Электроэнцефалография. введение. Характеристика и методика проведения электроэнцефалографии

11.02.2002

Момот Т.Г.

Чем обусловлена необходимость проведения электроэнцефалографического исследования?

Необходимость применения ЭЭГ обусловлена тем, что её данные должны учитываться как у здоровых людей при профессиональном отборе, особенно у лиц, работающих в стрессовых ситуациях или с вредными условиями производства, так и при обследовании пациентов для решения дифференциально-диагностических задач, что особенно важно на ранних стадиях заболевания для выбора наиболее эффективных методов лечения и контроля за проводимой терапией.

Каковы показания к проведению электроэнцефалографии?

Несомненными показаниями к проведению обследования следует считать наличие у больного: эпилепсии, неэпилептических кризовых состояний, мигрени, объёмного процесса, сосудистого поражения головного мозга, черепно-мозговой травмы, воспалительного заболевания головного мозга.

Кроме того, и в других случаях, представляющих затруднение для лечащего врача, больной также может быть направлен на электроэнцефалографическое обследование; часто многократные повторные обследования ЭЭГ проводятся для контроля действия лекарственных препаратов и уточнения динамики заболевания.

Что включает в себя подготовка пациента к обследованию?

Первое требование при проведении ЭЭГ-обследований - ясное понимание электрофизиологом его целей. Например, если врачу необходима лишь оценка общего функционального состояния ЦНС обследование проводится по стандартному протоколу, если необходимо выявить эпилептиформную активность или наличие локальных изменений индивидуально меняются время исследования и функциональные нагрузки, может быть применена длительная мониторинговая запись. Поэтому, лечащий врач, направляя пациента на электроэнцефалографическое исследование, должен собрать анамнез больного, обеспечить, при необходимости, предварительное его обследование у рентгенолога и офтальмолога и четко сформулировать основные задачи диагностического поиска нейрофизиологу. При проведении стандартного исследования нейрофизиологу на этапе первичной оценки электроэнцефалограммы необходимо иметь данные о возрасте и состоянии сознания пациента, а дополнительная клиническая информация может влиять на объективную оценку тех или иных морфологических элементов.

Как добиться безупречного качества записи ЭЭГ?

Эффективность компьютерного анализа электроэнцефалограммы зависит от качества ее регистрации. Безупречная запись ЭЭГ - залог ее последующего корректного анализа.

Регистрация ЭЭГ проводится только на заранее откалиброванном усилителе. Калибровка усилителя производится согласно прилагаемой к электроэнцефалографу инструкции.

Для проведения обследования пациент удобно располагается в кресле или укладывается на кушетку, на его голову надевается резиновый шлем и накладываются электроды, которые подсоединены к электроэнцефалографическому усилителю. Более подробно эта процедура описана ниже.

Схема расположения электродов.

Крепление и наложение электродов.

Уход за электродами.

Условия регистрации ЭЭГ.

Артефакты и их устранение.

Процедура регистрации ЭЭГ.

A. Схема расположения электродов

Для регистрации ЭЭГ используется система расположения электродов "10-20%", включающая 21 электрод, или модифицированная система "10-20%", которая содержит 16 активных электродов с референтным усреднённым общим. Особенностью последней системы, которая используется фирмой "DX системы" является наличие непарного затылочного электрода Оz и непарного центрального Сz. Некоторые версии программы предусматривают систему расположения 16 электродов с двумя затылочными отведениями O1 и О2, при отсутствии Сz и Оz. Заземляющий электрод располагается по центру переднелобной области. Буквенные и цифровые обозначения электродов соответствуют международной схеме расположения "10-20%". Отведение электрических потенциалов осуществляется монополярным способом с усреднённым общим. Преимуществом этой системы является менее трудоёмкий процесс наложения электродов при достаточной информативности и возможность преобразования к любым биполярным отведениям.

B. Крепление и наложение электродов осуществляется в следующем порядке:

Электроды подсоединяются к усилителю. Для этого штеккеры электродов вставляются в электродные гнезда усилителя.

На пациента надевается шлем. В зависимости от размеров головы пациента размеры шлема регулируются путем подтягивания и ослабления резиновых жгутов. Места расположения электродов определяются соответственно системе расположения электродов, и на пересечении с ними устанавливаются жгуты шлема. Необходимо помнить, что шлем не должен вызывать у пациента неприятные ощущения.

Ватным тампоном, смоченным в спирте обезжириваются места, предназначенные для постановки электродов.

Соответственно обозначениям, указанным на панели усилителя, устанавливаются электроды на предусмотренных системой местах, парные электроды располагаются симметрично. Непосредственно перед постановкой каждого электрода электродный гель наносится на контактирующую с кожным покровом поверхность. Необходимо помнить, что гель, применяемый в качестве проводника, должен быть предназначен для электродиагностики.

C. Уход за электродами.

Особое внимание следует уделить уходу за электродами: после окончания работы с пациентом электроды следует промыть тёплой водой и просушить чистым полотенцем, не допускать изломов и чрезмерного натягивания кабелей электродов, а также попадания воды и физраствора на разъёмы электродных кабелей.

D. Условия регистрации ЭЭГ.

Условия регистрации электроэнцефалограммы должны обеспечивать состояние расслабленного бодрствования пациента: удобное кресло; свето- и звукоизолированная камера; правильное наложение электродов; расположение фонофотостимулятора на расстоянии 30-50 см от глаз исследуемого.

После наложения электродов пациент должен удобно расположиться в специальном кресле. Мышцы верхнеплечевого пояса должны быть расслаблены. Качество записи может быть проверено при включении электроэнцефалографа в режим регистрации. Однако электроэнцефалограф может регистрировать не только электрические потенциалы головного мозга, но и посторонние сигналы (т.н. - артефакты).

E. Артефакты и их устранение.

Наиболее важным этапом применения ЭВМ в клинической электроэнцефалографии является подготовка исходного электроэнцефалографического сигнала, сводимого в память ЭВМ. Основным требованием здесь является обеспечение ввода безартефактной ЭЭГ (Зенков Л.Р., Ронкин М.А., 1991 г.).

Для устранения артефактов необходимо определить их причину. В зависимости от причины возникновения артефакты делятся на физические и физиологические.

Физические артефакты обусловлены техническими причинами, к которым относятся:

Неудовлетворительное качество заземления;

Возможное влияние от различной аппаратуры, работающей в медицине (рентгенологическая, физиотерапевтическая и др.);

Неоткалиброванный усилитель электроэнцефалографических сигналов;

Некачественое наложение электродов;

Повреждение электрода (контактирующей с поверхностью головы части и соединительного провода);

Наводка от работающего фонофотостимулятора;

Нарушение электропроводимости при попадании воды и физраствора на разъёмы электродных кабелей.

Для устранения неисправностей, связанных с неудовлетворительным качеством заземления, помех от работающей вблизи аппаратуры и работающего фонофотостимулятора, необходима помощь инженера-установщика для правильного заземления медицинской аппаратуры и установки системы.

При некачественном наложении электродов - переустановить их согласно п.Б. настоящих рекомендаций.

Поврежденный электрод необходимо заменить.

Очистить спиртом разъёмы электродных кабелей.

К физиологическим артефактам, которые обусловлены биологическими процессами организма обследуемого относятся:

Электромиограмма - артефакты движения мышц;

Электроокулограмма - артефакты движения глаз;

Артефакты, связанные с регистрацией электрической активности сердца;

Артефакты, связанные с пульсацией сосудов (при близком расположении сосуда от регистрирующего электрода;

Артефакты, связанные с дыханием;

Артефакты, связанные с изменением сопротивления кожных покровов;

Артефакты, связанные с беспокойным поведением пациента;

Полностью избежать физиологических артефактов не всегда возможно, поэтому если они кратковременны (редкое моргание глаз, напряжение жевательных мышц, непродолжительное беспокойство) - рекомендуется удалять их при помощи специального режима, предусмотренного программой. Главная задача исследователя на этом этапе состоит в правильном распознавании и своевременном удалении артефактов. В некоторых случаях для улучшения качества ЭЭГ используются фильтры.

Регистрация электромиограммы может быть связана с напряжением жевательных мышц и воспроизводится в виде высокоамплитудных колебаний бета-диапазона в области височных отведений. Аналогичные изменения обнаруживаются при глотании. Определенные трудности возникают и при обследовании пациентов с тикоидными подергиваниями, т.к. происходит наслоение электромиограммы на электроэнцефалограмму, в этих случаях необходимо применить антимускульную фильтрацию или назначить соответствующую медикаментозную терапию.

Если пациент длительно моргает, можно попросить его самостоятельно лёгким нажатием указательного и большого пальцев держать веки закрытыми. Эту процедуру может осуществлять и медицинская сестра. Окулограмма регистрируется в лобных отведениях в виде билатерально-синхронных колебаний дельта-диапазона, превышающих по амплитуде уровень фона.

Электрическая активность сердца может регистрироваться преимущественно в левых задневисочных и затылочном отведениях, совпадает по частоте с пульсом, представлена единичными колебаниями тета-диапазона, незначительно превышающих уровень фоновой активности. Заметной погрешности при автоматическом анализе не вызывает.

Артефакты, связанные с пульсацией сосудов, представлены колебаниями преимущественно дельта-диапазона, превышают уровень фоновой активности и устраняются путём перемещения электрода в соседнюю, не расположенную над сосудом область.

При артефактах, связанных с дыханием пациента регистрируются регулярные медленноволновые колебания, совпадающие по ритму с дыхательными движениями и обусловленные механическими движениями грудной клетки, чаще проявляющимися во время пробы с гипервентиляцией. Для устранения рекомендуется попросить пациента перейти на диафрагмальное дыхание и избегать посторонних движений во время дыхания.

При артефактах, связанных с изменением сопротивления кожных покровов, которые могут быть обусловлены нарушением эмоционального состояния пациента регистрируются нерегулярные колебания медленных волн. Для их устранения необходимо успокоить пациента, повторно протереть участки кожи под электродами спиртом и проскарифицировать их мелом.

Вопрос о целесообразности исследования и возможности применения препаратов у пациентов в состоянии психомоторного возбуждения решается совместно с лечащим врачом индивидуально для каждого пациента.

В тех случаях, когда артефакты представляют собой медленные волны, которые трудно устранить, можно проводить регистрацию с постоянной времени 0,1 сек.

