10-20 sistemi: EEG elektrot yerleşimi nasıl yapılır?

10-20 sistemi, EEG elektrotlarının saçlı derideki yerini dört anatomik referans noktası arasındaki mesafelerin yüzdeleriyle tanımlayan uluslararası standarttır. Herbert Jasper’ın 1958’de Uluslararası Federasyon (bugünkü IFCN) adına yayımladığı bu düzen, farklı laboratuvarlarda ve farklı baş ölçülerinde kaydedilen verilerin aynı adlarla karşılaştırılmasını sağlar: bir makalede “P300 yanıtı Pz elektrodunda ölçüldü” dendiğinde okuyucu elektrodun nerede durduğunu bilir. Bu rehber; 10 ve 20 sayılarının anlamını, ölçümün adım adım nasıl yapıldığını, elektrot adlarının nasıl okunduğunu, T3 ile T7 gibi eski ve yeni adlar arasındaki farkı, yüksek yoğunluklu başlıklar için geliştirilen 10-10 ve 10-5 sistemlerini ve sistemin sınırlarını araştırma yöntemi açısından ele alır.

0110 ve 20 ne anlama gelir?

Sistemin adı, elektrotlar arasındaki aralıklardan gelir. Önce baş üzerinde iki referans hattı ölçülür: burun kökündeki nasion ile kafanın arkasındaki inion arasındaki ön–arka hat ve iki kulağın önündeki preauriküler noktalar arasındaki sol–sağ hat. Elektrotlar bu hatların uçlarından hattın toplam uzunluğunun %10’u kadar içeride, birbirlerinden ise %20’si kadar uzakta durur. Ön–arka hat böylece %10, %20, %20, %20, %20 ve %10’luk altı parçaya bölünür; toplam %100’dür.

Bu yaklaşımın gücü, konumların santimetreyle değil oranla tanımlanmasıdır. Küçük bir başta elektrotlar birbirine daha yakın, büyük bir başta daha uzak durur; ama her elektrot, her katılımcıda kafatasının aynı göreli noktasına düşer. Bu nedenle 10-20 sistemi “göreli, baş yüzeyine dayalı bir konumlandırma sistemi” olarak tanımlanır (Jurcak ve ark., 2007). Klasik düzende 19 kayıt elektrodu ve kulak memelerine takılan iki referans elektrodu (A1 ve A2) olmak üzere 21 konum vardır.

02Dört anatomik referans noktası

Ölçümün doğruluğu, referans noktalarının doğru bulunmasına bağlıdır. Bu noktalar parmak ucuyla yoklanarak (palpasyonla) bulunur ve deri kalemiyle işaretlenir. Dördü ölçülür, beşincisi bu ölçümlerden hesaplanır.

Nasion

Alın kemiği ile burun kemiğinin birleştiği, iki göz arasındaki çukur nokta (burun kökü). Ön–arka hattın başlangıcıdır.

Inion

Kafanın arkasında, dış oksipital çıkıntının (protuberantia occipitalis externa) en belirgin noktası. Ense kaslarının başladığı yerin hemen üstünde parmakla hissedilen kemik çıkıntıdır.

Sol ve sağ preauriküler nokta

Kulağın önündeki küçük kıkırdak çıkıntının (tragus) hemen önünde, elmacık kemiğinin kökündeki çöküntü. Sol–sağ hattın iki ucudur.

Verteks (Cz)

Ölçülen değil, hesaplanan noktadır: nasion–inion hattının ortası ile iki preauriküler nokta arasındaki hattın ortasının kesiştiği yer. Başın tepesidir ve tüm düzenin merkezi kabul edilir.

Preauriküler noktanın tarifi laboratuvarlar arasında birkaç milimetre farklılık gösterebilir; bazı ekipler tragusun kendisini ya da kulak kanalının girişini kullanır. Jurcak ve arkadaşları (2007), referans noktalarının hangi kuralla belirlendiğinin elektrot konumlarının yayılımını etkilediğini, ayrıntılı bir kural izlendiğinde ise konumların tutarlı biçimde bulunabildiğini göstermiştir. Önemli olan, laboratuvarın tek bir tanım seçmesi, bunu protokole yazması ve tüm katılımcılarda aynı biçimde uygulamasıdır.

03Adım adım ölçüm ve işaretleme

Klasik ölçüm esnek bir mezura, deri kalemi ve birkaç dakikalık dikkatle yapılır. Aşağıdaki sıra, 19 kayıt konumunun tamamını verir; her adım bir öncekinin sağlamasını da içerir.

