W diagnostyce neurologicznej trwa cicha, ale znacząca rewolucja. Naukowcy z Pennsylvania State University opracowali nową elektrodę do pomiaru aktywności mózgu, która przypomina pojedynczy włos. Mimo swojej subtelnej formy przewyższa skutecznością tradycyjną procedurę polegającą na rozmieszczeniu na skórze głowy pacjenta 21 elektrod przewodzących sygnały elektryczne z mózgu. Ta innowacja może zmienić sposób diagnozowania padaczki, zaburzeń snu czy urazów mózgu – i to bez żelu, plątaniny przewodów i dyskomfortu pacjenta.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa nowa elektroda EEG przypominająca ludzki włos i dlaczego przewyższa tradycyjne systemy.
- Jakie są wady klasycznych, elektrod przewodzących sygnały elektryczne z mózgu i jak rozwiązuje je technologia z Penn State.
- Jakie zastosowania mogą mieć nowe elektrody w diagnostyce neurologicznej i technologii użytkowej.
- Dlaczego ta innowacja może oznaczać przełom w monitorowaniu mózgu – także poza szpitalem.
Dlaczego klasyczne EEG ma swoje ograniczenia?
EEG to standardowa metoda rejestrowania aktywności elektrycznej mózgu. W klasycznym badaniu do skóry głowy pacjenta przytwierdza się 21 elektrod w ustalonych pozycjach. Te metalowe elektrody wymagają użycia specjalnego żelu, który zapewnia przewodność, a jednocześnie potrafi zasychać, powodować podrażnienia i wymagać wielokrotnego nakładania.
To zmieni impedancję – lub interfejs – między elektrodami a skórą głowy i może wpłynąć na rejestrowany sygnał mózgowy – tłumaczy prof. Tao Zhou z Penn State.
Dodatkowo, nawet minimalne przesunięcie elektrody wpływa na jakość zapisu, a ruch pacjenta może generować artefakty i zakłócenia. Sztywność tradycyjnych elektrod i ich widoczność również ograniczają komfort i mobilność podczas badań.
Elektroda jak włos – subtelna, ale skuteczna
Nowe urządzenie, nazwane „stick-and-play”, to rezultat połączenia bioinżynierii, technologii druku 3D i materiałoznawstwa. Ma postać elastycznego pasma o szerokości zaledwie 300 mikrometrów, przypominającego ludzki włos. Elektroda drukowana jest z polimerowego hydrożelu, a do jej mocowania wykorzystano specjalny bioadhezyjny tusz, również drukowany w 3D.
Elektroda ta pozwala na bardziej spójne i niezawodne monitorowanie sygnałów EEG i można ją nosić w ukryciu, co zwiększa funkcjonalność i komfort pacjenta – zaznacza prof. Zhou.
Urządzenie nie wymaga stosowania żelu, trzyma się skóry głowy nawet po prysznicu czy podczas ćwiczeń, i – co istotne – nie powoduje podrażnień przy odklejaniu.
Testy: trwałość i jakość sygnału na najwyższym poziomie
Zespół z Penn State przeprowadził testy porównawcze między nową elektrodą, a tradycyjnym systemem EEG. Wyniki były jednoznaczne. Nowa elektroda wykazała:
- stabilną impedancję nawet po 12 i 24 godzinach ciągłego noszenia,
- brak degradacji jakości sygnału,
- odporność na ruchy głowy i czynniki zewnętrzne, jak pot czy mycie,
- lepszy i trwalszy kontakt ze skórą głowy niż klasyczne elektrody z żelem.
Dodatkowo, dzięki możliwości dopasowania koloru do włosów pacjenta, urządzenie jest niemal niewidoczne, co zwiększa komfort psychiczny osób wymagających długoterminowego monitorowania.
Zastosowania przyszłości: nie tylko medycyna
Choć obecna wersja urządzenia nadal wymaga przewodowego połączenia z maszyną, zespół badaczy pracuje nad wariantem bezprzewodowym. Potencjalne zastosowania wykraczają daleko poza medycynę kliniczną. Nowe elektrody mogą znaleźć zastosowanie w:
- systemach BCI (interfejs mózg–komputer),
- monitorowaniu stanu psychicznego i poziomu stresu,
- rzeczywistości wirtualnej i rozszerzonej,
- technologiach wspomagających dla osób z niepełnosprawnościami.
Ta technologia jest obiecująca do wykorzystania w produktach konsumenckich w zakresie zdrowia i dobrego samopoczucia, umożliwiając rozwój zaawansowanych urządzeń do noszenia, które mogą dyskretnie monitorować zdrowie psychiczne, poziom stresu i funkcje poznawcze – podkreślają naukowcy z Penn State.
Zakończenie: pasmo włosów – nowy standard w neurologii?
Innowacyjna elektroda opracowana przez naukowców z Penn State może na zawsze zmienić sposób monitorowania mózgu. Lekka, elastyczna, niemal niewidoczna, bez potrzeby stosowania żelu i plątaniny przewodów, zapewnia precyzję, wygodę i ciągłość pomiarów, której nie oferują tradycyjne systemy EEG. Dzięki potencjalnym zastosowaniom w diagnostyce, medycynie konsumenckiej i technologii interfejsów mózg–komputer, przypominające włosy elektrody mogą stać się symbolem nowej ery w neuroinżynierii.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Nowa elektroda EEG, drukowana w technologii 3D i przypominająca pasmo włosów, zapewnia lepszą jakość sygnału niż klasyczne 21-odprowadzeniowe systemy.
- Urządzenie nie wymaga żelu ani przewodów, działa stabilnie przez ponad 24 godziny i jest odporne na ruch oraz pot.
- Technologia pozwala na dyskretne, komfortowe i długoterminowe monitorowanie EEG, nawet podczas codziennych czynności.
- Elektroda ma potencjał do zastosowania nie tylko w medycynie klinicznej, ale także w systemach BCI, VR i monitorowaniu dobrostanu psychicznego.
Źródła:
- npj Biomedical Innovations
- newatlas.com
- Penn State