F. Что представляет собой процедура регистрации ЭЭГ?

Процедура регистрации ЭЭГ при обычном обследовании продолжается около 15-20 минут и включает в себя запись "фоновой кривой" и запись ЭЭГ при различных функциональных состояниях. Удобно иметь несколько заранее созданных протоколов регистрации, включающих функциональные тесты разной длительности и последовательности. При необходимости может применяться длительная мониторинговая запись, длительность которой изначально ограничена только резервами бумаги или свободного пространства на диске, где расположена база данных. запись по протоколу. Запись по протоколу может содержать несколько функциональных проб. Индивидуально выбирается протокол исследования или создаётся новый, в котором указывается последовательность проб, их тип и длительность. Стандартный протокол включает пробу с открыванием глаз, 3-х минутную гипервентиляцию, фотостимуляцию на частоте 2 и 10 Гц. При необходимости производится фоно- или фото-стимуляция на частотах до 20 Гц, триггерная стимуляция по заданному каналу. В специальных случаях применяются, кроме того: сжимание пальцев в кулак, звуковые стимулы, приём различных фармакологических препаратов, психологические тесты.

Что представляют собой стандартные функциональные пробы?

Проба "открыть-закрыть глаза" проводится обычно длительностью около 3 секунд с интервалами между последовательными пробами от 5 до 10 секунд. Считается, что открывание глаз характеризует переход к деятельности (большую или меньшую инертность процессов торможения); а закрывание глаз характеризует переход к покою (большую или меньшую инертность процессов возбуждения).

В норме при открывании глаз происходит подавление альфа-активности и усиление (не всегда) бета-активности. При закрывании глаз повышается индекс, амплитуда и регулярность альфа-активности.

Латентный период ответа при открытых и закрытых глазах варьирует от 0,01-0,03 секунд и 0,4-1 секунды соответственно. Считается, что ответ на открывание глаз это переход от состояния покоя к состоянию деятельности и характеризует инертность процессов торможения. А ответ на закрывание глаз - это переход от состояния деятельности к покою и характеризует инертность процессов возбуждения. Параметры ответов у каждого больного обычно стабильны при повторных пробах.

При проведении пробы с гипервентиляцией пациенту необходимо дышать редкими, глубокими вдохами и выдохами в течение 2-3 минут, иногда долее. У детей моложе 12-15 лет гипервентиляция уже к концу 1-ой минуты закономерно приводит к замедлению ЭЭГ, нарастающему в процессе дальнейшей гипервентиляции одновременно с частотой колебаний. Эффект гиперсинхронизации ЭЭГ в процессе гипервентиляции выражен тем отчетливее, чем моложе обследуемый. В норме такая гипервентиляция у взрослых людей не вызывает особых изменений ЭЭГ или иногда приводит к увеличению процентного вклада альфа ритма в суммарную электрическую активность и амплитуды альфа-активности. Следует отметить, что у детей до 15-16 лет появление регулярной медленной высокоамплитудной генерализованной активности при гипервентиляции является нормой. Такая же реакция наблюдается у молодых (до 30 лет) взрослых. При оценке реакции на гипервентиляционную пробу следует учитывать степень и характер изменений, время их появления после начала гипервентиляции и длительность их сохранения после окончания пробы. В литературе нет единого мнения о том, как долго сохраняются изменения ЭЭГ после окончания гипервентиляции. По наблюдениям Н.К.Благосклоновой, сохранение изменений на ЭЭГ дольше 1 минуты следует расценивать как признак патологии. Однако в ряде случаев гипервентиляция приводит к появлению особой формы электрической активности мозга - пароксизмальной. Ещё в 1924 г. О. Foerster показал, что интенсивное глубокое дыхание в течение нескольких минут провоцирует у больных эпилепсией появление ауры или развёрнутого эпилептического припадка. С введением в клиническую практику электроэнцефалографического обследования, было выявлено, что у большого числа больных эпилепсией уже в первые минуты гипервентиляции появляется и усиливается эпилептиформная активность.

Световая ритмическая стимуляция.

В клинической практике анализируется появление на ЭЭГ ритмических ответов разной степени выраженности, повторяющих ритм световых мельканий. В результате нейродинамических процессов на уровне синапсов, кроме однозначного повторения ритма мельканий, на ЭЭГ могут наблюдаться явления преобразования частоты стимуляции, когда частота ответов ЭЭГ выше или ниже частоты стимуляции обычно в чётное количество раз. Важно, что в любом случае возникает эффект синхронизации активности мозга с внешним датчиком ритма. В норме оптимальная частота стимуляции для выявления максимальной реакции усвоения лежит в области собственных частот ЭЭГ, составляя 8-20 Гц. Амплитуда потенциалов при реакции усвоения не превышает обычно 50 мкВ и чаще всего не превосходит амплитуду спонтанной доминирующей активности. Лучше всего реакция усвоения ритма выражена в затылочных отделах, что, очевидно, обусловлено соответствующей проекцией зрительного анализатора. Нормальная реакция усвоения ритма прекращается не позднее чем через 0,2-0,5 секунд по прекращению стимуляции. Характерной особенностью мозга при эпилепсии является повышенная склонность к реакциям возбуждения и синхронизации нейронной активности. В связи с этим на определённых, индивидуальных для каждого обследуемого частотах мозг больного эпилепсией даёт гиперсинхронные высокоамплитудные ответы, называемые иногда фотоконвульсивными реакциями. В ряде случаев ответы на ритмическую стимуляцию возрастают по амплитуде, приобретают сложную форму пиков, острых волн, комплексов пик-волна и других эпилептических феноменов. В некоторых случаях электрическая активность мозга при эпилепсии под влиянием мелькающего света приобретает авторитмический характер самоподдерживающегося эпилептического разряда независимо от частоты стимуляции, вызвавшей его. Разряд эпилептической активности может продолжаться после прекращения стимуляции и иногда переходить в малый или большой эпилептический припадок. Такого рода эпилептические приступы называются фотогенными.

В некоторых случаях используются специальные пробы с темновой адаптацией (пребывание в затемнённом помещении до 40 минут), частичной и полной (от 24 до 48 часов) депривацией сна, а также совместный ЭЭГ и ЭКГ-мониторинг, и мониторинг ночного сна.

Как возникает электроэнцефалограмма?

О происхождении электрических потенциалов мозга.

На протяжении многих лет теоретические представления о происхождении потенциалов мозга неоднократно менялись. В нашу задачу не входит глубокий теоретический анализ нейрофизиологических механизмов генерации электрической активности. Образное высказывание Грея Уолтера о биофизическом значении получаемой электрофизиологом информации приводится в следующей цитате: "Электрические изменения, которые вызывают регистрируемые нами переменные токи разной частоты и амплитуды, возникают в клетках самого мозга. Несомненно, что это их единственный источник. Мозг следует описывать как обширный агрегат электрических элементов, столь же многочисленных, как звёздное население Галактики. В океане мозга вздымаются беспокойные приливы нашего электрического бытия, в тысячи раз относительно более мощные, чем приливы земных океанов. Это происходит при совместном возбуждении миллионов элементов, что делает возможным измерение ритма их повторных разрядов по частоте и амплитуде.

Не известно, что заставляет эти миллионы клеток действовать вместе и что вызывает разряд одной клетки. Мы все еще очень далеки от объяснения этих основных механизмов мозга. Будущие исследования, возможно, откроют перед нами динамическую перспективу удивительных открытий, подобную той, которая открылась перед физиками в их попытках понять атомную структуру нашего бытия. Быть может, как и в физике, эти открытия удастся описать в терминах математического языка. Но уже сегодня, когда мы движемся в русле новых идей, адекватность используемого языка и четкое определение принимаемых нами допущений приобретают возрастающую важность. Арифметика является адекватным языком для описания высоты и времени прилива, однако, если мы хотим предсказать его возрастание и спад, мы должны использовать другой язык, язык алгебры с её специальными символами и теоремами. Сходным образом электрические волны и приливы в мозгу могут быть адекватно описаны с помощью подсчета, арифметики; но, когда наши претензии возрастают и мы хотим понять и предсказать поведение мозга, появляется много неизвестных "иксов" и "игреков" мозга. Необходимо, таким образом, иметь и его алгебру. Некоторым это слово кажется устрашающим. Но оно означает не более чем "соединение кусков сломанного".

Записи ЭЭГ можно рассматривать, следовательно, как частицы, осколки зеркала мозга, его speculum speculorum. Попыткам соединить их с осколками другого происхождения должна предшествовать тщательная сортировка. Электроэнцефалографическая информация приходит, как и обычное донесение, в зашифрованном виде. Вы можете раскрыть шифр, но это еще не означает, что добытая вами информация обязательно будет иметь большое значение...

Функция нервной системы заключается в восприятии, сопоставлении, хранении и генерации многих сигналов. Головной мозг человека представляет собой не только механизм намного более сложный, чем любой другой, но и механизм, имеющий длительную индивидуальную историю. Исследовать в этой связи только частоты и амплитуды компонентов волнистой линии на ограниченном отрезке времени было бы по меньшей мере переупрощением." (Грей Уолтер. Живой мозг. М., Мир, 1966).

Зачем нужен компьютерный анализ электроэнцефалограммы?

Исторически клиническая электроэнцефалография развивалась на основании визуального феноменологического анализа ЭЭГ. Однако уже в начале развития электроэнцефалографии у физиологов возникло стремление оценить ЭЭГ с помощью количественных объективных показателей, применить методы математического анализа.

Сначала обработка ЭЭГ и подсчет разных количественных параметров её производились вручную путём оцифровки кривой и вычисления частотных спектров, различие которых в разных областях объяснялось цитоархитектоникой корковых зон.

К количественным методам оценки ЭЭГ следует отнести также планиметрический и гистографический методы анализа ЭЭГ, выполнявшиеся также путём измерения амплитуды колебаний вручную. Исследование пространственных отношений электрической активности коры головного мозга человека проводилось с применением топоскопа, который давал возможность исследовать в динамике интенсивность сигнала, фазовые отношения активности и проводить выделение выбранного ритма. Применение корреляционного метода для анализа ЭЭГ было впервые предложено и разработано Н. Винером в 30-х годах, а наиболее подробное обоснование применения спектрально-корреляционного анализа к ЭЭГ приведено в работе Г. Уолтера.

С внедрением в медицинскую практику цифровых ЭВМ стало возможным производить анализ электрической активности на качественно новом уровне. В настоящее время наиболее перспективным при изучении электрофизиологических процессов является направление цифровой электроэнцефалографии. Современные методы компьютерной обработки электроэнцефалограммы позволяют проводить детальный анализ различных ЭЭГ-феноменов, просматривать любой участок кривой в увеличенном виде, производить его амплитудно-частотный анализ, представлять полученные данные в виде карт, цифр, графиков, диаграмм и получать вероятностные характеристики пространственного распределения факторов, обусловливающих возникновение на конвекситальной поверхности электрической активности.

