Nowy system elektrod suchych w czepkach EEG do badania mózgu
Pomimo ciągłego postępu we wzmacnianiu i przetwarzaniu sygnału, trudna i narażona na błędy rejestracja sygnału na powierzchni głowy jest nadal poważnym problemem ograniczającym stosowanie EEG w badaniach podstawowych i klinicznych. W ramach finansowanego przez UE projektu ANDREA opracowano nowatorską technologię elektrod suchych z możliwością regulacji czepka. Jak podkreśla koordynator projektu prof. Silvia Comani: „Nasz system spełnia wymogi dotyczące wysokiej jakości sygnału, niezawodności, mobilności, wysokiego komfortu pacjenta/podmiotu oraz długotrwałej eksploatacji”. Czepek posiada automatyczny mechanizm pozycjonowania czujnika, elastyczny, dopasowany kształt elektrody oraz oprogramowanie do automatycznej klasyfikacji i usuwania głównych artefaktów, które mogą mieć wpływ na zapis EEG. „Nowe technologie zostały pomyślnie przetestowane w populacjach klinicznych (pacjenci neurologiczni) i nieklinicznych (sportowcy), co pozwoliło na stworzenie systemu zoptymalizowanego dla szerokiego zakresu zastosowań EEG”, mówi prof. Comani. Suche kontra mokre Ten innowacyjny zestaw jest wyposażony w system elektrod suchych. Skład elektrod eliminuje wady związane ze stosowaniem pasty przewodzącej w celu zmniejszenia impedancji pomiędzy skórą głowy a czujnikiem. System „mokry” ma również inne wady. Na przykład, użytkownik może nabawić się alergii na żel, a pasta może przeciekać, tworząc krzyżowe sprzężenia między elektrodami. Wysychanie pasty obniża też jakość sygnału, co powoduje błąd pomiarowy. Jedną z zalet jest szybkość, z jaką można założyć suchy czepek. Jest to bardzo istotne w przypadkach, gdy szybkie działanie ma kluczowe znaczenie. W trudnych przypadkach, takich jak padaczka, można będzie sprawnie zlokalizować ognisko, co pomoże w precyzyjnym przeprowadzeniu operacji. Imponujący zakres nowych funkcji System czepka EEG został zaprojektowany tak, aby połączyć wygodę użytkowania z najnowocześniejszą techniką badania mózgu. Elektrody wielostykowe są lekkie i mechanicznie elastyczne. Zostały wyposażone w nanostrukturyzowaną powłokę przewodzącą, zapewniającą stabilne i niezawodne odczyty. Co więcej, różne wielostykowe kształty mogą dopasować się do różnych obszarów skóry głowy, podnosząc jakość sygnału i zapewniając maksymalny komfort badanego. Modułowa koncepcja pozwala na zastosowanie od ośmiu do sześćdziesięciu czterech elektrod. Elektronika z aktywnym wzmacnianiem wstępnym poprawia jakość sygnału przy zwiększonej impedancji elektroda-skóra. Impedancja elektryczna materiałów biologicznych odzwierciedla stan kliniczny badanej tkanki. Wraz z algorytmami automatycznego odrzucania artefaktów i zoptymalizowanym zestawem narzędzi oprogramowania, system wykrywa i odrzuca komponenty artefaktów w zbiorach danych EEG zarejestrowanych różnymi typami elektrod i czepków. Transfer nader ważnej wiedzy na każdym poziomie Projekt ANDREA pomyślnie przeprowadził około 44 oddelegowania pracowników należących do innego sektora na łączny okres 99 osobomiesięcy. „Program umożliwił wymianę kulturową. Dzięki niemu partnerzy mogli też dzielić się wiedzą”, podkreśla prof. Comani. W związku z tym potencjał badawczy, widoczność na arenie międzynarodowej i konkurencyjność każdego z partnerów znacznie się zwiększyły. Doprowadziło to do powstania kilku dobrze przyjętych interdyscyplinarnych publikacji naukowych. Ścieżka badawcza w przyszłości Niektórzy partnerzy ANDREA przedstawili już nowe propozycje projektów rozwoju suchych elektrod, monitorujących pracę mózgu u noworodków, aby zapobiec upośledzeniom neurologicznym, poznawczym i motorycznym w późniejszym życiu. Wiąże się to z nowymi wyzwaniami związanymi z wrażliwością skóry tak młodych badanych. Innym kierunkiem są badania nad interakcją społeczną i koordynacją, ale muszą one obejmować ruch całego ciała, aby były znaczące. Dlatego też system suchego EEG musi być wytrzymały i zapewniać stabilny styk elektroda-skóra, by umożliwić niezawodne monitorowanie sygnału mózgu. Ogółem podjęto 82 działania popularyzujące skierowane zarówno do specjalistów, jak i zwykłych odbiorców. Działania te obejmowały m.in. krajowe i międzynarodowe konferencje naukowe, targi międzynarodowe, imprezy organizowane przez towarzystwa naukowe oraz dni otwarte na uczelniach wyższych. Prof. Comani podsumowuje ogromny sukces projektu ANDREA: „Bazując na postępie technologicznym w systemie EEG z suchymi elektrodami w połączeniu z ich upowszechnianiem i współpracą przy ich tworzeniu, spodziewamy się, że sieć projektu ANDREA stanie się trwałą unijną siecią badawczą promującą technologie medyczne w Europie”.
Słowa kluczowe
ANDREA, sucha elektroda, EEG, czepek, mózg