뇌파 검사 시 인공산물(artifect) & 뇌파계(뇌파측정기)

 뇌파 기록 시 목적으로 하는 뇌파 전위 성분 이외의 다른 신호가 혼입되는 전위활동을 인공산물이라 한다. 판독하는 데 장애가 되므로 원인을 찾아 최대한 제거해야 한다. 근전도 : 주파수가 높고(10~1000Hz), 고전위(20µV ~15mV)의 전위변동이다. 주로 20Hz 이상의 빠르고 불규칙한 극파군이 혼입되고 가장 흔히 볼 수 있는 인공산물이다. 타액을 삼키거나, 얼굴을 찡그리거나, 몸이나 머리에 힘이 들어갈 때나, 치아를 꽉 깨물었을 때 출현하는 것 이외에, 불안으로 인해 극도로 긴장하고 있을 때에도 출현한다. 잠들면 자연히 소실되도록, 피검사를 항상 안정상태로 두면 제거할 수 있는 잡음이다. parkinson증후군같이 손발이 떨리는 병에서는 4~7Hz의 독특한 율동성 근전도가 혼입된다. 심전도 : 심정도 QRS성분이 극파상으로서 혼입된다. R파만이 주기적으로 혼입된다. 주기가 일정하기 때문에 ECG 잡음이라고 판정할 수 있지만, 불규칙적으로 혼입하는 경우가 있으므로 ECG를 동시기록해서 판정한다. ECG의 혼입은 귓불을 기준전극으로 했을 때 출현하기 쉽기 때문에, 이 같은 경우는 양 귓불을 단락해서 기준전그으로 하면 감소한다. 같은 쪽의 귓불 기준에 있어서 좌측에서는 상향으로, 우측에서는 하향으로 들어간다. 심장비대 환자나 소아에서 들어가기 쉽다. 맥파 : 심전도 전극이 앞관자부 동맥혈관의 위에 위치하게 되면, 전극의 움직임이 교류저항을 변화시켜 전위를 형성하면서, 지속성의 국소성 느린파 모양의 율동적인 기선의 동요가 혼입된다. 전극 위치를 약간 움직이는 것만으로도 제거할 수 있다. 눈운동 : 눈뜨기, 감기와 관련하여 이마부에 톱니모양의 파가 출현한다. 졸음기에는 느린 안구운동(SEM)이, REM 수면기에는 빠른 눈운동이 나타난다. FP1,2에서 일어난다. 땀 : 땀을 흘리면 땀선의 활동전위가 이마부나 베개에 접해 있는 뒤통수부에 출현하고 느긋한 기선의 동요로서 출현한다. 뇌파실의 온도를 조절하거나 습도 및 환기 조절 필요 시 전극을 재부착한다. 호흡운동 : 호흡에 의한 머리움직임으로 분극전압이 변화해서 생기는 잡음으로, 느릿한 기선의 동요가 호흡과 같은 시긴에 출현한다. 전긍의 위치나 베개의 상태를 바꾸거나, 유도선을 복부에 높지 않도록 한다. 금속의치 : Ear reference montage에서 관자부에서 치아 메움물질이나 부분 의치 시술을 하고 있는 사람에서 상하의 치아가 맞닿을 때에 발생되며 모양은 대체로 높은 진폭의 spike-like potential양상이다. 이것은 의치를 벗기거나 거즈를 가볍게 물려 턱의 움직임을 방지할 수 있다. 그 밖의 인체 외에서 발생되는 인공산무로는 전극의 장착불량 단선, 전극접속상자 접속불량, 교류장애(규칙적 파형) 등을 볼 수 있다. 뇌파계 본체 유래 잡음으로는 기계 노후, 장비 불량, 전극의 부착 불량, 유도코드의 불량 등이 원인이다. 