Спектральный анализ, получивший наибольшее распространение при анализе электроэнцефалограмм был использован для оценки фоновых стандартных характеристик ЭЭГ в разных группах патологий (Ponsen L., 1977), хронического влияния психотропных препаратов (Saito M., 1981), прогноза при нарушениях мозгового кровообращения (Saimo K. et al., 1983), при гепатогенной энцефалопатии (Van der Rijt C.С. et al., 1984). Особенностью спектрального анализа является то, что он представляет ЭЭГ не в виде временной последовательности событий, а в виде спектра частот за определенный промежуток времени. Очевидно, что спектры будут в тем большей степени отражать фоновые стабильные характеристики ЭЭГ, чем за более длительную эпоху анализа они зарегистрированы в сходных экспериментальных ситуациях. Длительные эпохи анализа предпочтительны также в связи с тем, что в них менее выражены отклонения в спектре, вызванные кратковременными артефактами, если они не имеют значительной амплитуды.

При оценке обобщенных характеристик фоновой ЭЭГ большинство исследователей выбирают эпохи анализа 50 - 100 сек, хотя по данным J. Mocks и T. Jasser (1984), достаточно хорошо воспроизводимые результаты дает и эпоха 20 сек, если производится выбор ее по критерию минимальной активности в полосе 1,7 - 7,5 Гц в отведении ЭЭГ. Относительно надежности результатов спектрального анализа мнения авторов колеблются в зависимости от состава исследованных и конкретных задач, решаемых с помощью этого метода. R. John и др. (1980) пришли к выводу, что абсолютные спектры ЭЭГ у детей ненадежны, и высоковоспроизводимыми являются только относительные спектры, зарегистрированные при закрытых глазах испытуемого. В то же время G. Fein и др. (1983), исследуя спектры на ЭЭГ нормальных и дизлексических детей, пришли к выводу об информативности и большей ценности абсолютных спектров, дающих не только распределение мощности по частотам, но и ее реальное значение. При оценке воспроизводимости спектров ЭЭГ у подростков при повторных исследованиях, первое из которых произведено в возрасте 12,2 года, а второе в 13 лет, обнаружены надежные корреляции только в полосе альфа1 (0,8) и альфа2 (0,72), в то время, как по остальным спектральным полосам воспроизводимость менее надежна (Gasser T. et al., 1985). При ишемическом инсульте из 24 количественных параметров, полученных на основе спектров от 6 отведений ЭЭГ, надежным предсказателем прогноза была только абсолютная мощность локальных дельта-волн (Sainio K. et al., 1983).

В связи с чувствительностью ЭЭГ к изменениям мозгового кровотока ряд работ посвящен спектральному анализу ЭЭГ при транзиторных ишемических атаках, когда изменения, выявляемые ручным анализом, представляются несущественными. V. Kopruner и др. (1984) у 50 здоровых и 32 больных с нарушениями мозгового кровообращения исследовали ЭЭГ в состоянии покоя и при сжимании мячика правой и левой рукой. ЭЭГ подвергали компьютерному анализу с вычислением мощности по основным спектральным полосам. На основе этих исходных данных получаем 180 параметров, которые подвергали обработке по методу мультивариационного линейного дискриминантного анализа. На этой основе получен мультипараметрический показатель асимметрии (МПА), позволивший дифференцировать здоровых и больных, группы больных по тяжести неврологического дефекта и по наличию и размеру поражения на компьютерной томограмме. Наибольший вклад в МПА давали отношения мощности тета к мощности дельта. Дополнительными значимыми параметрами асимметрии были мощность тета и дельта, пиковая частота и связанная с событиями десинхронизация. Авторы отметили высокую степень симметрии параметров у здоровых и главную роль асимметрии в диагностике патологии.

Особый интерес представляет использование спектрального анализа в исследовании мю-ритма, который при визуальном анализе обнаруживается только у небольшого процента лиц. Спектральный анализ в сочетании с техникой усреднения полученных спектров за несколько эпох позволяет выявить его у всех исследуемых.

Поскольку распространение мю-ритма совпадает с зоной кровоснабжения средней мозговой артерии, его изменения могут служить индексом нарушений в соответствующей области. Диагностическими критериями являются различия пиковой частоты и мощности мю-ритма в двух полушариях (Pfurtschillir G., 1986).

Высокую оценку метода вычисления спектральной мощности на ЭЭГ дают C.C. Van der Rijt и др. (1984) при определении стадии печеночной энцефалопатии. Индикатором утяжеления энцефалопатии является снижение средней доминантной частоты в спектре, причем степень корреляции настолько тесная, что позволяет установить классификацию энцефалопатий по этому показателю, оказывающемуся более надежным, чем клиническая картина. В контроле средняя доминантная частота больше или равна 6,4 Гц, а процент тета ниже 35; в I стадии энцефалопатии средняя доминантная частота лежит в том же диапазоне, но количество тета равно или выше 35%, во II стадии средняя доминантная частота ниже 6,4 Гц, содержание тета-волн в том же диапазоне и количество дельта-волн не превосходит 70%; в III стадии количество дельта-волн больше 70%.

Другая область применения математического анализа электроэнцефалограммы методом быстрого преобразования Фурье касается контроля кратковременных изменений ЭЭГ под влиянием некоторых внешних и внутренних факторов. Так, этот метод используется для контроля состояния церебрального кровотока при операциях эндатерэктомии или операциях на сердце, учитывая высокую чувствительность ЭЭГ к нарушениям мозговой циркуляции. В работе M. Myers и др. (1977) ЭЭГ, предварительно пропущенную через фильтр с ограничениями в пределах 0,5 - 32 Гц, переводили в цифровую форму и подвергали быстрому преобразованию Фурье последовательные эпохи длительностью 4 сек. Спектральные диаграммы последовательных эпох располагали на дисплее друг под другом. Результирующая картина представляла собой трехмерный граф, где ось Х соответствовала частоте, Y - времени регистрации и воображаемая координата, соответствующая высоте пиков, отображала спектральную мощность. Метод даёт демонстративное отображение колебаний во времени спектрального состава в ЭЭГ, которое в свою очередь в высокой степени коррелирует с колебаниями мозгового кровотока, определяющегося по артериовенозной разнице давлений в мозге. По заключению авторов, данные ЭЭГ могли быть эффективно использованы для коррекции нарушений мозговой циркуляции во время операции анестезиологом, не специализировавшимся в анализе ЭЭГ.

Метод спектральной мощности ЭЭГ представляет интерес при оценке влияния некоторых психотерапевтических воздействий, психических нагрузок и функциональных проб. Р.Г. Биниауришвили и др. (1985) наблюдали увеличение общей мощности и особенно мощности в полосе дельта- и тета-частот при гипервентиляции у больных эпилепсией. В исследованиях почечной недостаточности оказалась эффективной методика анализа спектров ЭЭГ во время световой ритмической стимуляции. Исследуемым предъявляли последовательные 10-секундные серии вспышек света от 3 до 12 Гц с одновременной непрерывной регистрацией последовательных спектров мощности за эпохи 5 секунд. Спектры размещали в виде матрицы с получением псевдотрёхмерного изображения, в котором время представлено по оси, уходящей от наблюдателя при взгляде сверху, частота - по оси Х, амплитуда - по оси Y. В норме наблюдался чётко очерченный пик на доминантной гармонике и менее четкий на субгармонике стимуляции, постепенно смещавшийся вправо по ходу нарастания частоты стимуляции. При уремии наблюдалось резкое снижение мощности на основной гармонике, преобладание пиков на низких частотах с общей дисперсией мощности. В более точном количественном выражении это проявлялось в снижении активности на более низкочастотных гармониках ниже основной, что коррелировало с ухудшением состояния больных. Наблюдалось восстановление нормальной картины спектров усвоения ритмов при улучшении состояния вследствие диализа или трансплантации почек (Аmel B. et al., 1978). В некоторых работах используют метод выделения определённой интересующей частоты на ЭЭГ.

При исследованиях динамических сдвигов на ЭЭГ используются обычно короткие эпохи анализа: от 1 до10 секунд. Преобразование Фурье обладает некоторыми особенностями, которые отчасти затрудняют согласование получаемых с его помощью данных с данными визуального анализа. Суть их заключается в том, что на ЭЭГ медленные феномены имеют большую амплитуду и длительность, чем высокочастотные. В связи с этим в спектре, построенном по классическому алгоритму Фурье, наблюдается некоторое преобладание медленных частот.

Оценка частотных составляющих ЭЭГ используется для локальной диагностики, так как именно эта характеристика ЭЭГ является одним из главных критериев при визуальном поиске локальных поражений мозга. При этом встаёт вопрос выбора значимых параметров оценки ЭЭГ.

В экспериментально-клиническом исследовании попытки применить спектральный анализ к нозологической классификации поражений мозга, как и следовало ожидать, оказались неуспешными, хотя подтвердилась полезность его как метода выявления патологии и локализации поражения (Mies G., Hoppe G., Hossman K.A.., 1984). В настоящем режиме программы спектральный массив отображается с разной степенью перекрытия (50- 67%) представлен диапазон изменения эквивалентных значений амплитуды (масштаб цветового кодирования) в мкВ. Возможности режима позволяют выводить сразу 2 спектральных массива, по 2-м каналам или полушариям для сравнения. Автоматически масштаб гистограмм рассчитывается так, что белый цвет соответствует максимальному эквивалентному значению амплитуды. Плавающие параметры масштаба цветового кодирования позволяют без зашкала представлять любые данные по любому диапазону, а также сравнивать фиксированный канал с остальными.

Какие методы математического анализа ЭЭГ наиболее распространены?

В основе математического анализа ЭЭГ положено преобразование исходных данных методом быстрого преобразования Фурье. Исходная электроэнцефалограмма после перевода ее в дискретную форму разбивается на последовательные сегменты, каждый из которых используется для построения соответствующего количества периодических сигналов, которые затем подвергают гармоническому анализу. Выходные формы представляются в виде числовых значений, графиков, графических карт, сжатых спектральных областей, ЭЭГ-томограмм и др. (Дж. Бендат, А. Пирсол, 1989, Прикладной анализ случайных данных, гл.11)

Какие основные аспекты применения компьютерной ЭЭГ?