1. Nasion, inion ve iki preauriküler noktayı bulun ve işaretleyin.
2. Nasion ile inion arasını, başın tepesinden geçen orta hat boyunca ölçün. Nasion’dan başlayarak %10’a Fpz, %30’a Fz, %50’ye Cz, %70’e Pz ve %90’a Oz noktasını işaretleyin. Oz noktası inion’un %10 yukarısında kalır.
3. İki preauriküler nokta arasını, bir önceki adımda bulunan Cz işaretinin üzerinden geçerek ölçün. Bu hattın ortası, ön–arka hattın ortasıyla aynı noktaya düşmelidir; iki ortanın kesiştiği yer kesin Cz konumudur. Soldan başlayarak %10’a T7, %30’a C3, %50’ye Cz, %70’e C4 ve %90’a T8 noktasını işaretleyin.
4. Başın çevresini Fpz, T7, Oz ve T8 noktalarından geçecek biçimde ölçün. Ön orta noktadan arka orta noktaya uzanan her yarım çevre aynı oranlarla bölünür: sol tarafta yarım çevrenin %10’una Fp1, %30’una F7, %50’sine T7, %70’ine P7 ve %90’ına O1 gelir. Sağ tarafta Fp2, F8, T8, P8 ve O2 aynı yolla bulunur. T7 ile T8’in burada yeniden bulunması, üçüncü adımın sağlamasıdır.
5. F3 noktası, Fz ile F7 arasındaki hattın ortasına ve aynı zamanda Fp1 ile C3 arasındaki hattın ortasına düşer; iki ölçümün kesiştiği yeri işaretleyin. F4, P3 ve P4 aynı yolla bulunur: örneğin P3, Pz ile P7 arasının ve C3 ile O1 arasının ortasındadır.
6. Sol ve sağ taraftaki eş mesafeleri karşılaştırın (örneğin Fp1–F7 ile Fp2–F8 arası). Belirgin bir asimetri varsa referans noktalarını yeniden kontrol edin ve ölçümü tekrarlayın.
7. Nasion–inion uzunluğunu, preauriküler mesafeyi ve baş çevresini katılımcı kaydına yazın. Bu değerler başlık bedeninin seçilmesinde, tekrarlı oturumlarda elektrotların aynı yere yerleştirilmesinde ve yöntem bölümünün yazılmasında kullanılır.

Konumlar işaretlendikten sonra cilt hazırlığı ve empedans kontrolü gelir. Bu adımlar kullanılan elektrot tipine (ıslak, kuru ya da aktif) göre değişir ve “EEG nasıl çekilir?” rehberinde ayrıca ele alınır.

04Harfler ve numaralar: elektrot adları nasıl okunur?

Her elektrot adı bir ya da iki harften ve bir sayıdan ya da “z” harfinden oluşur. Harf, elektrodun üzerinde durduğu bölgeyi; sayı ya da z, orta hatta göre konumunu gösterir. Bu kural öğrenildiğinde bir kanal listesine bakarak elektrodun başın neresinde durduğu çıkarılabilir.

Fp

Frontopolar (prefrontal): alnın en ön kısmı, kaşların hemen üstü.

F

Frontal: alın ile başın tepesi arasındaki bölge.

C

Santral: bir lob adı değildir. Frontal ve parietal lobları ayıran santral oluğun (sulcus centralis) çevresini, yani duyu-motor korteksin üzerini ifade eder.

T

Temporal: kulakların üstü ve çevresi.

P

Parietal: başın tepesinin arka kısmı.

O

Oksipital: kafanın arkası, inion’un üstü.

A

Aurikular: kulak memeleri (A1 sol, A2 sağ). Klasik düzende çoğunlukla referans elektrodu olarak kullanılır.

z

Sıfır (İngilizce zero): orta hattaki elektrotlar, yani Fpz, Fz, Cz, Pz ve Oz.

Tek ve çift sayılar

Tek sayılar sol yarıkürede, çift sayılar sağ yarıkürede bulunur. Sayı büyüdükçe elektrot orta hattan uzaklaşır: F3, F7’ye göre orta hatta daha yakındır.

Aşağıdaki tablo klasik 19 kayıt konumunu gösterir. İkinci sütun, 10-10 adlandırmasıyla adı değişen dört konumun eski adını verir; “—” adın değişmediğini belirtir.

Bölge adları, elektrodun altındaki kafatası bölgesini anlatan kısaltmalardır. Bir elektrodun kaydettiği sinyalin yalnızca o loba ait olduğu anlamına gelmezler; bu konu son bölümde ele alınır.

