ DFT, hình vuông, quy mô và sau đó chuyển sang decibel (dB), chúng ta se có periodogram.Một hàm cửa sổ có thể không cần thiết cho tín hiệu, nhưng khi một cửa sổ được sử dung bình thường có N không lớn lắm, nhưng có CN trong đó C được tính bởi:

Và w[n] được sử dung như là một cửa sổ. Điều này là để tránhbất kỳ sự thiên vị trong dự toán do việc sử dung các cửa sổ.

Quangphổ thu

được được

gọi là biến

đổi

periodogram.Hình dưới đây là một Periodogram của tín hiệu EEG:

8.4 Welch's Method :

Một ước lượng cải tiến của PSD là một trong những đề xuất của Welch. Phương pháp này bao gồm phân chia các dữ liệu chuỗi thời gian vào (có thể chồng chéo ) phân đoạn, tính toán một periodogram sửa đổi của từng phân khúc , và sau đó đưa ra kết quả dự toán trung bình PSD.

Bước đầu tiên trong phương pháp này là phân chia các dữ liệuvào phân khúc với K điểm chồng chéo mỗi cái có chứa M điểm lấy mẫu. Không chồng chéo có chiều dài là D, tức là các phânđoạn trùng với mẫu . Do đó và tỷ lệ phần tram chồng chéo là .

Phương pháp Welch mang lại một ước lượng kiến của PSD . Giá trị dự kiến có thể được tìm thấy là:

Ls là chiều dài của các phân đoạn dữ liệu, U là bình thườngcùng có mặt liên tuc trong định nghĩa của biến đổi periodogram. Ước lượng của Welch là tiệm cận. Đối với một

bản ghi dữ liệu chiều dài cố định, sự tiệm cận của dự toán Welch là lớn hơn so với periodogram vì Ls < L.

Hình dưới này là tín hiệu EEG đươc lấy với 301 mẫu:

Chúng ta có thể có được ước tính phổ Welch cho 3 phân khúc với 50% chồng lên nhau với

pwelch (xn,toa( 150 ),75.512 ,fs) ;

Hình sau đã được ước tính phổ cho 3 phân khúc với 50% chồng lên nhau:

-Trong periodogram, tiếng ồn và sự rò rỉ trong tín hiệu thuđược không thể phân biệt từ các đỉnh.

Ngược lại, mặc dù các tín hiệu được ve bằng phương pháp Welch có đỉnh rộng lớn hơn, bạn vẫn có thể phân biệt hai đường hình sin , trong đó nổi bật so với các “ mức nhiễu”.

8.5Hệ số tự hồi như các tính năng để phân biệt nhiệm vu tinhthần:

Hệ số AR các tính năng, ta se xem xét các tín hiệu EEG thu được trong hai hoạt động tinh thần khác nhau. Ta se xem xét hai hoạt động toán học và tưởng tượng một đối tượng được luân chuyển. Với các tín hiệu EEG thu được ta khó có thể phân biệt được các tín hiệu đó đang nói về gi, đây là một

khó khăn. Nhưng bằng cách sử dung hệ số AR 6 phần tử ta có thể phân biệt được các hoạt động toán học và luân chuyển đốitượng. Đây mặc dù giá trị chính xác nhưng không được đưa ra,bởi mô hình mô hình cho các hoạt động tinh thần như nhau, các giá trị là đủ gần trong một hoạt động tinh thần và đủ khác nhau qua các hoạt động (đặc biệt là những hệ số AR đầu tiên).Hình dưới đây minh họa việc sử dung các hệ số AR.