Традиционно ЭЭГ наиболее широко используется при диагностике эпилепсии, что обусловлено нейрофизиологическими критериями, входящими в определение эпилептического припадка как патологического электрического разряда нейронов головного мозга. Объективно зафиксировать соответствующие изменения электрической активности во время припадка можно только электроэнцефалографическими методами. Однако, актуальной остается старая проблема диагностики эпилепсии в случаях, когда непосредственное наблюдение приступа невозможно, данные анамнеза неточны или ненадежны, а данные рутинной ЭЭГ не дают прямых указаний в виде специфических эпилептических разрядов или паттернов эпилептического припадка. В этих случаях использование методов мультипараметрической статистической диагностики позволяет не только получать надежную диагностику эпилепсии из ненадежных клинико - электроэнцефалографических данных, но и решать вопросы необходимости лечения противосудорожными препаратами при черепно-мозговой травме, изолированном эпилептическом припадке, фебрильных судорогах и др. Таким образом, применение автоматических методов обработки ЭЭГ в эпилептологии является в настоящее время наиболее интересным и перспективным направлением. Объективизация оценки функционального состояния головного мозга при наличии у больного пароксизмальных приступов неэпилептического генеза, сосудистой патологии, воспалительных заболеваний головного мозга и др. с возможностью проведения лонгитудинальных исследований позволяет наблюдать динамику развития заболевания и эффективность терапии.

Основные направления математического анализа ЭЭГ могут быть сведены к нескольким главным аспектам:

Преобразование первичных электроэнцефалографических данных в более рациональную и приспособленную к конкретным лабораторным задачам форму;

Автоматический анализ частотных и амплитудных характеристик ЭЭГ и элементы анализа ЭЭГ методами распознавания образов, частично воспроизводящими операции, осуществляемые человеком;

Преобразование данных анализов в форму графиков или топографических карт (Rabending Y., Heydenreich C., 1982);

Метод вероятностной ЭЭГ-томографии, позволяющий исследовать с определенной долей вероятности местонахождение фактора, обусловившего электрическую активность на скальповой ЭЭГ.

Какие основные режимы обработки содержит программа "DX 4000 practic"?

При рассмотрении различных методов математического анализа электроэнцефалограммы можно показать, какую информацию даёт тот или иной метод нейрофизиологу. Однако, ни один из имеющихся в арсенале методов не может в полной мере осветить всех сторон такого сложного процесса, как электрическая активность головного мозга человека. Только комплекс разных методов позволяет проанализировать закономерности ЭЭГ, описать и количественно оценить совокупность разных её сторон.

Широкое применение получили такие методы как частотный, спектральный и корреляционный анализ, позволяющие оценить пространственно-временные параметры электрической активности. В числе последних программных разработок фирмы "DX-системы" - автоматический анализатор ЭЭГ, определяющий локальные изменения ритмики, отличающиеся от типичной картины для каждого пациента, синхронные вспышки, обусловленные влиянием со стороны срединных структур, пароксизмальную активность с отображением ее очага и путей распространения. Хорошо зарекомендовал себя метод вероятностной ЭЭГ-томографии, позволяющий с определённой степенью достоверности отобразить на функциональном срезе местонахождение фактора, обусловившего электрическую активность на скальповой ЭЭГ. В настоящее время идёт апробирование 3-х мерной модели функционального очага электрической активности с пространственным и послойным отображениях его в плоскостях и совмещением со срезами, принятыми при исследовании анатомических структур головного мозга методами ЯМРТ. Этот метод используется в программной версии "DX 4000 Research".

Всё большее применение в клинической практике при оценке функционального состояния головного мозга находит метод математического анализа вызванных потенциалов в виде картирования, спектрального и корреляционного методов анализа.

Таким образом, развитие цифровой ЭЭГ является наиболее перспективным методом исследования нейрофизиологических процессов головного мозга.

Применение корреляционно-спектрального анализа позволяет исследовать пространственно-временные взаимоотношения ЭЭГ- потенциалов.

Морфологический анализ различных ЭЭГ-паттернов оценивается пользователем визуально, однако возможность его просмотра при различной скорости и масштабе может быть осуществлена программно. Более того, последние разработки позволяют подвергать записи электроэнцефалограмм режиму автоматического анализатора, который оценивает фоновую ритмическую активность, характерную для каждого пациента, отслеживает периоды гиперсинхронизации ЭЭГ, локализацию некоторых патологических паттернов, пароксизмальную активность, источник её возникновения и пути распространения. Регистрация ЭЭГ даёт объективную информацию о состоянии головного мозга при различных функциональных состояниях.

Основными методами компьютерного анализа электроэнцефалограммы, представленными в программе "DX 4000 PRACTIC" являются ЭЭГ-томография, ЭЭГ-картирование и представление характеристик электрической активности головного мозга в виде сжатых спектральных областей, цифровых данных, гистограмм, корреляционных и спектральных таблиц и карт.

Диагностическую ценность при исследовании ЭЭГ имеют короткоживущие (от 10 мсек) и относительно постоянные электроэнценцефалографические паттерны ("электроэнцефалографические синдромы"), а также характерная для каждого человека электроэнцефалографическая картина и ее изменения, связанные с возрастом и (в норме) и при патологии по степени вовлечения в патологический процесс разных отделов мозговых структур. Таким образом, нейрофизиолог должен подвергнуть анализу разные по длительности, но не по значимости ЭЭГ-паттерны, и получить наиболее полную информацию о каждом из них, и об электроэнцефалографической картине в целом. Следовательно, при анализе ЭЭГ-паттерна необходимо учитывать время его существования, так как временной отрезок, подвергаемый анализу должен быть соизмерим с исследуемым ЭЭГ-феноменом.

Виды представления данных быстрого преобразования Фурье зависят от области применения этого метода, также как и интерпретация данных.

ЭЭГ-томография.

Автором данного метода является А.В. Крамаренко. Первые программные разработки проблемной лаборатории "DX-системы" были оснащены режимом ЭЭГ-томографа, и сейчас он уже успешно используется в более чем 250 лечебных учреждениях. Сущность и области практического применения этого метода описаны в работе автора.

ЭЭГ-картирование.

Для цифровой электроэнцефалографии стали традиционными преобразования получаемой информации в виде карт: частотных, амплитудных. Топографические карты отражают распределение спектральной мощности электрических потенциалов. Преимущества этого подхода заключаются в том, что некоторые задачи распознавания, согласно данным психолога, решаются человеком лучше на основе визуально-пространственного восприятия. Кроме того, представление информации в форме картины, воспроизводящей реальные пространственные соотношения в мозге исследуемого, также оцениваются как более адекватное с клинической точки зрения по аналогии с такими методами исследования, как ЯМР и др.

Для получения карты распределения мощности в определенном спектральном диапазоне производят вычисление спектров мощности для каждого из отведений, а затем все значения, лежащие пространственно между электродами, вычисляют методом множественной интерполяции; спектральная мощность в определенной полосе кодируется для каждой точки интенсивностью цвета в заданной цветовой шкале на цветном дисплее. На экране получается изображение головы исследуемого (вид сверху), на котором вариации цвета соответствуют мощности спектральной полосы в соответствующей области (Veno S., Matsuoka S., 1976 ; Ellingson R.J.; Peters J.F., 1981; Buchsbaum M.S. et al., 1982; Matsuoka S., Nedermeyer E., Lopes de Silva F., 1982 ; Ashida H. et al.,1984). K. Nagata и др., (1982), используя систему представления спектральной мощности в основных спектральных полосах ЭЭГ в виде цветных карт, пришли к выводу о возможности получения дополнительной полезной информации с помощью этого метода при исследовании больных с ишемическими нарушениями мозгового кровообращения с афазией.

Те же авторы при исследовании больных, перенесших транзиторные ишемические атаки, установили, что топографические карты дают информацию о наличии остаточных изменений на ЭЭГ даже длительное время спустя после ишемической атаки и представляют некоторое преимущество по сравнению с обычным визуальным анализом ЭЭГ. Авторы отмечают, что субъективно патологические асимметрии в топографических картах воспринимались более убедительно, чем на обычной ЭЭГ, причем диагностические значения имели изменения в полосе альфа - ритма, которые, как известно, наименее опорны при обычном анализе ЭЭГ (Nagata K. et. al., 1984).

Амплитудные топографические карты целесообразны только при исследовании связанных с событиями потенциалов мозга, поскольку эти потенциалы обладают достаточно стабильными фазовыми, амплитудными и пространственными характеристиками, которые могут быть адекватно отражены на топографической карте. Поскольку спонтанная ЭЭГ в любой точке регистрации представляет собой стохастический процесс, то любое мгновенное распределение потенциалов, фиксируемое топографической картой, оказывается нерепрезентативным. Поэтому построение амплитудных карт по заданным полосам спектра более адекватно соответствует задачам клинической диагностики (Зенков Л.Р., 1991).

Медианный режим нормировки включает соответствие цветовой шкалы по средним значениям амплитуды по 16 каналам (с размахом 50 мкВ).

Нормирование по минимуму окрашивает минимальные значения амплитуд наиболее холодным цветом шкалы, а остальные с тем же шагом цветовой шкалы.

Нормирование по максимуму включает окрашивание наиболее теплым цветом участков с максимальными значениями амплитуды, и окрашивание остальных участков более холодными тонами с шагом 50 мкВ.

Шкалы градации частотных карт строятся соответственно.

В режиме картирования возможна мультипликация топографических карт по частотным диапазонам альфа-, бета-, тета-, дельта-; медианной частоте спектра и ее отклонению. Возможность просмотра последовательных топографических карт позволяет определить локализацию источника пароксизмальной активности и пути ее распространения при визуальном и временном (с помощью автоматического таймера) сопоставлении с традиционными ЭЭГ - кривыми. При записи электоэнцефалограммы по заданному протоколу исследования просмотр суммарных карт, соответствующих каждой пробе по четырем частотным диапазонам, дает возможность быстрой и образной оценки динамики электрической активности головного мозга при функциональных нагрузках, выявлению постоянной, но не всегда ярко выраженной асимметрии.

Секторные диаграммы наглядно показывают с отображением цифровых характеристик процентный вклад каждого частотного диапазона в суммарную электрическую активность по каждому из шестнадцати каналов ЭЭГ. Этот режим позволяет объективно оценить преобладание какого-либо из частотных диапазонов и уровень межполушарной асимметрии.

Представление ЭЭГ в виде двухмерного дифференциального закона распределения медианной частоты и амплитуды сигнала. Данные анализа Фурье представляются на плоскости, по горизонтальной оси которой откладывается медианная частота спектра в Гц, а по вертикальной оси - амплитуда в мкВ. Градация цвета характеризует вероятность появления сигнала на выбранной частоте с выбранной амплитудой. Та же информация может быть представлена в виде трехмерной фигуры, по оси Z которой откладывается вероятность. Рядом указывается площадь, занимаемая фигурой в процентах от общей площади. Двумерный дифференциальный закон распределения медианной частоты и амплитуды сигнала строится также для каждого полушария в отдельности. Для сравнения этих изображений вычисляется абсолютная разность этих двух законов распределения и выводится на частотную плоскость. Этот режим позволяет оценить суммарную электрическую активность и грубую межполушарную асимметрию.

