BLOG
Sprzęt do EEG Biofeedback.
Jak dobrać aparaturę do terapii ADHD w gabinecie
Artykuł przygotował mgr inż. Bartosz Kochański – inżynier biomedyczny z ponad 10-letnim doświadczeniem w pracach badawczo-rozwojowych na przecięciu technologii i medycyny. Długoletni pracownik w zespołach badawczych w Instytucie Fizjologii i Patologii Słuchu, na Politechnice Warszawskiej oraz Uniwersytecie Warszawskim. Jego główny obszar specjalizacji obejmuje poszukiwanie biomarkerów oraz rozwój oprogramowania do wspomagania diagnostyki. Autor współpracujący z ELMIKO i AKSON Centrum Edukacji, specjalizujący się w treściach dot. technicznej strony badania EEG oraz elektromiografii (EMG, SF EMG).
Październik to Międzynarodowy Miesiąc Świadomości ADHD (Zespołu Nadpobudliwości Psychoruchowej z Deficytem Uwagi). W ramach tegorocznej kampanii pisaliśmy już o tym, jak diagnostyka QEEG i terapia EEG Biofeedback łączą się w spójną ścieżkę terapeutyczną. Tym razem przyglądamy się stronie technicznej: od czego zależy wiarygodność treningu EEG Biofeedback i na co zwrócić uwagę, wybierając aparaturę do terapii ADHD w gabinecie.
Artykuł Weroniki Redos opublikowany w ramach Międzynarodowego Miesiąca Świadomości ADHD omawia zastosowania QEEG oraz EEG Biofeedback w kontekście terapii dla osób z ADHD. Autorka omawia możliwości i ograniczenia skuteczności tych metod. Zwraca również uwagę, że sam dostęp do zaawansowanego sprzętu nie gwarantuje sukcesu klinicznego. Jest to słuszne spostrzeżenie, ponieważ rozważając kwestie skuteczności treningu EEG Biofeedback musimy odróżnić od siebie prawidłowy technicznie pomiar, nauczenie się przez osobę poddawaną treningowi metod regulacji wpływających ilościowo na sygnał EEG oraz jakościową zmianę objawów i codziennego funkcjonowania [1].
W tym artykule pochylimy się nad czynnikami technicznymi, które warto uwzględnić, aby zadbać o wiarygodne techniczne podstawy treningu EEG Biofeedback. Choć trening poprawny pod kątem czysto technicznego wykonania nie gwarantuje poprawy klinicznej w efekcie treningu – jest on, niemniej, warunkiem koniecznym dla wiarygodnej procedury.
„Choć trening poprawny pod kątem czysto technicznego wykonania nie gwarantuje poprawy klinicznej w efekcie treningu – jest on, niemniej, warunkiem koniecznym dla wiarygodnej procedury.”
— mgr inż. Bartosz Kochański
Jedna z metaanaliz dotyczących skuteczności treningów EEG Biofeedback wprost zadała to pytanie [2]. Przeprowadzone analizy wskazały, że prace badawcze raportujące stosowanie sprzętu spełniającego zdefiniowane kryteria jakości miały tendencję do raportowania również większego efektu treningu w porównaniu do stanu sprzed jego rozpoczęcia. Istnieją również osobne prace badawcze, które wskazują na istotność czynników technicznych, szczególnie powiązanych z artefaktami w sygnale, na wiarygodność procedur treningowych [3], [4].
