宠物神经调控系列之适合犬猫脑电采集的电极

科创生活 2025-08-28 财富自由人 4931

犬猫脑电与人类脑电关键特征的异同

维度

相同点 不同点
核心原理 均记录神经元电活动,分析波形(α、θ、δ)、癫痫样放电(棘波、尖慢波)等。 动物无法配合指令(如睁/闭眼光刺激),需自然状态采集;伪迹来源独特(舔舐、甩耳、甩尾)。
临床应用 癫痫诊断、意识状态评估(清醒/嗜睡/睡眠)。 人类EEG常规使用过度换气诱发,动物无法执行;猫光驱动反应率显著更高(85% vs 人类部分人群)。
生理节律 均可识别清醒(低幅快波)、嗜睡(α/θ节律)、睡眠(δ波/纺锤波)。 动物睡眠纺锤波频率更高(犬猫12-16Hz vs 人类11-14Hz);猫光刺激同步化反应更敏感。
技术标准

阻抗要求(<10kΩ)、电极布局(国际10-20系统衍生)、双极导联抗干扰。

电极固定方式不同(需头套/弹性带适应头骨形态);无法主动闭眼降低光刺激有效性。

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犬猫脑电采集电极分析总结

电极类型 优势 局限性 适用性
杯状电极(Ag/AgCl) 阻抗更低(81%犬/85%猫≤10kΩ),信号质量更稳定(图3A);配合PetCap头套安装快速(图1D-E)。 头套需7种尺寸适配不同头型;成本较高。 首选方案,尤其小型动物。
纽扣电极(Stud) 弹性带固定灵活,适应极端头型(如短鼻犬)。

阻抗较高 64.5%犬/70.3%猫≤10kΩ,伪迹多(图3A);安装耗时。

备用方案,大型犬适用性较好。
针电极 文献提及但本研究未采用,传统用于麻醉动物。 侵入性操作,清醒动物耐受差;易位移导致阻抗波动。 不推荐无镇静使用。

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图1:犬猫EEG电极类型、采集装置与定位解剖图

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与人类电极的异同

方面

人类电极 猫狗电极 原因

电极类型

金/Ag/AgCl杯状电极或干电极;预接线帽标准化。

Ag/AgCl杯状/纽扣电极;需定制固定系统(弹性带/PetCap)。

动物头骨形态多样且无法主动配合固定。

固定方式

导电膏粘贴,依赖患者静卧。

机械固定(头套/带子+夹子),抗动物运动干扰(图1C-E)。

动物活动性强,需防脱落设计。

伪迹管理

主要来自眼动、肌电、心电。

新增动物特异性伪迹:舔舐、耳部抖动、尾拍动(图4)。

动物自然行为不可控。

光刺激实施

可指令睁/闭眼配合。

依赖动物自然状态,刺激同步性低(犬11% vs 猫85%,图9A-B)。

无法强制动物注视光源或闭眼。

结论:杯状电极+定制头套(PetCap)为最优组合,实现:

高信号质量:阻抗≤20kΩ(犬98.8%/猫97.6%)

高可读性:>50%时长可解读(犬75%/猫83%,图2B-C

操作效率:安装时间缩短50%(凝胶预涂减少干预)。

图2:犬猫EEG记录时长与杯状/纽扣电极信号可读性对比

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临床研究核心总结

研究方法

对象:140只动物(101犬/49猫),41犬种+6猫种,涵盖健康/癫痫/脑病个体。

流程:

无镇静下视频EEG(94%案例),同步心电/肌电/呼吸监测(图1F)。

对比电极(杯状 vs 纽扣)与固定系统(PetCap vs 弹性带)。

光刺激协议(3–50Hz闪光,图1D)。

评估指标:阻抗、等时性(isosynchromy)、伪迹占比、生理节律识别率、刺激响应。

关键结果

指标 临床意义

阻抗≤20kΩ

98.8%

97.6%

满足人用标准(<10kΩ推荐),杯状电极更优(图3A)。

可读时长>50%

75%

83%

杯状电极显著提升可读性(p<0.001,图2B-C)。
生理节律识别率 98.9% 91.3% 验证无镇静可行性(图5-6)。

光刺激诱发癫痫放电

13% (6/45)