Представление ЭЭГ в виде цифровых значений. Представление электроэнцефалограммы в цифровой форме позволяет получить следующую информацию об исследовании: эквивалентные значения средней амплитуды волны каждого частотного диапазона, соответствующие его спектральной плотности мощности (это оценки математического ожидания спектрального состава сигнала на основании Фурье реализаций, эпоха анализа 640 мсек, перекрытие 50%); значения медианной (среднеэффективнодействующей) частоты спектра, вычисленные по усреднённой Фурье реализации, выраженной в Гц; отклонение медианной частоты спектра в каждом канале от его среднего значения, т.е. от математического ожидания (выражается в Гц); среднеквадратичное отклонение эквивалентных значений средней амплитуды поканально в текущем диапазоне от математического ожидания (значения в усреднённой Фурье-реализации, выраженное в мкВ).

Гистограммы. Одним из наиболее распространённых и наглядных способов представления данных анализа Фурье-реализаций являются гистограммы распределения эквивалентных значений средней амплитуды волны каждого частотного диапазона и гистограммы медианной частоты всех каналов. При этом эквивалентные значения средней амплитуды волны каждого частотного диапазона табулируются в 70-ти интервалах шириной 1,82 в промежутке от 0 до 128 мкВ. Иными словами, подсчитывается число значений (соответственно реализаций), принадлежащих каждому интервалу (частота попадания). Этот массив чисел сглаживается фильтром Хэмминга и нормируется относительно максимального значения (после этого максимум в каждом канале есть 1,0). При определении среднеэффективнодействующей (медианной) частоты спектральной плотности мощности значения для Фурье-реализаций табулируются в 70-ти интервалах шириной 0,2 Гц в промежутке от 2 до 15 Гц. Значения сглаживаются фильтром Хэмминга и нормируются относительно максимума. В этом же режиме имеется возможность построения полушарных гистограмм и общей гистограммы. Для полушарных гистограмм берётся 70 интервалов шириной 1,82 мкВ для диапазонов и 0,2 Гц для среднеэффективнодействующей частоты спектра; для общей гистограммы используются значения во всех каналах, а для построения полушарных гистограмм - только значения в каналах одного полушария (каналы Сz и Оz не учитываются ни для одного полушария). На гистограммах отмечается интервал с максимальным значением частоты и указывается, что ему соответствует в мкВ или Гц.

Сжатые спектральные области. Сжатые спектральные области представляют один из традиционных методов обработки ЭЭГ. Суть его заключается в том, что исходная электроэнцефалограмма после перевода ее в дискретную форму разбивается на последовательные сегменты, каждый из которых используется для построения соответствующего количества периодических сигналов, которые затем подвергаются гармоническому анализу. На выходе получаются кривые спектральной мощности, где по оси X отложены частоты ЭЭГ, а по Y - мощность, выделенная на данной частоте за анализируемый отрезок времени. Эпохи длительности составляют 1 секунду, На дисплей выводятся последовательно спектры мощности ЭЭГ, вычерчиваемые один под другим с окрашиванием теплыми цветами максимальных значений. В результате строится на дисплее псевдотрехмерный ландшафт последовательных спектров, которые позволяют наглядно видеть изменения спектрального состава ЭЭГ во времени. Наиболее часто метод оценки спектральной мощности ЭЭГ используется для общей характеристики ЭЭГ в случаях неспецифических диффузных поражений мозга, таких как пороки развития, различного рода энцефалопатии, нарушения сознания, некоторые психиатрические заболевания.
Вторая область применения этого метода - длительное наблюдение за больными в коматозном состоянии или при лечебных воздействиях (Федин А.И., 1981).

Биспектральный анализ с нормированием является одним из специальных режимов обработки электроэнцефалограммы методом быстрого преобразования Фурье и представляет собой повторный спектральный анализ результатов спектрального анализа ЭЭГ в заданном диапазоне по всем каналам. Результаты спектрального анализа ЭЭГ представлены на временных гистограммах спектральной плотности мощности (СПМ) по выбранному частотному диапазону. Этот режим предназначен для изучения спектра колебаний СПМ и его динамики. Биспектральный анализ производится для частот от 0,03 до 0,540 Гц с шагом 0,08 Гц на всем массиве СПМ. Поскольку СПМ - положительная величина, исходные данные для повторного спектрального анализа содержат некоторую постоянную составляющую, которая проявляется в его результатах на низких частотах. Зачастую там находится максимум. Для устранения постоянной составляющей необходимо производить центрирование данных. Для этого предназначен режим биспектрального анализа с центрированием. Суть метода заключается в том, что из исходных данных по каждому каналу вычитается их среднее значение.

Корреляционный анализ. Выполняется построение матрицы коэффициента корреляции значений спектральной плотности мощности в заданном диапазоне для всех пар каналов и на ее основе - вектора средних коэффициентов корреляции каждого канала с остальными. Матрица имеет верхнетреугольный вид. Разметка ее строк и столбцов дает все возможные пары для 16-ти каналов. Коэффициенты для заданного канала находятся в строке и в столбце с его номером. Значения коэффициентов корреляции лежит в диапазоне от -1000 до +1000. Знак коэффициента записывается в клетке матрицы над значениями. Корреляционная связь каналов i, j оценивается по абсолютной величине коэффициента корреляции Rij , и клетка матрицы кодируется соответствующим цветом: белым цветом кодируется клетка коэффициента с максимальным абсолютным значением, а черным - с минимальным. На основе матрицы для каждого канала вычисляется средний коэффициент корреляции с остальными 15-ю каналами. Полученный вектор из 16-ти значений выводится ниже матрицы по тем же принципам.

ЭЭГ - основной метод параклинической диагностики функционального состояния головного мозга. Применение ЭЭГ в комплексном клинико-инструментальном обследовании новорождённых существенно повышает объективность оценки состояния центральной нервной системы.

Основы метода

Поверхностная (накожная, скальповая) ЭЭГ отражает суммарные изменения соматодендритных биоэлектрических потенциалов нейронов коры мозга, связанные с возбуждающими и тормозными влияниями, приходящими через интернейронные связи. На функциональное состояние больших групп корковых нейронов (и, соответственно, на электроэнцефалограмму) оказывают влияние два основных фактора. Первый из них - поступление информации из внешней среды по специфическим сенсорным каналам, которое приводит к возникновению мозаики процессов функциональной активации и инактивации в различных зонах неокортекса. Второй - неспецифическая модуляция деятельности коры мозга. На разных уровнях ствола мозга, в структурах лимбической системы, в базальных отделах переднего мозга и во фронтальном неокортексе расположены нейронные системы, способные изменять её функциональное состояние через восходящие и нисходящие диффузные связи с большинством областей коры. В пределах каждой из этих систем выделяют активирующие и подавляющие (сомногенные) системы. Их взаимодействие определяет как организацию цикла «сон-бодрствование», так и более тонкие градации функционального состояния коры мозга в рамках каждой из фаз цикла. Эти факты и лежат в основе использования ЭЭГ для диагностики степени нарушения функционального состояния ЦНС.

Для получения корректной диагностической информации необходима регистрация электроэнцефалограммы от различных областей коры больших полушарий. Для этого используются энцефалографы, имеющие достаточно большое количество каналов (8 и более). Биопотенциалы отводятся от кожных покровов головы с помощью электродов и подаются на вход энцефалографа через блок усиления на регистрирующее устройство. В зависимости от типа регистрирующего устройства электроэнцефалографы подразделяются на традиционные «бумажные» - перьевые, и «безбумажные» - цифровые, преобразующие аналоговый сигнал в цифровую форму, записывающие его и выводящие на экран компьютера. Согласно предложению Международного комитета электоэнцефалографистов, в лабораториях всего мира используется схема расположения электродов 10-20, разработанная с учётом рентгенологических и паталогоанатомических данных и пригодная для обследования пациентов с различными размерами и формой черепа. Зоны регистрации (места отведения) электрической активности мозга имеют буквенные обозначения в соответствии с областями, над которыми располагаются электроды: О - затылочное (occipitalis), Р - теменное (parietalis), С - центральное (centralis), F - лобное (frontalis), Та - передневисочное (temporalis anterior) и Тр - задневисочное (temporalis posterior) отведения. Лоб полюсный обозначается как Fр (p - polus). Референтные электроды, располагающиеся на мочках ушей, обозначаются как А (auricularis). Электроды, расположенные над левым полушарием, принято обозначать нечётными цифрами, а над правым - чётными.

Существуют различные методики проведения ЭЭГ. В условиях ОРИТН наиболее часто применяют мониторинговые методики, позволяющие оценивать данные, получаемые в течение длительного периода наблюдения. Из них наиболее простым (и обладающим несколько ограниченными возможностями) является так называемый мониторинг церебральных функций - выполнение ЭЭГ с помощью одной пары биполярных электродов. Электроды при этом устанавливаются в теменных и фронтальных позициях. Возможности методики:

Позволяет оценивать непрерывность активности и наличие пароксизмальности;

Позволяет контролировать эффективность противосудорожной терапии.

Метод не даёт возможности диагностировать очаговые поражения, определять источник судорожной активности.

Более информативным является 12-часовой ЭЭГ-мониторинг и видеомониторинг (видеозапись больного параллельно с многоканальной ЭЭГ). В настоящее время методика широко применяется за рубежом в ОРИТН. В отечественной практике данная методика используется в основном в специализированных неврологических и нейрохирургических стационарах. Метод ЭЭГ-мониторинга позволяет:

Оценить степень зрелости нервной системы и диагностировать задержку или нарушение её созревания;

Диагностировать очаговые изменения, определять уровень поражения ЦНС;

Объективно дифференцировать эпилептические феномены от пароксизмальных состояний несудорожного генеза;

Оценивать эффективность терапии. В силу высокой информативности ЭЭГ-мониторинг имеет большую прогностическую ценность, чем мониторинг церебральных функций.

В диагностике с использованием ЭЭГ при наличии показаний к проведению исследования информативность метода на 70% выше при условии соблюдения следующих правил:

Во всех случаях неясных пароксизмальных состояний необходимо проведение ЭЭГ-мониторинга естественного сна;

Ночной, а у детей раннего возраста и дневной ЭЭГ-мониторинг должен проводиться до назначения лечения;

ЭЭГ-мониторинг необходимо сочетать с ЭКГ-мониторингом.

