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脑电地形图分析脑部损伤
测量脑部病变的常用方法是测量脑电波,常用的是脑电图(英文简称为EEG)检测,即通过按照一定规则放置在头皮上的电极来观察脑电波活动的过程。脑电图是脑神经细胞群的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。临床实践表明,脑电波中包含了大量生理与疾病信息,所以我们通过对脑电波的处理,可以为脑部病变的鉴定提供依据。
传统的自发脑电图检测和分析,主要利用目测分析脑电波各种节律的频率、病理波、诱发试验的结果等等。这种分析方法,在同一分析者对同一份图在不同时间的阅读,或者不同分析者对同一份图的阅读中,所得的结果往往有较大的偏差,而且在描述中所用的“阵发”、“爆发”、“短程”、“长程”、“很多”、“少数”等概念,往往很难有具体界限,对于一些细微的不对称,或是弥漫异常背景中的局部病灶改变,往往不易发现,所谓“正常”、“轻度正常”有时更不易找到明确的界限及确定其临床意义。为了克服这种缺陷,定量脑电图就应运而生了。
定量脑电图的实质,是利用计算机对各个放大通路的信号进行阅读,根据不同信号的频率进行分类,并按出现的时间及波幅的总和之比求出均值,从而直接对各类关系进行计算,同时把所求得的数值以不同的颜色加以显示,以此为基础向临床诊断提供新的参数。它将使用与传统脑电图诊断完全不同的概念,从而使脑的电生理检查以一种功能推测发展成为一种可以对脑电活动进行准确计算,直接显示的检查方法,使之更加客观、准确,更具有可比性。它不再是用“正常”或“不正常”这样主观的描述,而是以有没有“显著性差异”作为诊断标准。
定量脑电图研究最早且最为成熟的技术,是脑电地形图(英文简称为BEAM)。脑电地形图是一种集中表达大脑电生理信息的图形技术,作为能比较直观地反映大脑神经活动的图形系统,它的开发始于临床医生对多导脑电图信号综合信息的需要。为了减轻临床医生的头脑中建立综合图像的困难,科学家们开始致力于把现代计算机技术和信号处理技术引入神经医学领域,把计算机的高速计算、高质量彩色图、易于操作的屏幕控制结合起来构成了各种节律的脑电地形图。用直观的彩色图像(或灰度差图像)取代了对多道原始脑电图数据所包含的空间信息的表达。
自1979年美国哈佛大学的弗朗克·都夫成功地将脑电地形图技术用于临床以来,该技术得到了迅速发展,已被临床实践证明它是十分有效的。特别是对纯功能性脑疾患比CT、PET、MRI等现代化诊断技术敏感,对解剖学病变也能在一定程度上识别与判断。到20世纪80年代中期,脑电地形图技术已发展成为神经医学中一种重要的新型辅助诊断技术。对脑部进行CT扫描因采用X射线照射,对被检测者的健康具有一定的不良影响,而脑电地形图仪是根据人体自身发出的脑波来进行鉴定,因此无任何副作用。
脑电地形图的基本成分主要由频率、波幅、位相、波形、分布、出现方式和反应性等组成。这些成分若是都在正常的范围内,那么被检测者脑部健康。即使某一成分异常且严重偏离正常范围,说明被检测者有脑部损伤,偏离正常范围越远,损伤也越严重。
脑电地形图可用于各种脑血管病的诊断。例如脑血管意外、脑动脉硬化和脑供血不足,局部缺血后遗症以及反应性头痛。它可对各种脑肿瘤进行定位。脑电地形图对大脑半球肿瘤的诊断比常规脑电图的检出率高,定位准确,能显示肿瘤部位及其压迫所致的机能障碍程度及范围。它还能确认外部撞击引发的癫痫、痴呆、精神分裂症等精神性疾病;能鉴定因化学物质中毒引发的精神性疾病。由于脑电地形图具有脑电图和CT扫描所不能比拟的优越性,因此它在临床上具有重要的诊断价值和广阔的前景。
诱发电位测定感觉器官受损
