ELETTRONICA E
STRUMENTAZIONE PER
INDAGINI BIOMEDICHE
ED
ELETTROENCEFALOGRAFIA
Tecniche elettroneurofisiopatologiche
1. Elettrodi
2. Elettrodi speciali
3. Tecniche di pulizia e sterilizzazione
4. Montaggi adulto, bambino e neonato
5. Montaggi poligrafici
6. Ambiente di registrazione e sicurezza elettrica
7. Elettroencefalografo –analogico-digitale
8. Banda di frequenza dell’EEG
9. Amplificatori e filtri
10. Tecniche di registrazione:
11. Accoglienza pz e anamnesi
12. Artefatti fisiologici, dell’apparecchio e ambientali
13. Prove di attivazione
14. Deprivazione di sonno
15. Sonno
16. Polisonnografia
17. Video-eeg
18. Holter-eeg
19. Mappe cerebrali
20. Coma
21. Morte cerebrale
ELETTRODI E MONTAGGI
L’EEG registra i potenziali generati
dal tessuto cerebrale;
essi sono di ampiezza molto bassa (micronvolt)
e la loro registrazione può essere disturbata
sia da rumori generati dall’apparecchiatura
e dall’ambiente di registrazione
(rumori di amplificazione, potenziali elettrostatici)
che da potenziali fisiologici che possono falsare o
coprire del tutto il segnale EEG.
Quando si registra dallo scalpo si è
sempre relativamente distanti dal
generatore di impulsi e con gli elettrodi
di superficie si riesce a captare solo
l’attività che si origina dai generatori
più grandi, localizzati sulla convessità
del cervello e costituiti dall’attivazione
sincrona dei neuroni che ricoprono
almeno 6 cm²
Altri generatori localizzati sulla superficie
media e basale del cervello, così come quelli
situati nelle scissure e nei solchi, sono sempre
troppo lontani dal punto di registrazione e
pertanto difficili da captare.
Anche lo scalpo e le ossa craniche
costituiscono elementi di alta resistenza
al passaggio di corrente, in rapporto al
diverso spessore di tali strutture nei
vari punti del cranio.
Gli elettrodi di registrazione sono
trasduttori che trasportano segnali
bioelettrici all’elettroencefalografo
per la necessaria ed adeguata
amplificazione.
E’ neccessario utilizzare elettrodi che:
assicurino un contatto stabile e
prolungato con la cute
permettano una resistenza cute-elettrodo
più bassa possibile
abbiano una superficie di contatto
sufficientemente piccola per evitare
la diffusione del potenziale
Nell’EEG di routine si usano:
elettrodi a placca tenuti fissi mediante
cuffia a lattice
elettrodi a coppetta direttamente
fissati allo scalpo
elettrodi ad ago ipodermici
Elettrodi di superficie:
A: elettrodo a coppetta
B: elettrodi a placca con due tipi di raccordo con il cavo di registrazione
C: elettrodi ad ago
Esistono anche elettrodi speciali
(nasofaringei, sfenoidali, etmoidali,
subdurali, epidurali e profondi)
utilizzati per indagini
particolari e che necessitano di
metodiche in genere invasive.
ELETTRODI A COPPETTA
Sono elettrodi in oro o in argento clorurato
a forma di piccola coppa del diametro di
0,5-1 cm, forniti di foro centrale e
direttamente saldati al filo conduttore.
Vengono fissati alla cute mediante pasta
adesiva e conducente (es. pasta alla
Bentonite) oppure mediante garzina
imbevuta di collodio se la registrazione
EEG deve essere di lunga durata
(Holter-eeg, polisonnografia, poligrafia)
Il collodio deve essere asciugato con un
normale phon ad aria fredda e gli
elettrodi possono essere rimossi a fine
registrazione con dell’acetone.
Gli elettrodi in tal modo resistono
anche a bruschi movimenti
senza perdere
un ottimale contatto con la cute.
ELETTRODI TENUTI FISSI
MEDIANTE CUFFIA
Sono in argento clorurato, con placchetta
del diametro di circa 0,5-1 cm, collegata
ad una breve asta filettata o vuota
al suo interno, montata su un piede in
plastica.
La placca è rivestita di garza.
Il filo conduttore può essere connesso
all’elettrodo con un morsetto od uno
spinotto.
Gli elettrodi sono tenuti fissi allo scalpo
mediante una cuffia in lattice o plastica,
regolabile ed adattabile di volta in volta
secondo le misure di ogni singolo paziente.
Esempio di montaggio eseguito con elettrodi a placca trattenuti da
cuffia in lattice con snodi regolabili
Gli elettrodi a placca, come quelli
a coppetta, devono essere posizionati
sullo scalpo seguendo un posizionamento
standard a livello internazionale e
riproducibile.