Рутинная методика регистрации, наиболее широко применяемая как в специализированных, так и стационарах общего профиля, подразумевает отведение биоэлектрической активности от скальповых электродов, при котором в электроэнцефалограмме представлена активность основных областей коры мозга. Согласно принятым методическим рекомендациям, ЭЭГ у детей старше 3 лет и взрослых людей осуществляется в течение 20 мин с проведением стандартных функциональных проб («открыть-закрыть глаза», гипервентиляция и фотостимуляция). В силу возрастных особенностей применение подобной методики у новорождённых и детей раннего возраста невозможно.

Методика регистрации электроэнцефалограммы у новорождённых и детей первого года жизни

Основные методические требования к проведению ЭЭГ являются общими для детей и взрослых [Зенков Л.Р., 2002]. Способ расположения электродов на голове ребёнка должен соответствовать Международной схеме отведений [система «10-20»] либо модифицированной международной схеме с уменьшенным количеством электродов. В последнее время, благодаря относительно широкому распространению современных аппаратно-программных комплексов, в педиатрии всё чаще применяют расширенную систему «10-20» с увеличенным числом электродов. Учитывая важность топографического картирования биоэлектрической активности для диагностики и прогноза в неонатологии, такое увеличение количества отводящих электродов представляется вполне оправданным и даже необходимым. При монополярной регистрации в качестве референтного рекомендуется использовать отведение от двух объединённых друг с другом электродов, расположенных на мочках ушей. Не следует применять так называемый усреднённый референтный электрод (average reference). При небольшом количестве активных электродов (при исследовании младенцев) возникает ложное представление о характере пространственного распространения амплитуд ЭЭГ-ритмов. Ещё более неудачным выбором следует признать цефалический референтный электрод С„ который часто используется в исследованиях младенцев из практических соображений. Так как топографический максимум многих диагностически важных компонентов ЭЭГ соответствует расположению электрода С„ то при таком референте топографическое распределение биопотенциалов по конвекситальной поверхности резко изменено или даже извращено . Использование различных схем отведений (цепочкой, поперечное и т.д.) при биполярной регистрации соответствует обычным правилам, изложенным в руководствах по клинической ЭЭГ [Зенков Л.Р., 2001].

Следует подчеркнуть три принципиально важных условия проведения ЭЭГ у детей раннего возраста в диагностических целях:

Заключение должно основываться на регистрации ЭЭГ и полиграфических показателей (электроокулограммы, электрокардиограммы, электромиограммы, дыхания, кожно-гальванической реакции) основных фаз цикла «сон- бодрствование». Информация, полученная в ходе регистрации одного состояния (будь то бодрствование или одна из фаз сна) не даёт права судить об аномалиях ЭЭГ-паттерна.

Оценка ЭЭГ-паттернов в цикле «сон-бодрствование» должна исходить из скорректированного возраста ребёнка (возраст, в свою очередь, должен учитывать срок недоношенности).

По правилам Международной электроэнцефалографической Ассоциации, недопустимо базировать заключение лишь на компьютерной оценке электроэнцефалографии без данных экспертного визуального анализа ЭЭГ-паттерна. Это требование особенно важно для неонатальной ЭЭГ, учитывая отсутствие нормативных данных для ЭЭГ и высокую вероятность низкого качества исходной записи из-за трудностей проведения ЭЭГ у детей раннего возраста.

Семиотика изменений электроэнцефалограммы при патологических состояниях нервной системы у новорождённых и детей раннего возраста

Аномалии на электроэнцефалограмме в периоде новорождённости и в грудном возрасте проявляются следующим образом:

«негативные» симптомы, т.е. отсутствие свойственных возрасту и состоянию ребёнка форм ритмики, фоновые аномалии;

Появление аномальных графоэлементов (грубой пароксизмальной активности, условно-эпилептифрмных элементов ЭЭГ);

Регуляторные изменения (нарушения в цикле «сон-бодрствование»).

Для диагностики судорог ЭЭГ считается основным параклиническим методом. Особенности этой патологии у новорожденных (кратковременность, фрагментарность, атипичность, высокая частота несудорожных пароксизмальных состояний, медикаментозная седация в связи с необходимостью ИВЛ) делают необходимым мониторинг ЭЭГ во избежание гиподиагностики и гипердиагностики судорог, что важно в связи с серьёзностью прогноза. Прогностическая ценность полученных данных высока безотносительно этиологии повреждения, однако наиболее значимы данные, полученные в течении первых 10 дней жизни ребёнка. Известно также, что надёжный прогноз возможен лишь на основе серии регистраций, устойчивость аномалий электроэнцефалограммы при повторном исследовании служит основанием для неблагоприятного прогноза развития. Максимально информативной в плане прогноза развития является первая категория нарушений развития - нарушение фоновой активности, поскольку эти сведения могут изменить оценку тяжести поражения ЦНС ребёнка. Даже в случае неонатальных судорог наличие или отсутствие фоновых нарушений по данным ЭЭГ даёт больше оснований для характеристики прогноза, чем наличие эпилептической активности или пароксизмальных изменений электроэнцефалограммы. Кроме того, ряд пароксизмальных паттернов, расцениваемых как аномальные в более старшем возрасте, являются нормальным компонентом электроэнцефалограммы в неонатальном периоде.

Типологическая классификация паттернов электроэнцефалограммы сна у детей в возрасте 1 мес

Для экспертной оценки электроэнцефалограммы сна у детей в возрасте 1 мес мы предлагаем представленную ниже систему критериев. В основу этой системы положены данные литературы по клинической оценке младенческой электроэнцефалограммы, экспериментальные данные о нормальном и аномальном онтогенетическом формировании биоэлектрической активности мозга человека в структуре цикла сна на первом году жизни, многолетний клинико- экспериментальный опыт сотрудников лаборатории возрастной физиологии НИИ мозга РАМН и Лаборатории возрастной психогенетики ПИ РАО, и результаты комплексного проспективного обследования группы детей различного гестационного возраста, перенёсших перинатальные постгипоксические поражения ЦНС, сотрудниками кафедры неонатологии ФУВ РГМУ.

Критерии экспертной оценки ЭЭГ-паттерна сна.

Структура сна:

Невозможность идентификации 2-х основных фаз сна - активированного и медленноволнового сна. При продолжительной регистрации сна ребёнка (не менее 30 мин) сон представлен однотипным ЭЭГ-паттерном;

Наличие в структуре сна фазы «промежуточного сна», не отвечающего принятым критериям фаз активированного и медленноволнового сна, вклинивающейся между фазами активированного и медленноволнового сна и длится более 1 мин (см. главу 3-4);

Относительная длительность фаз активированного, промежуточного и медленноволнового сна в структуре цикла. Увеличение относительной длительности активированного более 50% и промежуточного сна более 10-20% от длительности полного цикла сна;

Спонтанное прерывание (пробуждение ребёнка) в цикле сна.

ЭЭГ медленноволновой фазы сна.

Физиологические ритмические компоненты.

Дельта-активность.

Депрессия дельта-активности (снижение амплитуды дельта-активности менее 50 мкВ):

А умеренная (30-50 мкВ);

А выраженная (10-20 мкВ);

А грубая (менее 10 мкВ).

Альтернация дельта-активности (периодические снижения и повышения амплитуды синхронизированной дельта- активности с разницей амплитуд более 25%):

А тенденция (разница амплитуд 25-50%);

А выраженная (разница амплитуд 50-75%);

А грубая (по типу паттерна «вспышка-подавление»).

Нарушение топографического распределения дельта-активности по областям коры головного мозга:

А сглаженность топографического распределения (различия в амплитуде дельта-активности между задними и передними отделами коры менее 50% с сохранением амплитудного преобладания в задних областях коры);

А отсутствие зональных различий;

А извращение топографического распределения (максимальная амплитуда дельта-активности в передних отделах полушарий).

Веретёна сна (сигма-ритм).

Отсутствуют рудиментарные сонные веретёна (с локализацией в центрально-париетальных отделах, частотой 1215 Гц, амплитудой 8-10 мкВ, длительностью 0,5-6 сек, часто с межполушарной амплитудно-частотной асимметрией или перетеканием).

Патологические графоэлементы.

Пароксизмальные графоэлементы (имеющие определённое начало и окончание, чётко выделяющиеся из фоновой активности и превосходящие по амплитуде фон не менее чем на 50%. Наиболее частые формы: фронтальные и центральные острые волны, вспышки мультифокальных острых волн, билатерально-синхронные вспышки дельта-тета- волн длительностью 0,5-1,5 сек и более, часто имеющие в составе вспышки острые волны. Обязательно указывается топографическое распределение пароксизмов, амплитудно-частотный состав).

Единичные, слабо выраженная пароксизмальная активность (не более 2-3-х вспышек за 10 мин регистрации спокойного сна, по амплитуде превышающие фоновую активность не более, чем в 2 раза).

Умеренные, средневыраженная пароксизмальная активность (не более 5-6 вспышек за 1 мин регистрации спокойного сна, по амплитуде превышающие фоновую активность в 2 раза и более).

Выраженная пароксизмальная активность (более 5-6 вспышек за 1 мин регистрации спокойного сна, по амплитуде превышающие фоновую активность в 2 раза и более).

Эпилептиформные графоэлементы. Обязательно указывается тип и топографическое распределение эпилептиформных графоэлементов, локальный или генерализованный характер регистрации.

Стойкая амплитудно-частотная асимметрия (различия амплитуд между гомотопическими отведениями в двух полушариях более 25-50%).

Локальная.

Межполушарная.

На основании совокупности данных критериев мы выделили 5 типов общего ЭЭГ-паттерна сна у детей месячного возраста с перинатальными поражениями ЦНС. Эти типы паттернов отражают последовательные градации оценки функционального состояния мозга ребёнка с нарастанием степени тяжести нарушения от первого к пятому типу. При определении тяжести нарушения первоочередное значение имеет степень отклонения общего ЭЭГ-паттерна сна от характеристик, соответствующих нормальному ходу созревания биоэлектрической активности мозга в первый месяц жизни ребёнка. Первый тип ЭЭГ-паттерна («норма») предполагает соответствие функционального состояния мозга ребёнка диапазону нормальных вариаций, свойственных здоровым детям этого возраста. Второй тип («задержка созревания») характеризует задержку становления регуляции функционального состояния сна с сохранением основных характеристик физиологических ритмов, свойственных этому состоянию. Третий тип («нарушение созревания») отражает наличие патологических изменений в электрической активности мозга на фоне сохранного или изменённого формирования механизмов регуляции сна. Четвёртый тип («патология») соответствует патологическим изменениям в электрической активности мозга на фоне грубого нарушения формирования механизмов сна. Пятый тип («угнетение биоэлектрической активности») соответствует самым тяжёлым изменениям функционального состояния ЦНС и представляет собой глубокие нарушения процессов генерации электрической активности мозга (см. табл. 27-12). Использование данной классификации при проведении ЭЭГ у детей различного гестационного возраста, перенёсших перинатальное поражение ЦНС, в скорректированном возрасте 1 мес позволяет с высокой точностью и надёжностью прогнозировать исход их психомоторного развития к концу первого года жизни. Регистрация ЭЭГ-паттерна четвёртого или пятого типов позволяет прогнозировать формирование ДЦП, в то время как первый и второй типы предполагают нормальный уровень психомоторного развития, невзирая на тяжесть перенесённого церебрального поражения.