Wytyczne dotykające kwestii stosowania techniki EEG Biofeedback charakteryzują się zróżnicowanym poziomem szczegółowości. Niektóre wytyczne specjalistyczne oceniają miejsce interwencji EEG Biofeedback w procesie terapii (np. w kontekście ADHD), skupiając się na kwestiach wysokopoziomowych i pomijając kwestie szczegółowe, jak konfiguracja sprzętowa [5]. Istnieją poza nimi również wytyczne dla osób prowadzących badania naukowe, jak np. CRED-nf opublikowane w 2020 roku [6]. Skupiają się one z kolei na istotności przejrzystego raportowania parametrów technicznych w prowadzonych badaniach, choć nie wskazują specyficznych wymagań sprzętowych. Zalecenia te w przyszłości mogą posłużyć do dokładniejszych badań wpływu czynników technicznych na skuteczność treningów EEG Biofeedback. Nawet jednak sama lista wymaganych parametrów stanowi dobry punkt wyjścia do rozważań nad tym, co według ekspertów dziedzinowych może być istotnym dla replikacji badań czynnikiem technicznym. Wśród zalecanych tam do raportowania parametrów opisujących badania naukowe znajdziemy m.in.:
- liczbę i lokalizację używanych elektrod
- wykorzystywaną aparaturę oraz oprogramowanie
- sposób wyznaczania cechy wykorzystywanej w treningu
- sposób zarządzania występującymi artefaktami
Znajdziemy również wytyczne pochylające się dokładniej nad zagadnieniami sprzętowymi. Przykładem jest dokument IEEE Std 2010-2023, opracowany przez Neurofeedback (Biofeedback) Systems Working Group w ramach organizacji IEEE Engineering in Medicine and Biology Society [7]. Jest to zbiór rekomendacji technicznych wobec systemów EEG Biofeedback. Podobnie do zaleceń CRED-nf, zawiera on szereg informacji wymaganych od producenta systemu EEG Biofeedback w dokumentacji dla użytkownika. Znajdziemy tam również bardziej konkretne postanowienia dotyczące sprzętu: wymóg udokumentowania przez producenta zgodności systemu z IEC 60601-1 oraz zalecenie, aby system był oferowany jako wyrób medyczny i spełniał przepisy dotyczące wyrobów medycznych obowiązujące w kraju sprzedaży. Oznacza to z kolei szereg dodatkowych wymogów potrzebnych do certyfikacji urządzenia. Informacja na temat certyfikacji jest zazwyczaj wprost podawana przez producenta.
Warto podkreślić, że brak konkretnych zaleceń dotyczących niektórych szczegółów technicznych w ramach treningu EEG Biofeedback nie oznacza, że nie mamy mocnych punktów odniesienia w literaturze dziedzinowej. Cały czas dobrym punktem odniesienia w wielu kwestiach pozostają ogólne dobre praktyki w zakresie pomiaru EEG, które szerzej omawiane były w innym z niedawnych artykułów.
Możemy to zaobserwować zestawiając niektóre zalecenia specyficznie dotyczące techniki EEG Biofeedback z wytycznymi ogólnymi dla badań EEG [7], [8], [9]. Możemy zauważyć zbieżności w kwestiach takich jak zalecenie kontroli impedancji elektrod lub podkreślenie wagi podglądu surowego sygnału EEG podczas sesji. Są to kwestie wspólne dla wiarygodności każdej techniki opartej na pomiarze sygnału EEG.
Innym wspólnym czynnikiem jakości technicznej jest powtarzalne ułożenie elektrod na głowie. W przypadku nawet niewielkiej liczby elektrod wykorzystywanych w treningu nie warto montować ich na oko. W przypadku, gdy manualny pomiar punktów referencyjnych zgodnych z układem 10-20 nie jest preferowany, warte rozważenia może być stosowanie specjalnych czepków dedykowanych do montażu pojedynczych elektrod zgodnie z układem 10-20.
Istnieją też oczywiście wytyczne dotyczące unikalnych aspektów sprzętowych właściwych dla techniki EEG Biofeedback. Uwagę należy skierować tu w szczególności na istotność kontroli latencji w pętli sprzężenia zwrotnego w systemie EEG Biofeedback. Mówimy tu o odstępie czasu pomiędzy obserwowanym procesem elektrofizjologicznym a informacją zwrotną dostarczaną na ekranie lub przez głośnik.
Badania wskazują, że nawet opóźnienia rzędu kilkuset milisekund mogą mieć w konkretnych przypadkach istotny wpływ na proces treningu [10]. Należy w związku z tym zadbać albo o własnoręczne sprawdzenie opóźnień, albo zakup odpowiednio sprawdzonego i skonfigurowanego przez producenta systemu obejmującego pełną pętlę sprzężenia zwrotnego.
