임상의료기기운용및실습 <EEG> 담당 교수님 : 태기식 교수님 13616017 김지은 13616034 송채빈

뇌와 뇌파 이상 뇌파 뇌파 측정 원리 동영상 시청 Raw Data 분석 과정 및 결과 EEG 시장 INDEX

1. 뇌와 뇌파

1. 뇌와 뇌파 ‘뇌’란? 뇌는 크게 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽으로 나누어볼 수 있다. 전두엽은 수의운동, 이성적 사고, 기억 및 계획, 의사 결정, 인격 형성을 담당하는 부분이다. 두정엽은 시각, 촉각, 통각, 입각, 미각 등 각종 감각 정보의 통합 및 해석을 담당한다. 측두엽은 감정 표현, 단기 기억을 담당한다. 특히 좌측 측두엽은 언어 해석 기능을 한다. 후두엽은 시각 정보에 대한 통합을 담당하는 부분이다.

1. 뇌와 뇌파 ‘뇌파’란? 뇌파란 뇌신경 사이에 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름을 말한다. ‘뇌에서 나오는 신호’ 혹은 ‘뇌의 목소리’라고 할 수 있겠다. 뇌파의 분류 뇌파는 뇌의 활동상태(진동하는 주파수 범위)에 따라 델타-δ파(0.2~4 Hz), 세타-θ파(4~8 Hz), 알파-α파(8~13 Hz), 베타-β파(13~30 Hz), 감마-g파(30~50 Hz)로 구분하여 부른다.

1. 뇌와 뇌파 델타파 : 0.2~4.0Hz ‘델타(δ)파’는 아주 깊은 수면, 명상 또는 의식 불명 상태일 때 나타난다. 만약 건강한 정상인의 경우인데도 델타파가 두드러진다면 뇌파를 측정할 때 눈을 깜박이거나 몸을 심하게 움직인 경우가 대부분이다. 세타파 : 4~8Hz ‘세타(θ)파’는 창조성이 극도로 활성화되거나 정서안정 또는 수면으로 이어지는 과정에서 주로 나타나는 파로, 성인보다는 어린이에게 더 많이 분포한다. 세타파는 기억력, 초능력, 창의력, 집중력, 불안 해소 등 많은 다양한 상태와 관련되어 있다고 보고되고는 있으나, 연구자들마다 실험 방법과 피측정자의 특성이 다르고 각 대뇌피질 부위별 기능에도 차이가 있어 아직은 정확한 연구 결과들이 부족한 실정이다.

1. 뇌와 뇌파 알파파 : 8~13Hz 베타파 : 13~30Hz 감마파 : 30~50Hz ‘알파(α)파’는 안정되고 편안한 상태 일수록 진폭이 증가한다. 일반적으로 규칙적이고 연속적인 파동의 형태로 나타나며 머리의 가장 윗부분과 뒷부분에서 가장 크게 기록되고, 머리의 앞부분에 가장 작게 나타나는 특성이 있다. 특히 안정된 알파파가 나타날 때는 눈을 감고 진정한 상태에 있을 때이며 눈을 뜨고 물체를 주시하거나 정신적으로 흥분하게 되면 알파파는 억제된다. 베타파 : 13~30Hz ‘베타(β)파’는 주로 머리의 앞부분에서 많이 나타나며, 깨어 있을 때, 말할 때와 같이 모든 의식적인 활동을 할 때 나타난다. 특히, 불안하거나 긴장한 상태, 복잡한 계산을 처리할 때에 우세하게 나타나기도 한다. 감마파 : 30~50Hz ‘감마파’는 베타파보다 더 빠르게 진동하는 형태로 정서적으로 더욱 초조한 상태이거나 추리, 판단 등의 논리학습과 관련이 깊다고 보고되고 있다.

1. 뇌와 뇌파

2. 이상 뇌파

2. 이상 뇌파 이상 뇌파를 판독하기 위해서는 기본파와 돌발파로 나누어서 뇌파의 주기, 파형, 출현 양식, 출현 우위 등의 이상을 조사 및 분석하여 종합 판정한다. 1) 주기에 있어서의 이상 보통 성인에서 알파파 이외의 주파 활동은 거의 90%가 비정상으로 보고 있다. 40세 이전에 보이는 속파와 19세 이후에 보이는 서파는 이상을 의미 하는 경우가 많다. 2) 진폭에 있어서의 이상 성인에 있어서 평균 진폭이 50uV 이상으로 측정될 경우 이상 뇌파로 판단 된다. 또한 서파의 진폭이 낮을 때는 기능 저하로 생각할 수 있다. 3) 출현 양식에 있어서의 이상 앞에서 서술한 주기, 진폭, 극파 등 세 가지 이상 파형이 어떠한 출현 양식을 가지고 있느냐하는 점에 관한 문제로, 이상파가 발작성인지 비발작성인지에 대한 문제라고 말할 수 있다. 발작성은 산발성과 율동성 두 종류로 구분하고 대칭성과 비대칭성으로 구분할 수 있다. 4) 출현 부위로서의 이상 이상 뇌파가 나타나는 출현 부위에 대한 특성은 초점성(focal)과 광범성(diffuse)의 두 종류가 있다.