05Eski ve yeni adlar: T3 neden T7 oldu?

Jasper’ın düzeninde temporal elektrotlar T3, T4, T5 ve T6 olarak adlandırılıyordu. Bu adlar sistemin kendi mantığıyla çelişiyordu: F7, T3 ve T5 aynı sagital hat üzerinde durduğu halde farklı sayılar taşıyordu, “T” harfi ise iki ayrı koronal hatta görünüyordu. 10-10 sistemiyle gelen “değiştirilmiş kombinatoryal adlandırma”, her harfin yalnızca bir koronal hatta, her sayının yalnızca bir sagital hatta bulunmasını kural haline getirdi. Amerikan Klinik Nörofizyoloji Derneği’nin (ACNS) kılavuzu değişikliği şöyle özetler (Acharya ve ark., 2016):

• T3 → T7: sol orta temporal
• T4 → T8: sağ orta temporal
• T5 → P7: sol arka temporal
• T6 → P8: sağ arka temporal

Elektrotların yeri değişmemiştir; değişen yalnızca adlarıdır. Böylece F7, T7 ve P7 aynı sagital hatta aynı sayıyla sıralanır ve bu sıranın %10 altındaki konumlar F9, T9 ve P9 olarak kolayca adlandırılır. Kılavuz, temporal bölgenin üzerindeki P7 ve P8’in “P” harfi taşımasının sezgiye aykırı olduğunu kabul eder ve bir okuma kuralı önerir: P harfinden sonra 6 ya da daha küçük bir sayı geliyorsa elektrot parietal bölgede, 7 ya da daha büyük bir sayı geliyorsa arka temporal bölgededir.

Uygulamada iki adlandırma bir arada yaşar. ACNS kılavuzu yeni adlara geçilmesini istenen yön olarak görür, ancak T3/T4 ve T5/T6 adlarının kullanılmaya devam etmesini ya da iki adın birlikte yazılmasını şimdilik kabul edilebilir bulur. Eski bir makaleyi, klinik bir kaydı ya da bir cihazın kanal listesini okurken bu eşleştirmeyi akılda tutmak gerekir. Farklı kaynaklardan gelen veriler birleştirilirken ya da bir montaj dosyası seçilirken kanal adlarının aynı adlandırmayla yazıldığından emin olunmalıdır; aksi halde aynı konum iki ayrı kanal gibi görünebilir.

0610-10 ve 10-5: yüksek yoğunluklu başlıklar için genişletmeler

On dokuz elektrot, topografik harita ve kaynak analizi için seyrek kalır. 1985’te önerilen 10-10 sistemi, mevcut hatların arasına %10 aralıklarla yeni sıralar ekler. Ara sıraların adları iki komşu sıranın harflerinden türetilir ve sayılar aynı sagital hat kuralını izler; örneğin AF3, FC3, CP3 ve PO3 aynı hat üzerindedir.

• AF: frontopolar ile frontal sıra arası (anterior frontal)
• FC ve FT: frontal ile santral, frontal ile temporal sıra arası
• CP ve TP: santral ile parietal, temporal ile arka temporal sıra arası
• PO: parietal ile oksipital sıra arası
• F9/F10, T9/T10, P9/P10: yan sıranın %10 altındaki konumlar

ACNS kılavuzuna göre 10-10 sistemi 70’in üzerinde konum tanımlar ve bu konumların tamamının kullanılması en çok kaynak lokalizasyonu ve elektriksel kaynak görüntüleme gibi ileri analizlerde değer taşır. Oostenveld ve Praamstra (2001), 74 elektrotluk genişletilmiş 10-20 düzenini %5 aralıklarla bölerek 345’e kadar konum tanımlayan 10-5 sistemini önermiştir; bu sistem 128 ve daha fazla kanallı yüksek çözünürlüklü EEG ve ERP kayıtları için düşünülmüştür. 10-5 sistemi ACNS ve IFCN tarafından standart olarak kabul edilmemiştir, ancak araştırma başlıklarında ve analiz yazılımlarının şablon montajlarında yer alır.

Konumların sıklaşmasının bir sınırı vardır. Jurcak ve arkadaşlarının MR görüntüleri üzerinde yaptığı analizde 10-10 konumları saçlı deride birbirinden iyi ayrılırken, 10-5 sisteminin incelenen 329 konumundan 241’i komşusuyla örtüşmeden yerleştirilebilmiştir. Yani %5’lik aralık, gerçek kafalarda konumların ayırt edilebilirliğinin sınırına yaklaşır.