Dobrym punktem wyjściowym do rozważań nad optymalną formą używanego stanowiska do treningów EEG Biofeedback jest odpowiedź na pytanie, jakie konkretnie protokoły i cechy sygnału znajdują się w centrum naszego zainteresowania.
W treningu TBR (ang. theta/beta ratio) informacja zwrotna zależy od aktywności theta i beta lub ich ilorazu. W treningu rytmu sensomotorycznego (SMR, ang. sensorimotor rhythm) nagradza się zwykle wąskie pasmo około 12–15 Hz nad okolicą sensomotoryczną, często z dodatkowymi pasmami hamowanymi. Protokół SCP (ang. slow cortical potentials) uczy wytwarzania dodatnich i ujemnych przesunięć wolnego potencjału w kolejnych próbach.
Każdy z protokołów powiązany jest z innymi cechami sygnału EEG, na które mogą wpływać różne czynniki techniczne. Przykładowo w przypadku protokołu SCP istotny może być dobór materiału elektrod [11] oraz wzmacniacza z odpowiednią charakterystyką filtrów na wejściu. Szczególnie przydatny jest w tym wypadku tryb rejestracji sygnału DC. Z kolei spośród artefaktów największą uwagę należy zwrócić na artefakty o charakterystyce wolnozmiennej. Ich typowymi przykładami są artefakty pochodzące od ruchu gałek ocznych lub wynikające z aktywności gruczołów potowych skóry [12].
Rekomendacje IEEE opisują oprogramowanie jako jeden z czterech kluczowych komponentów systemu EEG Biofeedback. Nie bez powodu – to w ramach oprogramowania przypisanego do systemu zachodzi przetwarzanie sygnału, w wyniku którego uzyskuje się cechy treningowe. Wartości tych cech w następnej kolejności sterują wyświetlaną informacją zwrotną. Co istotne, różne systemy mogą obliczać odmiennie wartości cech pochodzących nominalnie z tej samej kategorii. Przykładowo wartości TBR z tego samego sygnału mogą różnić się dla różnych rodzajów oprogramowania.
Opisano to dla programów użytych w badaniu ICAN, jednocześnie wskazując zauważalnie mniejsze różnice między wartościami TBR przy zastosowaniu różnych wzmacniaczy, ale tej samej metody przetwarzania [13]. W innym badaniu wskazano pięć odrębnych metod obliczania TBR, które różniły się między sobą średnimi wartościami w grupach osób badanych [14]. Progu TBR ani normy właściwej dla jednego systemu nie należy więc przenosić do innego programu bez odpowiedniej walidacji.
Rozbieżności w obliczaniu TBR to kolejny argument za ostrożnością, wobec tego wskaźnika. O tym, dlaczego TBR nie stanowi wiarygodnego, samodzielnego biomarkera ADHD, pisała autorka ELMIKO, neurokognitywistka, Weronika Redos.
Ponieważ artefakty w sygnale mogą wpływać na cechy wykorzystywane w treningu, konieczne jest odpowiednie zarządzanie artefaktami w ramach treningu. Z jednej strony należy w największym możliwym stopniu ograniczać ich występowanie, z drugiej strony należy w czasie rzeczywistym w trakcie treningu zapewnić, aby to nie one stanowiły podstawę informacji zwrotnej. Jeśli artefakt steruje nagrodą, uczestnik może uczyć się czegoś innego niż regulacja EEG. Analiza wykonana po sesji może ujawnić zanieczyszczenie, ale nie cofnie informacji zwrotnej, którą uczestnik już otrzymał.