在一些责任事故或刑事案件中,某些受害者会夸大或虚构自己的伤情,最常见的虚构是视力或听力等感觉受损。由于感觉器官受损可能是难以检测的神经伤害,这给司法鉴定带来一定的难度。近年来,不少法医开始采用诱发电位的方法来鉴定这类案件。其原理是给予被鉴定者一定的外来刺激,他可以伪装出感觉器官没有反应,比如看不见或听不到,但是他是无法控制自己的大脑,大脑对这些外来刺激会做出反应,具体体现是脑电波发声变化。
在一些影视剧中我们经常看到这样的场景:某个角色为了证实另一个角色是不是盲人,就采用用手在对方眼前挥动,看其反应的方法。在葛优主演的电影《不见不散》中,葛优饰演的刘元装成一位盲人,他的女友李清用了一个巧妙的方法来测试。李清说:“谁丢的钱包?”刘元立即四下寻找:“哪儿呢?哪儿呢?”无论是在眼前挥手还是说谁丢钱包,都属于施加一个外来刺激以测试某人是否真的有感觉器官缺陷。当然,这类传统的测试方法只能测试出部分伪装者,对于那些经过多次伪装训练的人,传统的方法难以奏效。此时,就得利用诱发电位这种科学的测试方法。
所谓诱发电位,是指给予神经系统特定的外来刺激,使大脑对刺激的信息进行加工,在受刺激的神经系统和脑的相应部位就可产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔和特定位相的生物电反应。简单地说,施加一个外来刺激,如声、光或体感刺激,人们的脑电波的电位会出现微弱的变化,这种变化的电位就是诱发电位。由于脑膜、头骨和头皮的影响,诱发电位比自发电位小得多,因而诱发电位便被淹没于自发电位的噪音背景中难以觉察。为要排除噪音的干扰,需用数据处理仪或叠加仪,将几十次刺激得到的电信号叠加、平均,使那些在时间和方向上不一致的自发电位相互抵消,而使在时间和方向上一致的诱发电位增大,从而能够加以辨认。所以诱发电位又叫叠加诱发电位或平均诱发电位。
诱发电位技术是观测人脑功能的一种有效的无伤性手段,为感觉生理、临床神经生理和心理学的研究开辟了新的途径。在研究上,诱发电位比自发电位更有意义。诱发电位包含潜伏期、极性、幅度和持续时间等十几个可准确予以测量的成分。它们显示了诱发的神经活动,也显示了被测试者对刺激性质的感知和对刺激意义的理解。
诱发电位主要分为视觉诱发电位、听觉诱发电位和体感诱发电位。不同感官的诱发电位是不同的,刺激特性的差异也反映在诱发电位的波形结构上。 脑电波测谎
长期以来,无论是在司法、反恐还是战争中,审讯者都希望能寻找到简便、准确的测谎方法。范德米娅博士是美国一个研究测谎技术组织的成员,这个由美国政府和学术界专家组成的组织致力于迅速提高测谎技术的水平。通过初步研究,她已经证实,撒谎时人们的脑电波与说真话时的脑电波之间存在着差异。范德米娅说:“这些脑电波揭示了编造谎言过程的纯认知性,我们完全抛弃了这个过程中的情绪信息。”
范德米娅研究测谎技术时,将关注点从人的情感变化转移到人的思维过程上,尝试避开传统测谎仪的缺陷:过分依赖被测者的情绪。传统测谎专家认为,欺骗过程必然引起情绪波动,从而下意识地导致人的生理变化。然而,当受到指控并接受讯问时,无论是无辜者还是真正的罪犯,情绪往往都会跌宕起伏。这样,诚实无辜的人就不一定能顺利通过测谎仪这一关。在为抓住少数几个撒谎者而不得不讯问很多人时,测谎仪产生虚假判断就时有发生。
几年前,美国坦普尔大学医学院脑功能成像中心主任斯科特·法罗尔博士率领一个研究小组在最新的研究中发现人在讲真话和撒谎时脑电波会出现明显的不同,而且说谎更加需要耗费脑力。研究报告称,利用脑部扫描仪来进行脑部扫描,能够更加正确地判定一个人是否在说谎。目前,最先进的脑电波测谎仪是功能磁共振成像仪。
脑电波信号往往十分微弱,电位范围为5微伏~100 微伏,一般只有50微伏左右,只有一节干电池电位(1.5伏)的3万分之一。因此,一般要对脑电波信号进行特别放大才能监测到。脑电波频率低,其范围一般在0.5~35赫,这使得放大器的低频截止的选择非常困难,当受到尖峰脉冲干扰时,放大器容易出现堵塞现象。由于人体是一个高内阻信号源,内阻高达几万欧乃至几十万欧,而且它的内阻抗既易于变化,又可能各支路不平衡,所以脑电波放大器的输入阻抗必须在几兆欧以上。由于监测脑电波有以上困难,现在脑电波测谎仪器的精确度和灵敏度还不是令人特别满意,误差较大,审讯者往往将之作为辅助证据。