Показания к обследованию

Проведение ЭЭГ в режиме мониторинга безмедикаментозного сна новорождённому и ребёнку раннего возраста показано для:

Диагностики и дифференциальной диагностики судорожных состояний и пароксизмальных состояний несудорожного генеза;

Оценки соответствия уровня зрелости ЦНС возрасту ребёнка и диагностики задержки развития;

Выяснения степени тяжести повреждения ЦНС (в комплексе клинико-инструментальных методов);

Установления прогноза течения заболевания и возможного исхода повреждения ЦНС;

Учёта терапевтической эффективности и определения длительности медикаментозного лечения.

Следует подчеркнуть отсутствие нозологической специфичности данных ЭЭГ.

Противопоказания к обследованию

Абсолютных противопоказаний к проведению ЭЭГ не существует. У пациентов в критическом состоянии ЭЭГ используют для оценки степени тяжести церебрального повреждения и прогноза. В настоящее время наиболее сложным вопросом в клинической практике остается диагностика смерти мозга.

Согласно Практическим рекомендациям Международной Федерации Клинической Нейрофизиологии (1999), диагностика смерти мозга базируется в основном на клинических критериях (ареактивная кома, утрата стволовых рефлексов, апноэ). Нейрофизиологические исследования - важные дополнительные, подтверждающие методы.

Для установления смерти мозга пациент должен соответствовать следующим критериям:

Утрата всех мозговых функций;

Невозможность восстановления;

Известная этиология комы.

При клиническом обследовании для установления смерти мозга должно быть выявлено отсутствие следующих показателей жизнедеяфтельности:

Зрачкового рефлекса;

Корнеального рефлекса;

Реакции на слуховой и зрительный стимулы;

Окуловестибулярного рефлекса (симптома «кукольных глаз»);

Реакции на калорическую пробу;

Дыхательного напряжения при пробе с апноэ.

Клиницист обязан удостовериться, что отсутствие реактивности не связано с наркотической интоксикацией, метаболическими нарушениями или нервно-мышечной блокадой. Должны быть оценены следующие параметры:

Температура тела не ниже 32,2 °С;

Систолическое АД не менее 80 мм рт.ст.;

Нет токсического уровня препаратов, угнетающих нервную систему;

Нет блокады нервно-мышечной проводимости.

Против наличия нервно-мышечной блокады могут свидетельствовать наличие сухожильных рефлексов, наличие примитивных реакций на ноцицептивные раздражители, или наличие мышечной реакции на электрическую стимуляцию моторных нервов. В рекомендациях по диагностике смерти мозга указывается, что окончательному заключению обязательно предшествует период наблюдения. При этом в начале и в конце периода наблюдения должны быть даны документированные заключения специалистов о клиническом состоянии больного. Если причиной комы является не аноксия, такой период составляет 24 ч. Период наблюдения может быть сокращён при проведении следующих объективных подтверждающих обследований с 12 до 6 ч в случае неаноксической комы, с 24 до 12 ч в случае аноксической комы:

Ангиография;

Радиоизотопное исследование кровотока.

Принятые критерии смерти мозга суммирует табл. 27-13.

В качестве объективного теста, подтверждающего смерть мозга, возможно применить транскраниальную ДГ. Однако в связи с тем, что смерть мозга диагностируется на основании комплекса критериев, специально не оговаривающих использование этой методики, она не может быть использована до того, как её употребление для установления смерти мозга будет частью общепринятой клинической практики.

Смерть мозга не устанавливают у ребёнка в возрасте менее 7 суток жизни. Клинические и электрофизиологические критерии для раннего неонатального периода до настоящего времени не разработаны.

Для детей в возрасте от 7 суток жизни до 2 мес для диагностики смерти мозга необходимо двукратное клиническое обследование и двукратная ЭЭГ с интервалом 48 ч.

Для детей в возрасте от 2 мес до 1 г. необходимо двукратное клиническое обследование и двукратное ЭЭГ- обследование с интервалом в 24 ч.

Для детей старше 1 г. необходимо двукратное обследование с интервалом в 12 ч. без применения подтверждающих тестов. Если проводят единственную ЭЭГ, период наблюдения может составлять 6 ч.

Рекомендуемый монтаж отведений для регистрации электроэнцефалографии при определении смерти мозга приведён в табл. 27-14. Остальные параметры регистрации идентичны таковым у взрослых. Регистрация проводится при калибровке 20 мкВ/см.

Технические стандарты проведения ЭЭГ для диагностики смерти мозга включают следующие рекомендации:

Наложение не менее восьми скальповых электродов, должны быть представлены все области конвекситальной поверхности головы. Обычно это схема «10-20» с уменьшенным количеством электродов. Как минимум, должны быть установлены электроды Fpb Fp2,C3,C3, C4,ObO2,T3,T4.

Используются отведения с большими - не менее 10 см - межэлектродными расстояниями. Это позволяет лучше детектировать низкоамплитудную ЭЭГ-активность. Минимальный монтаж приведён в табл. 27-14.

Межэлектродное сопротивление (импеданс) должно быть не более 10 кОм, но не менее 100 Ом. Низкое подэлектродное сопротивление достигается при использовании специальных гелей. Амплитуда регистрируемой церебральной активности при чрезмерно низком импедансе также может быть крайне низкой.

Чувствительность входов, воспринимающих сигнал, должна быть не менее 2 мкВ/мм при большинстве регистраций.

Используют фильтр низких частот в 1 Гц и фильтр высоких частот 30 Гц.

Используют ЭКГ-мониторинг и мониторинг других физиологических параметров. Мониторинг ЧДД необходим для дифференциации природы медленной активности, выявляемой по данным ЭЭГ и вызванной деятельностью дыхательного центра.

Записывают ЭЭГ-реактивность на слуховую, зрительную и тактильную стимуляцию.

Время регистрации составляет не менее 30 мин, при этом полученная запись должна быть относительно безартефактной.

Проверяют правильность регистрирующей системы путём касания электродов и вызывая появление высокоамплитудных артефактов. Это позволяет убедиться, что плоская кривая не является следствием технических факторов.

Электроэнцефалограмма, переданная специалисту с помощью телекоммуникаций, не может использоваться для подтверждения диагноза смерти мозга.

Запись должна быть проведена высококвалифицированным специалистом.

Приложение

Таблица 27-12. Типологическая классификация электроэнцефалограммы сна в скорректированном возрасте 1 мес у детей с перинатальными постгипоксическими поражениями ЦНС

Таблица 27-14. Монтаж отведений при диагностике смерти мозга

Исследования йенского психиатра Ганса Бергера в 20-е годы в области изучения биопотенциалов мозга имели точно такое же значение как и работы Эйнтховена на рубеже веков, открывшие новую- эпоху в области электрокардиографии. Еще в 1875 г. Кетон заметил, что при деятельности мозга наблюдаются электрические явления. Почти одновременно с ним Данилевский говорил о влия­нии звуковых импульсов на электрические явления в мозгу. И тем -не менее именно Бергер открыл взаимосвязь явлений, нашел зави­симость между деятельностью мозга и электрическими эффектами в нем, разработал методы применения электроэнцефалографии в области диагностики. Кривая, полученная и записанная от непо­врежденного головного мозга, названа им электроэнцефалограм­мой (ЭЭГ).

Электроэнцефалография занимается регистрацией и оценкой биопотенциалов, возникающих при возбуждении мозговых клеток. Поскольку ЭЭГ представляет собой равнодействующую биопотен­циалов многих миллиардов нервных клеток, образующих нервную систему, то оценка далеко не так проста. Чем больше отведений, с помощью которых получают ЭЭ1, тем полнее может быть оценка при сопоставлении многих кривых. Для этого применяют многока­нальные (8-, 12-, 16- и даже 32-канальные) аппараты. Результат обследования будет еще более надежным, если сигналы, получен­ные от многих различных отведений, проанализирует ЭВМ

Вид электроэнцефалограммы

Еще Бергер подметил, что ЭЭГ состоит из.волн с различной амплитудой и частотой. Если пациент спокойно лежит с расслаб­ленными мышцами в среде без раздражений с закрытыми глаза­ми, но не спит, то в ЭЭГ доминирует синусообразная волна, осо­бенно в кривой активного напряжения, отведенной от заднего и бокового участков черепа. Ее называют альфа-ритмом. Характер­ный диапазон ее частот 7,5. 13 Гц и размах от пика до пика (ам­плитуда) составляет 50 мкВ. У отдельных пациентов амплитуда может быть в два раза больше, хотя примерно у 10% людей аль­фа-ритм вообще не наблюдается. Этот ритм исчезает тотчас же, как только пациент откроет глаза. Это явление называют альфа-торможением. Вместо исчезающего альфа-ритма появляются более частые беспорядочные волны, занимающие более широкий спектр частот Альфа-ритм является наиболее характерным признаком ЭЭГ здорового человека, но у многих молодых людей его вообще нет, и это отнюдь не свидетельствует о болезни или об отсутствии восприимчивости организма.

Другая характерная волна ЭЭГ - бета-ритм. Он наблюдает­ся главным образом в сигналах, отведенных от лобовой части че­репа. Бета-ритм имеет более высокую частоту, чем альфа-ритм, но меньшую амплитуду и менее правильную форму кривой. Он прояв­ляется не постоянно, а примерно через секундные отрезки време­ни. Каждый такой период называют бета-веретеном.

С виска пациента можно отвести тета-волну, смешанную с альфа- и бета-ритмами. Полоса частот этого ритма ниже, чем у альфа-ритма. Различают еще гамма- и дельта-волны. Они появ­ляются, как правило, в патологических случаях.

Применение электроэнцефалографии

Особо важную роль она играет при ранней диагностике эпи­лепсии (при определении ее различных типов). Это заболевание может быть вызвано небольшим кровоизлиянием в мозг, повреж­дением мозга. Узел, вызывающий эпилепсию, можно выявить с помощью ЭЭГ. Это имеет большое значение, например, при пла­нировании оперативного вмешательства.