Przykładowo, aktywność mięśniowa może potencjalnie wpływać na nagrodę w treningu w zakresie wyższych częstotliwości [4]. Badania wykazują, że nawet niewielkie skurcze mięśni czołowych lub skroniowych mogą wywoływać widoczne artefakty w sygnale EEG [15]. Jak wspomnieliśmy już wcześniej, metoda kontroli zakłóceń powinna szczególnie uwzględniać wykorzystywany protokół treningu oraz cechy sygnału sterujące nagrodą. W treningu SCP szczególne znaczenie mają artefakty wolnozmienne, w tym ruchy oczu. Powinno to skłaniać do odpowiedniej kontroli tego typu zakłóceń. Jednocześnie przegląd systematyczny na temat badań wykorzystujących protokół SCP wskazuje, że nie wszyscy autorzy raportowali korekcję ruchu gałek ocznych w swoich badaniach [16].
Literatura wskazuje, że aspekty techniczne wymagają należytej uwagi przy konfiguracji zaplecza sprzętowego pracowni EEG Biofeedback. Dla ułatwienia tego procesu, poniżej załączamy listę praktycznych porad, którymi warto kierować się przy zakupie sprzętu.
- Zdefiniuj protokoły treningu, które stanowią Twój priorytet.
- Poproś o demonstrację protokołów na docelowej aparaturze pomiarowej oraz sprzęcie do wyświetlania informacji zwrotnej.
- Sprawdź, czy podczas sesji treningowej dostępny jest surowy zapis EEG i czy podgląd pozwala rozpoznać artefakty oraz przesterowanie sygnału.
- Sprawdź, jak system zachowuje się przy typowych problemach natury technicznej. Przetestuj, jak system zachowuje się po utracie kontaktu z elektrodą. Wywołaj mruganie, napięcie mięśni i ruch przewodu. Ustal, w jaki sposób program treningowy reaguje na zakłócenia w czasie rzeczywistym.
- Upewnij się, że posiadasz dostęp do opisu filtrów i częstotliwości próbkowania na wzmacniaczu, a także do parametrów przetwarzania sygnałów takich jak szerokość okna analizy czy sposób obliczania ilorazu mocy pasm. Sprawdź, czy dostępna jest informacja nt. oszacowania całkowitego opóźnienia systemu.
- Sprawdź, czy system umożliwia zapis surowych danych do późniejszego ponownego przejrzenia zapisu z sesji.
- Potwierdź przeznaczenie i status regulacyjny wybranej konfiguracji oprogramowania i sprzętu, a w szczególności czy jest zaklasyfikowany jako wyrób medyczny.
- Zaplanuj szkolenia i kształcenie ustawiczne, konsultacje i procedury jakości. International Society for Neuroregulation & Research zaleca utrzymywanie kompetencji przez kształcenie ustawiczne oraz korzystanie z regularnych konsultacji [17].
AKSON Centrum Edukacji prowadzi dedykowane szkolenia z zakresu terapii EEG Biofeedback I i II stopnia, skierowane do psychologów, pedagogów i terapeutów EEG Biofeedback. Zachęcamy do zapoznania się z ofertą ośrodka.
Jeśli szukasz placówki, w której wykonasz badanie QEEG i trening EEG Biofeedback pod okiem doświadczonych specjalistów, zapraszamy do zapoznania się z ofertą gabinetu NEURODIAGNOSTYKI.
Czy dobry sprzęt gwarantuje skuteczność treningu EEG Biofeedback w ADHD?
Technicznie poprawny pomiar jest warunkiem koniecznym wiarygodnego treningu, ale nie gwarantuje poprawy klinicznej. Trzeba odróżnić poprawny pomiar, nauczenie się regulacji sygnału EEG i rzeczywistą zmianę objawów w codziennym funkcjonowaniu [1]. Metaanaliza badań nad EEG Biofeedback w ADHD wskazała jednak, że prace raportujące sprzęt spełniający kryteria jakości miały tendencję do raportowania większego efektu treningu [2].
Jakie wymagania techniczne powinien spełniać system EEG Biofeedback?