目前,世界上将脑电波测谎作为判罪依据的只有印度的一个案例。印度马哈拉什特拉邦法庭于2008年6月借助一套“脑电波测谎系统”,对涉嫌用砒霜毒杀未婚夫的24岁女子阿蒂提·萨尔玛进行测谎试验。当时阿蒂提闭着双眼静静地坐着,测试人员在她头部的不同部位分别贴上了32个电极。在检察官的现场监督下,测试人员朝着该嫌犯大声念出各种语句。将近一个小时之内,阿蒂提脑电波没有异常。然而,当测试人员高声念到诸如“我买了砒霜”、“我与被害人在麦当劳相遇”等涉及犯罪细节的敏感语句时,阿蒂提脑电波开始出现明显的异样变化。法庭根据脑部扫描测谎结果判断,阿蒂提对犯罪过程有着独特的“经验知识”,她因此而被判无期徒刑。
目前印度法庭已经普遍采用脑电波测谎,马哈拉什特拉邦与古加拉特邦均设立了相关实验室,让检察官使用脑电波测谎仪。印度司法部门的官员指出,包括新加坡、以色列等国的执法人员都曾到印度官方实验室考察“取经”,观摩脑部扫描科技在刑侦审讯上的应用。由于“阿蒂提毒夫案”是世界上第一例法庭以脑部扫描结果为判决凭据的案例,结果引发了广泛的争议。虽然专家们普遍相信,相较于传统测谎法,脑电波测谎可给犯罪事件的鉴定带来重大改变,但是不少脑电波专家认为,不该贸然以脑电波测谎作为定罪依据,毕竟其精确性未经独立科学研究验证。
在目前的研究中,虽然对脑电波处理和分析进行了深入的、系统的研究,并取得了一定的成果。但随着相关研究的进一步深入,未来法医们可以得到更加有效的脑电波的检测和分析方法。这些方法在脑电波测量和分析仪中可以得到更有效的应用,从而进一步提升其性能,使得利用脑电波进行司法鉴定更加可靠。
栏目主持人:刘雨濛 lymjcfy@163.com
测量脑部病变的常用方法是测量脑电波,常用的是脑电图(英文简称为EEG)检测,即通过按照一定规则放置在头皮上的电极来观察脑电波活动的过程。脑电图是脑神经细胞群的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。临床实践表明,脑电波中包含了大量生理与疾病信息,所以我们通过对脑电波的处理,可以为脑部病变的鉴定提供依据。
传统的自发脑电图检测和分析,主要利用目测分析脑电波各种节律的频率、病理波、诱发试验的结果等等。这种分析方法,在同一分析者对同一份图在不同时间的阅读,或者不同分析者对同一份图的阅读中,所得的结果往往有较大的偏差,而且在描述中所用的“阵发”、“爆发”、“短程”、“长程”、“很多”、“少数”等概念,往往很难有具体界限,对于一些细微的不对称,或是弥漫异常背景中的局部病灶改变,往往不易发现,所谓“正常”、“轻度正常”有时更不易找到明确的界限及确定其临床意义。为了克服这种缺陷,定量脑电图就应运而生了。
定量脑电图的实质,是利用计算机对各个放大通路的信号进行阅读,根据不同信号的频率进行分类,并按出现的时间及波幅的总和之比求出均值,从而直接对各类关系进行计算,同时把所求得的数值以不同的颜色加以显示,以此为基础向临床诊断提供新的参数。它将使用与传统脑电图诊断完全不同的概念,从而使脑的电生理检查以一种功能推测发展成为一种可以对脑电活动进行准确计算,直接显示的检查方法,使之更加客观、准确,更具有可比性。它不再是用“正常”或“不正常”这样主观的描述,而是以有没有“显著性差异”作为诊断标准。