 뇌파측정기는 현재 많은 병원에서 간질 및 기타 중추신경계의 병변 진단에 필수적으로 사용되고 있으며, 뇌 기능 연구에서도 유용한 장비이다. 최근 대부분 전문 병원의 뇌신경 검사 센터 내에는 analog EEG, digital EEG 및 24시간 vidio monitoring EEG 장치가 함께 구비되어 있다. 또한, 사람에게 특정한 자극이 주어진 후에 발생하는 뇌 유발전위(evoked potential: EP)는 임상적으로 지각계로의 상해 발견, 지각 능력의 유무를 판별하는 데 중요하기 때문에, 유발전위를 발생하기 위한 자주기(stimulator)도 필수적이다. 뇌파계의 기본구조를 크게 구분해 보면 전극부 입력부, 증폭부터, 기록부, 전원부로 구성되어 있다. 전극은 생체 이온 전류를 전자전류로 전환하여 증폭기로 이끌기 위한 일종의 변환기로 전극의 종류에는 평판 전극, 침 전극, 코인두 전극, 나비뼈 전극이 있고, 병소부위의 뇌를 절제하기 위하여 겉질(cortical) 전극, 깊은 부위(depth) 전극 등이 있다. 전극의 생명은 머리덮개 상의 전위 변화를 뇌파계의 증폭 부에 연결해야 하는데 이를 위해서는 전극은 전극저항이 적은 은이나 염화은 전극이 가장 많이 이용되며, 전극과 머리덮개 사이의 접촉저항인 전극 임피던스는 0.1~5㏀이어야 한다. 임피던스가 너무 낮으면 뇌파의 전극 간 전위차를 중단시키는 결과를 가져오게 된다 반대로 너무 임피던스가 크면 교류잡음의 원인이 될 수 있고 그 원인인 기계적인 단선 유무를 확인해야 한다. 특히 전극과 플러그 터미널 도선과의 연결부분을 주의해야 한다. 새 전극은 분극전위가 크기 때문에 잡음 혼입의 원인이 되므로 사용 전 포화 식염수에 장시간 담가 두었다가 전극이 약간 검게 보일 때 사용하는데 이를 전극의 aging 처리라 한다. 전극의 취급 시 특히 주의해야 할 점은 전극 표면이 손상되지 않도록 사용 후 미지근한 물에 담가두었다가 흐르는 물에 씻어야 하며 문질러서 닦아서는 안 된다. 입력부는 전극 접속기, 전극 선택기, 교정장치, 전극접속 저항 측정장치 등으로 구성되어 있다. 그중에 교정장치는 기록된 뇌파의 진폭 및 파형을 계측하고자 기준이 되는 파형을 만들어내기 위한 것이다. 표준 교정은 50µV를 기준이고 교정 파형(CAL)은 뇌파기록 시작되는 곳과 끝나는 곳에 반드시 기록해 두어야 한다. 시정수란 교정곡선의 최초 흔들림에서 상승첨단부까지의 직선상을 시작으로 하여 상승첨단부 아래로 서서히 완만한 곡선을 그으며 내려 왔을 때와 아래로부터 1/3 지점과의 만나는 교점의 시간을 시정수라하며 기본적으로 0.1~0.3의 시정수를 사용한다. 0.1초 이상 빠르게 조절하면 극파는 영향이 없으나 느린파는 진폭이 낮아지거나 감쇠된다. 증폭부 : 뇌파계에서 성능을 좌우하는 가장 중요한 부분으로 전치증폭기와 주증폭기로 구성되어 있다. Ag-AgCl 전극을 paste 처리하여 사용하는 경우 신호원 임피던스는 보통10KΩ 정도로 높기 때문에 전압증폭기의 입력임피던스는 이 보다 매우 큰 값이어야 한다. 전치증폭기 : 머리덮개상으로부터 유도되어 전극으로 들어온 전위활동 중에서 사용교류잡음 등의 동위상 입력성분을 억제하고, 0.5Hz 이하의 기선동요 및 직류 전위를 제거하여 필요로 하는 뇌파 성분(0.5~30Hz)만을 크게 증폭하는 작용이다. 차동 증폭기 : 차동증폭기에 의해 교류잡음과 같은 동 위상의 입력전압에 대한 출력전압을 억제하고, 뇌파신호와 같은 역위상의 입력전압만을 증폭하게 한 것이다. 이처럼 동위상의 전압을 얼마나 억제하는 능력이 있는가를 나타내는 것을 판별비라고 하며, 이것을 CMRR(common mode rejection ratio)라고 한다. 뇌파계는 60dB(1,000배) 이상으로 규정되어 있다. 주파수특성 : 필터를 이용한 주파수의 감도변화를 의미하며, 호흡에 의한 기선의 동요나 피부전기반사등의 느린 현상 그리고 근전도 등의 주파수현상이 뇌파와 같은 조건으로 증폭되면 뇌파가 불며오학해지게 된다. 저.고영역차단 필터 : 뇌파계에서 증폭기의 저 영역차단필터를 규정하는 것은 시정수라는 CR회로이며, 고영역통과 필터라고도 한다. 뇌파계의 경우 시정수가 0.3초이기 대문에 fc(차단주파수) = 0.5Hz가 된다. 이것은 10Hz의 정현파를 기준진폭(1또는 100%)으로 한 경우 0.5Hz에서 -3dB로 되는 주파수를 규정한 것이다. 최근 뇌파계에서는 저영역차단 필터를 0.01, 0.03, 0.1, 1.5 및 3.0초 등으로 전환할 수 있게 되어있어 호흡의 동요나 피부전기반사 등과 같을 느린 기선 동요를 제거하고 비교적 빠른 파를 관찰하고자 할 때는 0.1초로 시정수를 작게 바꿔기로가히고 하지만 뇌파의 느린성분의 진폭이 감쇠될 수 있으므로 주의해야 한다. Hum 제거 필터(교류장애 필터) : 일반적으로 기정용 전원은 교류인데, 이 교류가 뇌파기록에 섞여서 기록되는 경우를 교류장애(Hum)라고 한다. 필터는 기록 시에 들어오는 소음이나 인공산물 때문에 불가피한 경우에 사용해야하며, 항상 사용해서는 안된다. 기록부 : 최종적으로 증폭되어 유도된 전위변동을 잉크 펜으로 기록지상에 기록하는 부분으로 기록지의 이동속도는 30mm/sec가 표준이고 1페이지는 30cm로 10초간 기록되며, 15mm/sec, 60mm/sec 등으로 수시로 전환할 수 있도록 되어있다. 야간뇌파나 수면다원기록 등에서는 15mm/sec로 줄여서 기록하는 것이 일반적이다.

 

*참고문헌
윤중수, 강지혁, 김철승, 김지용, 송선옥, 및 최완수. (2014). 신임상생리학 신경기능검사학. 고려의학 출판사.