Najbardziej szczegółowym punktem odniesienia są rekomendacje IEEE Std 2010-2023. Zalecają one, aby producent udokumentował zgodność systemu z normą IEC 60601-1, a system był oferowany jako wyrób medyczny zgodny z przepisami kraju sprzedaży [7]. Wytyczne CRED-nf wskazują z kolei parametry istotne dla wiarygodności raportowania treningów w badaniach naukowych: m.in. liczbę i lokalizację elektrod, aparaturę i oprogramowanie, sposób wyznaczania cechy treningowej oraz zarządzanie artefaktami [6].
Dlaczego opóźnienie informacji zwrotnej ma znaczenie w treningu EEG Biofeedback?
Informacja zwrotna powinna docierać do osoby trenującej jak najszybciej po zmianie aktywności elektrofizjologicznej. Badania wskazują, że nawet opóźnienia rzędu kilkuset milisekund mogą w konkretnych przypadkach wpływać na przebieg treningu [10]. Dlatego warto samodzielnie sprawdzić opóźnienie albo wybrać system, którego pełną pętlę sprzężenia zwrotnego sprawdził i skonfigurował producent.
Czy wartości TBR z różnych programów można ze sobą porównywać?
Nie bez walidacji. Różne programy mogą obliczać iloraz theta/beta (TBR) z tego samego sygnału EEG w odmienny sposób i dawać różne wyniki [13]. W jednym z badań opisano pięć metod obliczania TBR, które różniły się średnimi wartościami w grupach osób badanych [14]. Progu ani normy TBR właściwej dla jednego systemu nie należy więc przenosić do innego programu.
Jak artefakty wpływają na trening EEG Biofeedback?
Jeśli artefakt steruje nagrodą, osoba trenująca może uczyć się czegoś innego niż regulacja EEG. Przykładowo aktywność mięśni czoła lub skroni może wpływać na nagrodę w treningu wyższych częstotliwości [4], [15]. W protokole SCP szczególne znaczenie mają artefakty wolnozmienne, m.in. ruchy gałek ocznych i aktywność gruczołów potowych [12]. Kontrola zakłóceń musi działać w czasie rzeczywistym, bo analiza po sesji nie cofnie informacji zwrotnej, którą uczestnik już otrzymał.
Czy przy treningu z kilkoma elektrodami trzeba stosować układ 10-20?
Tak. Powtarzalne ułożenie elektrod jest jednym z podstawowych czynników jakości technicznej, także przy niewielkiej liczbie elektrod. Nie warto montować ich „na oko”. Jeśli manualny pomiar punktów referencyjnych nie jest preferowany, można zastosować czepki dedykowane do montażu pojedynczych elektrod zgodnie z układem 10-20.
Od czego zacząć wybór sprzętu do EEG Biofeedback w gabinecie?
Od protokołów. Trening TBR, SMR i SCP opiera się na różnych cechach sygnału EEG, na które wpływają różne czynniki techniczne. W protokole SCP istotne mogą być m.in. materiał elektrod [11] i tryb rejestracji sygnału DC. Przed zakupem warto poprosić o demonstrację protokołów na docelowej aparaturze. Trzeba też sprawdzić podgląd surowego sygnału, reakcję systemu na zakłócenia, zapis surowych danych i status regulacyjny konfiguracji.
Tworzymy, żeby pomagać.
📧 elmiko@elmiko.pl | 📞 +48 22 644 37 37, +48 606 440 808 | 🌐 elmiko.pl
Bibliografia:
E. Kuznetsova, R. de Beus, L. E. Arnold, E. Rudakov, i B. U. Cowley, „Learning in Neurofeedback is Heterogenous and Does Not Guarantee ADHD Symptom Improvement”, Appl. Psychophysiol. Biofeedback, lut. 2026, doi: 10.1007/s10484-026-09774-w.
A. Bussalb et al., „Clinical and Experimental Factors Influencing the Efficacy of Neurofeedback in ADHD: A Meta-Analysis”, Front. Psychiatry, t. 10, s. 35, lut. 2019, doi: 10.3389/fpsyt.2019.00035.
