幹電極有一些明顯的優勢，但與濕電極相比，它們的信號質量如何？選擇其中一個可能是時間、信號質量和穩定性之間的權衡。
在上一篇博文我們研究了兩種EEG電極——濕電極和幹電極背後的基本原理，以及它們的相對優勢。在這個博客中，我們將看一些比較這兩種電極之間信號質量的腦電圖研究。
正如我們在之前的博客文章中提到的，幹電極比濕電極耗時更少。然而，最重要的標準是，與濕電極相比，幹電極能否在臨床環境中可靠使用是其數據質量。盡管耗時，但由於電解凝膠的存在，濕電極記錄的腦電圖仍然被認為是金標準，因為皮膚接觸阻抗較低。幹腦電圖電極的高接觸阻抗如何影響腦電圖信號的質量？
事件相關電位（P3反應）
Mathewson和同事們比較了從八名參與者[1]的被動濕、主動濕和主動幹EEG電極獲得的EEG信號，他們在其中完成了一項聽覺古怪任務。下圖顯示了在Pz電極上獲得的所有（無偽影）試驗的總平均值。在所有三種電極類型中，在呈現罕見的目標刺激後，我們可以在250-450 ms左右看到預期的P3反應，但是在活性幹電極（陰影區域）的情況下，平均標準誤差（跨試驗）更大。
[1]中的數字
功率譜
他們還計算了每個受試者的平均功率譜（在電極Pz處），方法是對試驗中的FFT進行平均。最後，計算了八名參與者的總平均功率譜，如下所示，陰影區域代表平均值的標準誤差。這裏可以看出，所有類型的電極都會產生預期的1/f行為。此外，還計算了300個隨機標準靶試驗的10000個排列在200ms基線期（即刺激出現前200ms）內的均方根（RMS）值，該值給出了單次試驗EEG時間段的噪聲估計值。從圖中可以看出，與主動/被動濕電極相比，主動幹式EEG電極明顯顯示出更高的單次試驗噪聲水平。
[1]中的數字
總的來說，本研究的結果表明，與濕電極相比，主動幹電極具有更高的噪聲水平（由於更高的接觸阻抗），但它們能夠捕獲預期的腦電圖響應，無論是在功率譜方麵還是在古怪任務中的ERP特征。因此，盡管噪聲水平增加，但使用有源幹EEG電極獲得的信號的時空方麵（時間和地形）與使用傳統濕電極記錄的信號非常相似。
腦電圖睡眠紡錘波
Leach及其同事[2]最近的一項研究比較了從幹電極和濕電極（預凝膠電極）記錄的（來自五名患者）睡眠腦電圖的特性。根據（1）睡眠評分，（2）視覺檢查檢測到的偽影，（3）檢測重要的睡眠特征，如慢波和睡眠紡錘波；（4）光譜特征，觀察到兩種類型的電極都能夠可靠地記錄慢波和睡眠紡錘波（見下圖），具有可比的信噪比。
[2]中的數字
與濕電極相比，幹電極可接受的數據質量的類似結論也得到了少數其他研究的支持，表明濕電極和幹電極獲得的EEG信號之間存在高度相關性[3-5]，包括新生兒癲癇檢測[6]。
你應該選哪一個？
然而，必須注意的是，這些研究是在有限數量的參與者（<30）和實驗範式（其中大多數有固定任務）上進行的。例如，在允許受試者移動或易於移動的情況下，濕電極被認為更適合，因為它們不太容易出現運動偽影（由於皮膚電極阻抗較低）。
選擇正確類型的電極完全取決於需要。對於穩定的長期記錄，幹式EEG電極更適合，因為EEG信號在長時間內可能更穩定，盡管由於高接觸阻抗，EEG信號本身可能有噪聲。濕腦電圖電極可以在短時間內提供質量更好的腦電圖信號。隨著凝膠幹燥，運動偽影和高接觸阻抗可能會進一步惡化信號。因此，如果穩定性優於質量，幹腦電圖電極更好。另一方麵，如果需要高質量的腦電圖信號，並且實驗持續時間較短，濕電極提供了一個很好的解決方案。但是，考慮到軟件（用於偽影去除和預處理）和硬件的快速發展，幹腦電圖電極在提供類似質量的腦電圖信號方麵正在迎頭趕上。
參考
[1] 馬修森、凱爾·E、泰勒·J·哈裏森和賽義德·阿德·基祖克。“高幹？比較主動幹式EEG電極與主動濕式和被動濕式電極。”心理生理學54.1 (2017): 74-82.
[2] 睡眠期間比較幹和濕腦電圖電極的協議神經科學前沿14 (2020): 586.
[3] 臨床應用中無線幹電極腦電圖係統與傳統有線濕電極腦電圖係統的比較科學報告10.1 (2020): 1-14.
[4] 幹革命：從信號頻譜特征、精神狀態分類和可用性方麵評估三種不同的EEG幹電極類型傳感器19.6 (2019): 1365.
[5] Chi，Yu M.等人：“一種用於人機界麵的實用移動幹式腦電圖係統。”增強認知國際會議施普林格，柏林，海德堡，2013年。
[6] Fridman，Igor等，“新生兒腦電圖記錄中幹式傳感器的評估。”臨床神經生理學雜誌：美國腦電圖學會官方出版物33.2 (2016): 149.
我記錄直流電位。用幹電極記錄幹淨的電位是不可能的。一個簡單的幹電極和濕電極的橫截麵圖會讓你相信幹電極不是解決問題的方法。此外，你怎麼處理卷發？根據我的經驗，仍然需要使用帶有凝膠或膏體的Ag/AgCl電極。包括肌電圖在內的任何運動都會注入偽影。我理解加快這一過程的壓力，但使用標準定位仔細放置電極並不困難，而且會在記錄質量上產生巨大差異。
那麼被動幹電極和無毛表麵呢？
謝謝分享。我喜歡讀你的文章。提及“幹電極”時，應包括支撐它的電氣係統。這就像隻關注輪胎來比較汽車的駕駛體驗。當然，由於較高的阻抗和/或缺乏皮膚準備，幹電極在前端是嘈雜的，但下麵是一些需要考慮的問題，以便全麵準確地評估：
1.如果電極接觸時幹燥，但更符合皮膚表麵，從而減少運動偽影，該怎麼辦？並不是所有的幹電極都是一樣的。
2.如果電極可以屏蔽噪音怎麼辦？
3.如果可以動態、準確地消除噪音，該怎麼辦？
4.如果預放大消除了大部分噪聲拾取（與無源係統的非屏蔽電線常見），該怎麼辦？
5.如果帽子的設計能夠很好、舒適地佩戴，從而減少瑕疵，該怎麼辦？
6.如果電極的設計是為了穿過具有挑戰性的頭發類型，並與皮膚有良好的接觸，該怎麼辦？
7.如果軟件可以進一步幫助可靠地刪除工件呢？
這些主題將提供完整的圖片。希望我們能將問題改為哪種“完整的腦電圖解決方案”更好，以及哪種使用情況（電極+電氣係統+cap_設計+軟件）？
我是Zeto，Inc.的創始人，是一名經過培訓的電氣工程師。我們向診所、醫院和研究機構出售一種易於使用、經FDA批準的腦電圖產品。幹杯