2. 이상 뇌파 5) 파형에 있어서의 이상 극파(spike), 고진폭의 서파(slow wave), 극파와 고진폭 서파 복합(spike and slow wave complex) 등으로 분류할 수 있다.

3. 뇌파 측정 원리

3. 뇌파 측정 원리 뇌파에 반영되는 뇌의 전기적 활동은 신경세포, 교세포, 혈뇌장벽에 의해 결정되는데 주로 신경세포에 의해 발생한다. 교세포와 혈뇌장벽에 의한 뇌파의 변화는 천천히, 조금씩 일어나며 이에 비해 신경세포의 활동에 의한 뇌파의 변화는 빠르고 다양하게 발생한다. 보통 특정 상태의 뇌파 특징을 분석하고자 하는 연구자들은 0~50Hz의 각 주파수 성분에 대한 파워의 분포를 먼저 관찰한 후 유의미하게 변화 하는 주파수 성분을 찾아 의미를 부여한다. 심전도 측정과 마찬가지로, 뇌파를 측정하기 위해서는 전극이 필요하다. EEG 전극은 대뇌 조직에서 나오는 이온 전류를 EEG 전치 증폭기에 사용하는 전류로 변형시키는 역할을 한다. 전극의 부착 위치는 다음 화면에 보여지게 될 그림과 같고, 10-20 systems 방식(국제 전극법)이라고 한다. 부분적인 뇌의 파형을 추출해내고자 할 경우, 아래의 위치 중 일부만 선택하여 전극을 부착하면 된다.

3. 뇌파 측정 원리 10-20 system (국제 전극법)

집중, 주목 언어적 표현 움직임 기능 언어적 기능 (청각) 언어이해 감각운동(좌뇌) 청각적 기능 시각적 처리 기능 Fp1 F7 T3 F7 O1 Fp1 C3 P3 T5 움직임 기능 언어적 기능 (청각) 언어이해 감각운동(좌뇌) 청각적 기능 시각적 처리 기능

갑작스러운 충격 판단 감정 표현 (화남, 즐거움, 행복) 좌상 측 움직임 정서적 기억 감각운동(좌측) 인지 기능 F4 T4 F8 O2 Fp2 C4 P4 T6 감정 표현 (화남, 즐거움, 행복) 좌상 측 움직임 정서적 기억 감각운동(좌측) 인지 기능 감정 이해 기능 시각적 과정 처리

GROUND Front 감각 운동 기능 작동 기억 인지 기능 실금 ear-clip points ear-clip points Fz Cz Oz Fpz Pz A1 A2 감각 운동 기능 작동 기억 인지 기능 실금 ear-clip points ear-clip points Back

뇌파 전극 부착 하기 준비물 Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 Step 5 Step 6 Step 7 줄자 1.5cm X 1.5cm 거즈 EEG Paste Tape 물티슈 빗 주의사항 : 1. 핸드폰 끔. 2. 되도록 금속물질은 제거 3. 왼쪽부터 채널 1 오른쪽 채널 2 대칭 두상 Size 측정하여 측정하고자 하는 곳의 위치를 파악한다. 센터(Cz)를 표시하면 위치잡기가 편리하다 (거즈등으로) Paste 를 충분히 가득 펀다. 절대 아끼지 않는다. Step 4 에서 7까지 동작에서, 전극은 어떤 손이든 항상 잡혀 있어야 한다. 뇌파 전극 부착 하기 Step 4 Step 5 Step 6 Step 7 전극붙이는 손모양을 잘 보고 똑같이 한다. 케이블방향이 귀쪽으로 가게 한다. (전전두엽) 가운데서 젤이 나오도록 꾹 눌러준다. (손모양 그대로 따라함) 오른손은 계속 전극을 잡고 있어야 하고, 왼손으로 거즈를 전극 위에 부착하고 꼭꼭 눌러서 고정시킨다. 왼손으로 거즈를 잡고 오른손으로 케이블을 귀에 걸어 내린다. 다시 한번 꼭꼭 눌러준다.