J. P. La Marca, D. Cruz, J. Fandino, F. R. Cacciaguerra, J. J. Fresco, i A. T. Guerra, „Evaluation of artifact-corrected electroencephalographic (EEG) training: a pilot study”, J. Neural Transm., t. 125, nr 7, s. 1087–1097, lip. 2018, doi: 10.1007/s00702-018-1877-1.
K. Paluch et al., „Beware: Recruitment of Muscle Activity by the EEG-Neurofeedback Trainings of High Frequencies”, Front. Hum. Neurosci., t. 11, mar. 2017, doi: 10.3389/fnhum.2017.00119.
Australian ADHD Guideline Development Group, Australian Evidence-Based Clinical Practice Guideline For Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD). Melbourne: Australasian ADHD Professionals Association, 2022.
T. Ros et al., „Consensus on the reporting and experimental design of clinical and cognitive-behavioural neurofeedback studies (CRED-nf checklist)”, Brain, t. 143, nr 6, s. 1674–1685, cze. 2020, doi: 10.1093/brain/awaa009.
IEEE Recommended Practice for Electroencephalography (EEG) Neurofeedback Systems, IEEE Std 2010-2023, lipca 2023. doi: 10.1109/IEEESTD.2023.10186304.
M. E. Peltola et al., „Routine and sleep EEG: Minimum recording standards of the International Federation of Clinical Neurophysiology and the International League Against Epilepsy”, Clin. Neurophysiol., t. 147, s. 108–120, mar. 2023, doi: 10.1016/j.clinph.2023.01.002.
S. R. Sinha et al., „American Clinical Neurophysiology Society Guideline 1: Minimum Technical Requirements for Performing Clinical Electroencephalography”, J. Clin. Neurophysiol., t. 33, nr 4, s. 303–307, sie. 2016, doi: 10.1097/WNP.0000000000000308.
A. Belinskaia, N. Smetanin, M. Lebedev, i A. Ossadtchi, „Short-delay neurofeedback facilitates training of the parietal alpha rhythm”, J. Neural Eng., t. 17, nr 6, s. 066012, grud. 2020, doi: 10.1088/1741-2552/abc8d7.
P. Tallgren, S. Vanhatalo, K. Kaila, i J. Voipio, „Evaluation of commercially available electrodes and gels for recording of slow EEG potentials”, Clin. Neurophysiol., t. 116, nr 4, s. 799–806, kwi. 2005, doi: 10.1016/j.clinph.2004.10.001.
U. Amin, F. A. Nascimento, I. Karakis, D. Schomer, i S. R. Benbadis, „Normal variants and artifacts: Importance in EEG interpretation”, Epileptic. Disord., t. 25, nr 5, s. 591–648, 2023, doi: 10.1002/epd2.20040.
C. Kerson et al., „EEG Theta/Beta Ratio Calculations Differ Between Various EEG Neurofeedback and Assessment Software Packages: Clinical Interpretation”, Clin. EEG Neurosci., t. 51, nr 2, s. 114–120, mar. 2020, doi: 10.1177/1550059419888320.
H. Van Dijk et al., „Different Spectral Analysis Methods for the Theta/Beta Ratio Calculate Different Ratios But Do Not Distinguish ADHD from Controls”, Appl. Psychophysiol. Biofeedback, t. 45, nr 3, s. 165–173, wrz. 2020, doi: 10.1007/s10484-020-09471-2.
I. I. Goncharova, D. J. McFarland, T. M. Vaughan, i J. R. Wolpaw, „EMG contamination of EEG: spectral and topographical characteristics”, Clin. Neurophysiol., t. 114, nr 9, s. 1580–1593, wrz. 2003, doi: 10.1016/S1388-2457(03)00093-2.
J. Hasslinger, M. Meregalli, i S. Bölte, „How standardized are “standard protocols”? Variations in protocol and performance evaluation for slow cortical potential neurofeedback: A systematic review”, Front. Hum. Neurosci., t. 16, wrz. 2022, doi: 10.3389/fnhum.2022.887504.
International Society for Neuroregulation & Research, „Guidelines for Practice”. [Online]. Dostępne na: https://isnr.org/guidelines-for-practice