07Hazır başlıkta neden yine ölçüm yapılır?

Bugün araştırma laboratuvarlarının çoğu, elektrot konumları önceden belirlenmiş elastik başlıklar kullanır. Başlık, 10-20 ya da 10-10 konumlarını belirli bir baş biçimine göre dağıtır; bu dağılımın doğru olması için başlığın doğru bedende seçilmesi ve doğru yerleştirilmesi gerekir. Örneğin g.GAMMAcap başlıklar genişletilmiş 10-10 sistemine göre 74 etiketli ve 86 ara konum sunar; yetişkin bedenleri 50–54, 54–58 ve 58–62 cm baş çevresine göre ayrılır. Beden küçük ya da büyük seçildiğinde ya da başlık birkaç santimetre öne kaydığında tüm elektrotlar birlikte yanlış yere düşer.

1. Baş çevresini ölçün ve bedeni buna göre seçin.
2. Nasion–inion mesafesini ölçüp ortasını (verteksi) işaretleyin; preauriküler hatla sağlamasını yapın.
3. Başlığı, Cz elektrodu bu işaretin tam üzerine gelecek biçimde yerleştirin.
4. Ön sıradaki Fp1 ve Fp2 elektrotlarının, nasion’un yaklaşık olarak nasion–inion mesafesinin %10’u kadar yukarısında durduğunu kontrol edin.
5. Başlığın orta çizgisinin nasion ile inion’u birleştiren hat boyunca uzandığından ve başlığın sağa ya da sola dönmediğinden emin olun; iki taraftaki eş elektrotların kulaklara uzaklığını karşılaştırın.
6. Çene kayışını, başlık kaymayacak ama katılımcıyı rahatsız etmeyecek biçimde sabitleyin.

Kaynak analizi yapılacak ya da elektrot konumlarının bireysel MR görüntüsüyle eşleştirileceği çalışmalarda şablon konumlar yeterli değildir. MNE-Python gibi analiz yazılımları 10-20, 10-10 ve 10-5 adlandırmasına göre hazır şablon (template) montajlar sunar; ancak bunlar idealleştirilmiş, ortalama bir baş modeline dayanan konumlardır. Bu tür çalışmalarda elektrotların başlık takıldıktan sonraki gerçek konumu 3B sayısallaştırıcı ya da fotogrametriyle kaydedilir ve analizde bu konumlar kullanılır.

08Sınırlar: elektrot konumu kaynak konumu değildir

10-20 sistemi elektrodu kafatasının bir noktasına yerleştirir, beynin bir bölgesine değil. Kafatası ile korteks arasındaki ilişki kişiden kişiye değişir. Koessler ve arkadaşları (2009), 16 sağlıklı katılımcıda 10-10 konumlarının korteks üzerindeki izdüşümünü MR ile incelemiş; izdüşümlerin standart sapmasını x ekseninde 4,6 mm, y ekseninde 7,1 mm ve z ekseninde 7,8 mm olarak bulmuştur. Değişkenlik santral ve parietal bölgede en fazla, frontal ve temporal bölgede en azdır.

İkinci sınır sinyalin kendisinden gelir. Bir elektrodun kaydettiği potansiyel, altındaki korteksin yanı sıra hacim iletimiyle ulaşan uzak kaynakların da toplamıdır ve referans seçimine göre değişir. Bu nedenle “C3 elektrodunda görülen etkinlik” ifadesi “sol motor korteksten gelen etkinlik” ile aynı anlama gelmez. Kaynak hakkında çıkarım yapmak için yüksek yoğunluklu kayıt, kaydedilmiş elektrot konumları ve bir baş modeli gerekir; yöntem bölümünde de elektrot adı ile anatomik bölge arasındaki bu fark açıkça yazılmalıdır.

Bu sınırlara karşın 10-20 konumları, beyin üzerindeki bölgelere yaklaşık olarak ulaşmanın tekrarlanabilir bir yoludur; aynı düzen fNIRS optotlarının ve TMS bobininin yerleştirilmesinde de başvuru noktası olarak kullanılır. Klinik EEG’de hangi elektrotların kullanılacağı ve kaydın yorumu hekim değerlendirmesine bağlıdır; bu rehber araştırma yöntemi çerçevesinde yazılmıştır.

10-20 ve 10-10 düzenine göre üretilen başlıklar, aktif ve pasif elektrotlar ve bunlarla çalışan amplifikatörler katalogda yer alır. Laboratuvarınız için başlık bedeni, kanal sayısı ve elektrot tipi konusunda teklif formundan bize ulaşabilirsiniz.