Step 8 Step 9 Step 10 Step 11 Step 12 Step 13 전극정리하기 주의사항 좌, 우 대칭이 중요 거즈가 눈썹위에 안가게 부착한다. 왼손으로 완전히 머리카락을 제낀다. 완전히 드러낸 두피위에 전극을 부착한다. 오른손은 계속 잡고 있고 왼손으로 paste 위에 거즈를 부착하고 꼭꼭 눌러준다. 동일하게 Step 9 에서 12까지 동작에서, 전극은 어떤 손이든 항상 잡혀 있어야 한다. Step 12 Step 13 전극정리하기 주의사항 되도록 paste 가 머리에 붙지 않게 떼어낸다. 물티슈로 paste를 닦아낸다. 준비한 빗으로 머리를정돈시킨다. 뇌파측정이 그날 다 마무리가 되면 약 50도 온도의 물에 전극케이블을 5분간 담아둔다. 거의 paste 가 없어지면 잘 닦아 보관하여 다음을 준비한다. (잘 관리하지 않으면 금도금이 벗겨져 문제가 될 수 있다. ) 1. 케이블방향은 아래로 2. 케이블이 흔들리거나 등에 눌리지 않게 한다. 3. 손모양을 그대로 따라하도록 한다. Tape 왼손으로 잡고 오른손으로 무게중심이 밑으로 가게 케이블을 내려트린다 왼쪽 귓뒤의 딱딱한 부분에 같은 방법으로GND를 부착한다. 그리고 반듯이 테이프로 케이블을 고정시킨다. 같은방법으로 왼쪽 REF를 부착시킨다.

3. 뇌파 측정 원리 EEG CAP 장점 초보자도 센서의 위치를 정확하게 배치할 수 있다. 소프트 타입의 젤을 사용하므로 환자머리에 이물질이 적게 묻는다. 준비시간이 단축된다. EEG CAP 단점 뇌파의 질이 electrode 센서 방식보다 나쁘다. 내구성이 약하다.  뇌파 진폭분석, 재현성이 약하다.  국내산 CAP의 경우 천의 질이 수입산에 비해 떨어진다. 비싸다  사이즈 별로 준비가 되어 있어야 한다.

3. 뇌파 측정 원리 ‘단극배열’은 GND에 대해 각 프로브들의 출력 전압 특성을 측정할 수 있으므로 센서 부착 위치의 뇌파 원형 신호가 그대로 측정된다. 반면, ‘쌍극배열’은 두 프로브 사이의 차를 측정하여 신호원의 위치 추적이 가능하다.

4. 동영상

5. Raw Data

5. Raw Data EEG : 집중 시 Raw Data

5. Raw Data EEG : 집중하지 않을 시 Raw Data

6. 분석 과정 및 결과

6. 분석 과정 및 결과

6. 분석 과정 및 결과

6. 분석 과정 및 결과

6. 분석 과정 및 결과 Test 모드를 선택하면 디바이스가 연결이 되지 않은 상태에서도 임의의 뇌파가 측정된다.

6. 분석 과정 및 결과 [Windows]-[Analysis Bar]를 선택하면 다음과 같은 분석을 위한 창이 뜬다. 파워 스펙트럼 분석, 3D Brain Mapping 등이 가능 하다.

6. 분석 과정 및 결과 전두엽에 해당되는 Fp1과 Fp2에 전극을 부착한 후 주의 집중력을 이용하는 ‘활 쏘기 게임’을 하였다. 게임을 통해 획득한 뇌파를 간략히 분석해 보았다.

6. 분석 과정 및 결과 집중 시 세부 리듬별 파형

6. 분석 과정 및 결과 집중하지 않을 시 세부 리듬별 파형

6. 분석 과정 및 결과 집중 시 평균 파워 분포

6. 분석 과정 및 결과 집중하지 않을 시 평균 파워 분포

6. 분석 과정 및 결과 분석 결론 주의 집중 했을 때 전체적인 뇌파 대역에서 감소를 보였다. 특히 알파파는 의식집중 시 증가, 주의 집중 시 감소하는 특성을 갖는다. 따라서 이 게임을 통한 뇌파 측정에서는 주의 집중을 한 것이기 때문에 알파파의 감소가 나타난다. 0.06 6.41 집중 시의 알파파 집중하지 않을 시의 알파파

7. EEG 시장

7. EEG 시장 국내 시장

7. EEG 시장 해외 시장

7. EEG 시장 최근 경향

7. EEG 시장 최근 경향 뇌파를 이용하여 자신의 감정 상태를 표현할 수 있으며 또한 집중력과 이완 능력을 사용하는 게임이 많이 출시되고 있다.

감사합니다 :>