Questo posizionamento è dato
dal Sistema Internazionale 10-20.
Esso utilizza come punti di repere
il nasion e l’inion per la linea mediana
antero-posteriore ed i punti
preauricolari per la linea coronale
latero-laterale.
Il termine “10-20” si riferisce al fatto
che gli elettrodi sono posti in vari punti
dello scalpo a distanza del 10% e 20 %
dell’intera lunghezza delle linee ideali
che collegano i punti di repere suddetti.
Identificazione dei punti di posizionamento degli elettrodi di superficie
secondo il Sistema Internazionale 10-20
A seconda dell’età del paziente si
dovranno applicare 21 elettrodi
(adulto)
oppure meno
(14 o 9 elettrodi, bambino)
Si otterranno dunque montaggi
a 21 elettrodi oppure a 9 o meno
frequentemente a 14 elettrodi.
Disposizione sullo scalpo degli elettrodi di superficie in un
montaggio con 21 elettrodi (adulto)
Disposizione sullo scalpo degli elettrodi di superficie in un
montaggio a 14 (A) e a nove elettrodi (B)
Da alcuni anni sono state introdotte
sul mercato cuffie realizzate in tessuto
elasticizzato e con elettrodi già
incorporati e predisposti secondo
il S.I. 10-20.
Per il buon funzionamento degli elettrodi
nei fori corrispondenti va inserito
con un ago smusso un gel
elettroconduttore.
La cuffia è collegata al preamplificatore
mediante un cavo multiplo con raccordo
ad innesto rapido.
ELETTRODI AD AGO IPODERMICI
Sono costituiti da aghi di platino
o acciaio e non richiedono clorurazione.
sono lunghi 1-2 cm e di diametro circa
1 mm.
La loro inserzione al di sotto del derma
deve essere effettuata in maniera
obliqua con un’angolazione di circa 30°.
La loro applicazione è rapida seppur
invasiva, per cui essi vengono utilizzati
prevalentemente nelle Unità di Terapia
Intensiva e Rianimazione nei pazienti
in coma e per il monitoraggio EEG
durante interventi chirurgici.
Gli elettrodi ad ago presentano una più
elevata resistenza (10-15 Kohm)
rispetto agli elettrodi a contatto e ciò
può determinare distorsioni di segnale
e maggior facilità di comparsa di artefatti
da rumore.
Altri inconvenienti che limitano
l’uso degli elettrodi ad ago nella
attività di routine sono l’invasività
degli stessi, causa di fastidio al paziente
nella loro inserzione, e la possibilità che
essi veicolino infezioni nel caso non
siano accuratamente sterilizzati.
CLORURAZIONE
La clorurazione rende gli elettrodi
relativamente non polarizzabili
(elettrodi “reversibili”) assicurando
una corretta registrazione dei fluttuanti
potenziali EEG.
La clorurazione può essere ottenuta
ponendo gli elettrodi d’argento in una
soluzione di NaCl alla concentrazione
dello 0,9%.
Successivamente essi vengono resi
positivi (mediante collegamento con il
polo positivo di una batteria) rispetto
ad un filo d’argento anch’esso posto
in soluzione. L’anione Clˉ, in soluzione,
muove quindi verso l’elettrodo
d’argento positivo e forma molecole
neutre di AgCl che vi rimangono adese.
ELETTRODI SPECIALI
Sono elettrodi particolari la cui applicazione
è eseguita da personale medico poiché
richiede particolari e delicate tecniche.
Tali elettrodi permettono di captare
l’attività elettrica di strutture profonde
altrimenti non indagabili.
Vengono utilizzati solo in Centri altamente
specializzati.
Elettrodi naso-faringei:
sono costituiti da una lunga e flessibile
asta metallica isolata del diametro di
circa 2 m; vengono inseriti nelle narici
in modo che l’estremità d’argento,
non isolata, venga a contatto con la
mucosa del faringe postero-laterale.
Sono utili per lo studio dell’attività
della superficie inferiore dei lobi temporali,
ma conducono a molti artefatti da
deglutizione, movimento, respiro.
Elettrodi naso-etmoidali:
sono anch’essi inseriti attraverso le narici
e la loro estremità raggiunge la lamina
cribrosa dell’osso etmoide.
Sono utili per lo studio della faccia
inferiore del lobo frontale.
Elettrodi sfenoidali:
sono aghi isolati, eccetto che all’estremità,
e vengono inseriti sotto l’arco zigomatico
fino alla zona del forame ovale.