定量脑电图研究最早且最为成熟的技术,是脑电地形图(英文简称为BEAM)。脑电地形图是一种集中表达大脑电生理信息的图形技术,作为能比较直观地反映大脑神经活动的图形系统,它的开发始于临床医生对多导脑电图信号综合信息的需要。为了减轻临床医生的头脑中建立综合图像的困难,科学家们开始致力于把现代计算机技术和信号处理技术引入神经医学领域,把计算机的高速计算、高质量彩色图、易于操作的屏幕控制结合起来构成了各种节律的脑电地形图。用直观的彩色图像(或灰度差图像)取代了对多道原始脑电图数据所包含的空间信息的表达。
自1979年美国哈佛大学的弗朗克·都夫成功地将脑电地形图技术用于临床以来,该技术得到了迅速发展,已被临床实践证明它是十分有效的。特别是对纯功能性脑疾患比CT、PET、MRI等现代化诊断技术敏感,对解剖学病变也能在一定程度上识别与判断。到20世纪80年代中期,脑电地形图技术已发展成为神经医学中一种重要的新型辅助诊断技术。对脑部进行CT扫描因采用X射线照射,对被检测者的健康具有一定的不良影响,而脑电地形图仪是根据人体自身发出的脑波来进行鉴定,因此无任何副作用。
脑电地形图的基本成分主要由频率、波幅、位相、波形、分布、出现方式和反应性等组成。这些成分若是都在正常的范围内,那么被检测者脑部健康。即使某一成分异常且严重偏离正常范围,说明被检测者有脑部损伤,偏离正常范围越远,损伤也越严重。
脑电地形图可用于各种脑血管病的诊断。例如脑血管意外、脑动脉硬化和脑供血不足,局部缺血后遗症以及反应性头痛。它可对各种脑肿瘤进行定位。脑电地形图对大脑半球肿瘤的诊断比常规脑电图的检出率高,定位准确,能显示肿瘤部位及其压迫所致的机能障碍程度及范围。它还能确认外部撞击引发的癫痫、痴呆、精神分裂症等精神性疾病;能鉴定因化学物质中毒引发的精神性疾病。由于脑电地形图具有脑电图和CT扫描所不能比拟的优越性,因此它在临床上具有重要的诊断价值和广阔的前景。
诱发电位测定感觉器官受损
在一些责任事故或刑事案件中,某些受害者会夸大或虚构自己的伤情,最常见的虚构是视力或听力等感觉受损。由于感觉器官受损可能是难以检测的神经伤害,这给司法鉴定带来一定的难度。近年来,不少法医开始采用诱发电位的方法来鉴定这类案件。其原理是给予被鉴定者一定的外来刺激,他可以伪装出感觉器官没有反应,比如看不见或听不到,但是他是无法控制自己的大脑,大脑对这些外来刺激会做出反应,具体体现是脑电波发声变化。
在一些影视剧中我们经常看到这样的场景:某个角色为了证实另一个角色是不是盲人,就采用用手在对方眼前挥动,看其反应的方法。在葛优主演的电影《不见不散》中,葛优饰演的刘元装成一位盲人,他的女友李清用了一个巧妙的方法来测试。李清说:“谁丢的钱包?”刘元立即四下寻找:“哪儿呢?哪儿呢?”无论是在眼前挥手还是说谁丢钱包,都属于施加一个外来刺激以测试某人是否真的有感觉器官缺陷。当然,这类传统的测试方法只能测试出部分伪装者,对于那些经过多次伪装训练的人,传统的方法难以奏效。此时,就得利用诱发电位这种科学的测试方法。
所谓诱发电位,是指给予神经系统特定的外来刺激,使大脑对刺激的信息进行加工,在受刺激的神经系统和脑的相应部位就可产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔和特定位相的生物电反应。简单地说,施加一个外来刺激,如声、光或体感刺激,人们的脑电波的电位会出现微弱的变化,这种变化的电位就是诱发电位。由于脑膜、头骨和头皮的影响,诱发电位比自发电位小得多,因而诱发电位便被淹没于自发电位的噪音背景中难以觉察。为要排除噪音的干扰,需用数据处理仪或叠加仪,将几十次刺激得到的电信号叠加、平均,使那些在时间和方向上不一致的自发电位相互抵消,而使在时间和方向上一致的诱发电位增大,从而能够加以辨认。所以诱发电位又叫叠加诱发电位或平均诱发电位。
诱发电位技术是观测人脑功能的一种有效的无伤性手段,为感觉生理、临床神经生理和心理学的研究开辟了新的途径。在研究上,诱发电位比自发电位更有意义。诱发电位包含潜伏期、极性、幅度和持续时间等十几个可准确予以测量的成分。它们显示了诱发的神经活动,也显示了被测试者对刺激性质的感知和对刺激意义的理解。