未报告 支持光刺激作为犬癫痫诊断工具(图7C)。

EEG诊断价值

31.6%总信息率

癫痫放电(22例)、脑病波(6例)、非癫痫事件排除(6例)。

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图3:犬猫EEG电极阻抗分布及位置依赖性

图4:犬猫EEG典型伪迹图谱(等时性、生理性及运动伪迹)

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图5:犬生理性脑电节律(清醒-嗜睡-睡眠过渡)

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图6:猫生理性脑电节律(清醒-嗜睡-睡眠过渡)

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图7:犬猫光刺激EEG响应模式(生理性光驱动 vs 癫痫样放电)

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总结

技术突破:首次建立无镇静犬猫视频EEG标准化流程,解决传统麻醉干扰脑电活动、针电极侵入性问题。

核心创新:

PetCap头套+杯状电极:兼顾信号质量(阻抗≤10kΩ)与动物耐受性(94%免镇静)。

物种差异量化:猫光驱动反应率85%(犬11%),提示跨物种刺激协议需定制。

临床价值:

作为一线检查(尤其癫痫),31.6%病例提供关键诊断信息(癫痫放电/脑电波)。

推动兽医癫痫分类从纯临床向电临床综合模式转变(类似人类ILAE标准)

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回映产品 :外周神经系统(PNS)调控设备

产品1:经皮耳迷走神经刺激(taVNS)

本产品采用经皮耳迷走神经刺激(taVNS)技术,通过非侵入性电刺激耳甲腔及耳甲艇的迷走神经分支,精准调控耳部迷走神经分支(耳甲腔CO10、耳甲艇CO15等穴位);具有多种刺激模式、信号调节范围大,直接作用于神经生理机制,可适用于睡眠障碍、焦虑症状、认知障碍、乏力、食欲减退、偏头痛、以及癫痫等多种疾病的辅助治疗。

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回映经皮耳迷走神经刺激taVNS设备示意图

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回映自研经耳迷走神经电刺激耳甲电极

基本参数

刺激强度:0 - 30mA;

刺激频率:1 - 200Hz;

刺激脉宽:100 - 1000us;

刺激维持ON状态:1 - 500s;

刺激间歇OFF状态:1 - 500s;

淡入淡出时间:0 - 10s.

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回映产品 :多模态生理参数采集设备

产品1:单通道肌电/心电/皮电采集设备

单通道肌电采集设备创新性地采用type-C转脑电电极以简单轻便的方式实现了单通道肌电、心电、皮电采集,且基于结构与硬件的特殊设计,支持高原环境下进行采集。另外产品总体结构采用魔术贴设计,方便于全身佩戴。

适用领域:单通道生理参数采集

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单通道肌电/心电/皮电采集设备

基本参数

1.模数转换:24位;

2.通道数:2;

3.示值准确度:误差不大于±10%或±2μV,两者取较大值;

4.测量范围:测量范围±350mV;

5.分辨率:分辨率≤2uV;

6.系统噪声:系统噪声≤1uV;

7.通频带:通频带为20Hz~250Hz(不包括陷波波段);

8.差模输入阻抗:差模输入阻抗大于5MΩ;

9.共模抑制比:共模抑制比大于100dB;

10.工频陷波器:设备有50Hz陷波器,衰减后幅值不大于5μV(峰-谷值);

11.工作噪音:工作噪音不大于65dB(A);

产品2.基于干电极的32通道脑电采集仪

高质量脑电信号采集对于精准识别和分析非癫痫样异常(如弥漫性慢波、局灶性δ活动)至关重要。为此可以了解我们研发的一款32通道可穿戴脑电采集仪,采用高精度干电极采集脑电信号,无需导电膏即可快速佩戴,极大提升了受试者的舒适度和操作效率,特别适合长时间或动态环境下的数据采集。该设备不仅能通过全覆盖设计捕捉全脑电活动细节,还采用了type-C智能转接技术和抗干扰硬件架构,有效减少了运动噪声和电磁干扰对信号的影响,在高原或移动场景中也能稳定输出低噪声波形。

适用范围:多通道生理参数采集

基本参数

采样率:≤ 16KSPS,每个通道独立可控制;

共模抑制比:≥ 120dB;

系统噪声:≤ 5uVrms;

模数转换率:24 位;

输入信号范围:±375mVpp;

通频带:直流耦合放大,保留全部低频信号;

事件同步输入:无线同步,时间精度<1ms;

供电方式:可充电锂电池;

工作时间:单电池供电不低于4 小时;

优势:可支持高原环境采集。

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