Sono utili per registrare la parte
inferiore del lobo temporale e
dell’area orbitale del lobo frontale.
Elettrodi epi- e subdurali (ECoG):
sono applicati con metodiche
neurochirurgiche direttamente sulla
superficie corticale, con o senza
interposizione della dura madre.
Possono essere singoli o conglobati
in piattine di materiale plastico flessibile
che ne contengono un certo numero (grid).
Sono particolarmente utili per localizzare
attività epilettiche di tipo focale.
Elettrodi profondi (Stereo-EEG):
Sono elettrodi con punti di contatto multipli
che vengono inseriti, mediante metodiche
invasive, nelle strutture cerebrali profonde
secondo coordinate stereotassiche.
Sono in acciao, oro o platino.
Possono registrare direttamente da strutture
cerebrali non altrimenti raggiungibili e
sono di rilevante importanza nella precisa
localizzazione del focus epilettogeno in
vista di una successiva ablazione chirurgica.
PULIZIA E STERILIZZAZIONE
DEGLI ELETTRODI
In caso di malattie di qualsiasi genere
l’applicazione degli elettrodi può
essere fonte di contagio, a causa di
piccole tracce ematiche provocate
dall’abrasione della cute per l’usuale
pulizia o per l’applicazione del
gel con l’ago smusso.
Una volta terminata la registrazione
gli elettrodi devono essere rimossi
e puliti con acqua di rubinetto.
Poi devono essere immersi per almeno
30 min, in una soluzione liquida
disinfettante (glutaraldeide al 2%,
fenoli, alcool, ipoclorito di sodio al 5%)
Per malattie infettive quali epatite B o C,
AIDS e Jacob-Creutzfeld,
il tempo di applicazione del disinfettante
deve essere prolungato per alcune ore;
al termine gli elettrodi devono essere
sciacquati con acqua di rubinetto e
sterilizzati in autoclave a 132°c per 2 ore,
facendo attenzione che la temperatura
sia comunque sempre al di sotto dei 177°C
per non danneggiare l’isolamento
degli elettrodi.
COSA FARE PER OTTENERE UNA BUONA
REGISTRAZIONE EEG
Una volta individuato il punto
dello scalpo dove applicare l’elettrodo
(a placca od a coppetta),
occorre pulire accuratamente la cute
con del cotone imbevuto di alcool,
al fine di abbassare il più possibile
le resistenze cutanee,
fonte di disturbi elettrici.
Le resistenze cutanee dovrebbero
essere portate a valori compresi tra
500 e 5000 Ohm, con valore il
più possibile omogeneo per i
vari elettrodi.
Al di sotto di ogni elettrodo va frapposta
della pasta elettroconduttrice che permette
una migliore adesione dell’elettrodo alla cute
e soprattutto permette i movimenti ionici
determinati dal passaggio di corrente di
origine cerebrale dal paziente
all’elettroencefalografo.
Negli apparecchi tradizionali, attualmente
in via di sostituzione con quelli digitali
di più moderna concezione, ai 21 elettrodi
standard va aggiunto un elettrodo detto
di terra (GND) che permette che eventuali
correnti di dispersione dell’apparecchio
possano causare danni al paziente.
Nei nuovi apparecchi digitali, oltre
all’elettrodo di terra, deve essere aggiunto
quello di referenza, che è quello al quale
ogni elettrodo è riferito nel calcolo della
differenza di potenziale tra due elettrodi.
Una volta posti sullo scalpo
tutti gli elettrodi necessari,
essi devono essere collegati
all’apparecchio di registrazione
mediante dei cavetti di collegamento
al preamplificatore
(detto anche “testina paziente”),
negli ingressi corrispondenti
a ciascun elettrodo.
Può a questo punto può essere
iniziata la registrazione,
testando prima le resistenze
interelettrodiche
tramite il test delle impedenze,
e valutando la corretta
amplificazione dell’apparecchio
mediante la calibrazione.
Si invita il paziente a chiudere
gli occhi e a rilassarsi
favorendone la distensione
psicofisica.
Nel corso della registrazione devono
essere evidenziate sul tracciato
le modificazioni dei parametri standard
(filtri, costanti di tempo etc.),
il comportamento del paziente,
le prove di attivazione svolte
e le eventuali stimolazioni impiegate.
Devono essere segnalati i vari
montaggi di acquisizione, a meno
che non si stia registrando con
apparecchi digitali nei quali è
indifferente il montaggio
di registrazione.
Nel caso di apparecchi analogici,
con penne scriventi su carta collegate
a galvanometri, si possono utizzare,
ognuno per alcuni minuti,
comuni montaggi quali:
P1, P2, P3, HV, J, Z