诱发电位主要分为视觉诱发电位、听觉诱发电位和体感诱发电位。不同感官的诱发电位是不同的,刺激特性的差异也反映在诱发电位的波形结构上。 脑电波测谎
长期以来,无论是在司法、反恐还是战争中,审讯者都希望能寻找到简便、准确的测谎方法。范德米娅博士是美国一个研究测谎技术组织的成员,这个由美国政府和学术界专家组成的组织致力于迅速提高测谎技术的水平。通过初步研究,她已经证实,撒谎时人们的脑电波与说真话时的脑电波之间存在着差异。范德米娅说:“这些脑电波揭示了编造谎言过程的纯认知性,我们完全抛弃了这个过程中的情绪信息。”
范德米娅研究测谎技术时,将关注点从人的情感变化转移到人的思维过程上,尝试避开传统测谎仪的缺陷:过分依赖被测者的情绪。传统测谎专家认为,欺骗过程必然引起情绪波动,从而下意识地导致人的生理变化。然而,当受到指控并接受讯问时,无论是无辜者还是真正的罪犯,情绪往往都会跌宕起伏。这样,诚实无辜的人就不一定能顺利通过测谎仪这一关。在为抓住少数几个撒谎者而不得不讯问很多人时,测谎仪产生虚假判断就时有发生。
几年前,美国坦普尔大学医学院脑功能成像中心主任斯科特·法罗尔博士率领一个研究小组在最新的研究中发现人在讲真话和撒谎时脑电波会出现明显的不同,而且说谎更加需要耗费脑力。研究报告称,利用脑部扫描仪来进行脑部扫描,能够更加正确地判定一个人是否在说谎。目前,最先进的脑电波测谎仪是功能磁共振成像仪。
脑电波信号往往十分微弱,电位范围为5微伏~100 微伏,一般只有50微伏左右,只有一节干电池电位(1.5伏)的3万分之一。因此,一般要对脑电波信号进行特别放大才能监测到。脑电波频率低,其范围一般在0.5~35赫,这使得放大器的低频截止的选择非常困难,当受到尖峰脉冲干扰时,放大器容易出现堵塞现象。由于人体是一个高内阻信号源,内阻高达几万欧乃至几十万欧,而且它的内阻抗既易于变化,又可能各支路不平衡,所以脑电波放大器的输入阻抗必须在几兆欧以上。由于监测脑电波有以上困难,现在脑电波测谎仪器的精确度和灵敏度还不是令人特别满意,误差较大,审讯者往往将之作为辅助证据。
目前,世界上将脑电波测谎作为判罪依据的只有印度的一个案例。印度马哈拉什特拉邦法庭于2008年6月借助一套“脑电波测谎系统”,对涉嫌用砒霜毒杀未婚夫的24岁女子阿蒂提·萨尔玛进行测谎试验。当时阿蒂提闭着双眼静静地坐着,测试人员在她头部的不同部位分别贴上了32个电极。在检察官的现场监督下,测试人员朝着该嫌犯大声念出各种语句。将近一个小时之内,阿蒂提脑电波没有异常。然而,当测试人员高声念到诸如“我买了砒霜”、“我与被害人在麦当劳相遇”等涉及犯罪细节的敏感语句时,阿蒂提脑电波开始出现明显的异样变化。法庭根据脑部扫描测谎结果判断,阿蒂提对犯罪过程有着独特的“经验知识”,她因此而被判无期徒刑。
目前印度法庭已经普遍采用脑电波测谎,马哈拉什特拉邦与古加拉特邦均设立了相关实验室,让检察官使用脑电波测谎仪。印度司法部门的官员指出,包括新加坡、以色列等国的执法人员都曾到印度官方实验室考察“取经”,观摩脑部扫描科技在刑侦审讯上的应用。由于“阿蒂提毒夫案”是世界上第一例法庭以脑部扫描结果为判决凭据的案例,结果引发了广泛的争议。虽然专家们普遍相信,相较于传统测谎法,脑电波测谎可给犯罪事件的鉴定带来重大改变,但是不少脑电波专家认为,不该贸然以脑电波测谎作为定罪依据,毕竟其精确性未经独立科学研究验证。
在目前的研究中,虽然对脑电波处理和分析进行了深入的、系统的研究,并取得了一定的成果。但随着相关研究的进一步深入,未来法医们可以得到更加有效的脑电波的检测和分析方法。这些方法在脑电波测量和分析仪中可以得到更有效的应用,从而进一步提升其性能,使得利用脑电波进行司法鉴定更加可靠。
栏目主持人:刘雨濛 lymjcfy@163.com