Другая важная область применения электроэнцефалографии - определение наличия и места расположения различных очаговых процессов в мозгу (опухолей, кровоизлияний). Над опухолью мо­жет возникнуть характерное «электрическое молчание», поскольку клетки, вытесненные очаговым процессом, не могут нормально функционировать. Изменения биопотенциалов мозга могут вызы­вать и токсические воздействия.

Было подмечено, что ЭЭГ отражает обеспечение мозга кисло­родом. В этом можно убедиться и на опыте. Если пациент дышит глубже и чаще, чем обычно, возрастает содержание кислорода в крови, поступающей в мозг, в результате меняется и ЭЭГ. Харак­терными изменениями сопровождается и гипоксия мозга. Именно поэтому для контроля за состоянием пациента во время операции можно применять электроэнцефалографию. Такой метод особенно ценен, когда во время операции нельзя прибегнуть к электрокар­диографическому анализу, например при операции на сердце. В та­ких случаях ЭЭГ информирует врача-нарколога о состоянии мозга больного.

В последнее время чаще стали пользоваться ЭЭГ для решения "вопроса о том, наступила или нет биологическая смерть. С рас­пространением методов реанимации, как теперь известно, прекра­щение деятельности сердца (так называемая клиническая смерть) не обязательно означает смерть биологическую. Если ЭЭГ пациен­та, оказавшегося в состоянии клинической смерти, еще дает инфор­мацию, т. е. остановка деятельности мозга еще не наступила (о чем в ЭЭГ свидетельствует «электрическое молчание»), значит есть на­дежда на оживление организма без особых для него последствий. (Установление биологической смерти имеет и важное юридическое значение, например, при пересадке органов, когда надо быстро ре­шить, можно ли уже считать донора мертвым.) При наблюдении за таким пациентом нет нужды в многоканальном клиническом электроэнцефалографе и чаще всего можно вообще отказаться от регистрации. В таких случаях применяют электроэнцефалоскоп, с помощью которого можно визуально наблюдать за мозговой дея­тельностью пациента.

С помощью ЭЭГ можно оценить и глубину сна. Если пациент устал, в ЭЭГ появляются медленные волны с большой амплитудой. Когда пациент засыпает, сразу исчезает альфа-ритм, кривая имеет меньшую амплитуду, становится более вытянутой. Альфа-ритм мо­жет появиться спонтанно или под действием какого-либо внешнего импульса. С увеличением глубины сна на этой растянутой кривой появляются бета-веретена. Если ЭЭГ наблюдается по нескольким отведениям, то, как показывает опыт, бета-веретена появляются не одновременно, подтверждая тем самым, что торможение на от­дельных участках мозга наступает не в одно и то же время. По­этому и получается, что в одних отведениях есть альфа-ритм, а в других наблюдается альфа-торможение. Если сон становится более глубоким, то бета-веретена постепенно пропадают и появляются беспорядочные волны (тета и дельта). Если пациент находится под наркозом и количество усыпляющего вещества не уменьшает­ся, амплитуда ЭКГ будет все меньше и меньше, пока не наступит состояние чрезмерно глубокого сна. При этом на ЭЭГ амплитуды уменьшаются почти до нуля.

Поскольку ЭЭГ фиксирует состояние бодрствования, состоя­ние «мозговой готовности», метод можно успешно использовать для наблюдения за способностью человека концентрировать свое вни­мание на определенных вещах. Например, в самолетах, имеющих большую скорость, в космических кораблях- перед выполнением, важных маневров необходимо, чтобы пилот был максимально вни­мателен. В таких случаях ведется постоянное наблюдение за его ЭЭГ и при ослаблении внимания предупреждают летчика или стан­цию слежения о возможной опасности сна. Разумеется, принимают­ся соответствующие меры (пациента надо освежить, дать ему при­нять медикамент, разбудить его сменщика и т. д.).

Электроды для снятия ЭЭГ

Самым важным для правильного проведения электроэнцефалографического обследования является правильное размещение элек­тродов. Дело в том, что электроэнцефалографический сигнал за­частую имеет амплитуду всего в несколько микровольт (в сред­нем 50 мкВ), а мозговая жидкость, находящаяся между мозговы­ми клетками и электродами, и толстая кость черепа как переход­ное сопротивление ослабляют электрический эффект. Поэтому фор­му и материал электрода надо подбирать такими, чтобы обеспе­чивалось по возможности наименьшее переходное сопротивление и не возникало поляризационного напряжения. При соответствующей конструкции и способе расположения электродов сопротивление между ними можно снизить до 1...2 кОм. Обычно применяют элек­троды из серебра или хлористого серебра в форме кнопки. Элек­троды крепятся к коже головы с помощью резиновых бинтов или электродных шлемов, причем место контакта тщательно обезжири­вается. Волосы, как правило, раздвигают и только в редких слу­чаях ^выстригают. Переходное сопротивление между электродом и кожей можно уменьшить, применяя специальную электродную пас­ту. Поскольку провода к электродам могут воспринимать сущест­венные электрические помехи, следует предъявлять повышенные требования и к входной ступени усилителя. Если входные сопро­тивления в двух ответвлениях дифференциального усилителя не равны, то даже высокий коэффициент усиления его не гарантирует качественных измерений. Следовательно, при установке электродов надо стремиться не только к обеспечению небольших переходных сопротивлений, но и к их равенству. Поэтому у большинства аппа­ратов ЭЭГ имеется устройство, измеряющее сопротивление элек­тродов.

Способы отведений

В электроэнцефалографии обычно применяют три способа отведений (рис. 9). При униполярном (или однополюсном) отведе-дии регистрируется напряжение в отдельных точках относительно общей опорной. В качестве опорной точки можно использовать со­единение двух ушных электродов. В принципе напряжение в этой точке должно быть неизменно, однако на практике наблюдается его колебание. Поэтому могут возникать трудности о выборе соответствующей опорной точки. В определенных случаях целесообраз­но создавать опорную точку, соединяя все точки отведения через суммирующие сопротивления, и считать регистрируемым сигналом разницу напряжении относительно напряжения в этой точке в дан­ный момент. Если же необходимо выявить такую патологическую активность, как острая волна, которая прослеживается только под однои-единственной точкой отведения, то при использо­вании такой опорной точки острая волна появляется только в од­ном отведении или в худшем случае в нескольких. Таким образом можно добиться локализации явления. (Эта система отведе­ний соответствует униполярному

методу, применяемому в электро­кардиографии, когда опорная точка образуется тремя суммирующи­ми сопротивлениями).

При биполярном методе отведений регистрируется разность по­тенциалов между парами точек отведения. Этим способом можно наиболее точно локализовать отдельные вспышки электрической активности мозга. При этом электрод над точкой разряда положи­телен, а потенциал в соседней точке вызывает в ЭЭГ отрицатель­ное отклонение. Врач с натренированным глазом сразу же заме­тит 180-градусное различие фаз сигналов от двух точек. Это яв­ление считают наиболее надежным средством определения поло­жения очага малозаметной локализованной электрической активно­сти мозга.

Электроэнцефалографы

Принципиальная схема прибора аналогична схеме электрокардиографа. Однако поскольку сигналы ЭЭГ почти на два порядка слабее, то усиление электроэнцефалографа должно быть большим. Электроэнцефалографы отличаются от электрокар­диографов и по способу регистрации сигналов. Если в последних в настоящее время вообще не применяют регистра­торов, пишущих с помощью чернил, то у электроэнцефало-графов этот способ наиболее распространен. Причина в том, что с помощью электроэнцефа­лографа даже такой способ регистрации сигналов дает воз­можность фиксировать пере­дачу относительно низких частот. И в то же время этот способ имеет большое пре­имущество перед другими: ре­гистрирующая бумага очень дешева, что очень важно, так как для снятия ЭЭГ пациента приходится использовать лен­ту длиной 40...50 м. Можно, конечно, применять для накоп­ления сигналов магнитную ленту, то это выгодно в слу­чае, если данные ЭЭГ впо­следствии обрабатываются на ЭВМ. Если же создать аппарат для чтения кривой в чернильной записи и введения полученных данных в ЭВМ, то он получился бы весьма громоздким. Да и сам про­цесс отнимал бы много времени, требовал бы больших затрат. С другой стороны, при регистрации сигналов с помощью магнито­фона мы лишаемся возможности контролировать фиксацию во время ее записи непосредственно визуально.

Анализ электроэнцефалограммы

ЭЭГ сама по себе является более сложной кривой, чем ЭКГ, не говоря уже о том, что она требует больше отведений, а реги­страция сигналов длится дольше. Оценка на глаз здесь оставляет желать лучшего, поэтому понятно стремление специалистов сделать анализ ЭЭГ более удобным и точным. Различные анализаторы (в которых могут применяться анализ спектра, интегрирование, диф­ференцирование, образование перекрестной и автокорреляции, опре­деление средних значений и т. д.) дают возможность получать на основании ЭЭГ все более ценную информацию. Например, рис. 13 ясно показывает различие между спектрами ЭЭГ, снятых у паци­ентов с открытыми и закрытыми глазами: при закрытых глазах спектр сдвигается в сторону более высоких частот.

ЭЭГ, полученная при регистра­ции спонтанной биоэлектрической активности, подчас не дает харак­терной картины. Поэтому в электпо-энцефалографии нередко применяют искусственное раздражение и оцени­вают отклик на него. Так, например, под действием световой стимуляции изменяется активность мозга. Харак­терные изменения наблюдаются и при звуковом воздействии. Следова­тельно, приборы для создания свето­вого и звукового раздражения явля­ются важными средствами электро-энцефалографического анализа.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Электроэнцефалография (ЭЭГ - диагностика) - метод исследования функциональной активности мозга, заключается в измерении электропотенциалов клеток головного мозга, которые впоследствии подвергаются компьютерному анализу.

Электроэнцефалография дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей, также существенно помогает в диагностике эпилепсии, опухолевых, ишемических, дегенеративных и воспалительных заболеваний головного мозга. Электроэнцефалография позволяет оценить эффективность проводимого лечения при уже установленном диагнозе.

Метод ЭЭГ перспективен и показателен, что позволяет рассматривать его в области диагностики психических расстройств. Применение математических методов анализа ЭЭГ и внедрение их в практику позволяет автоматизировать и упростить работу врачей. ЭЭГ является составной частью объективных критериев течения исследуемой болезни в общей системе оценок, разработанных для персонального компьютера.

1. Метод электроэнцефалографии

Использование электроэнцефалограммы для изучения функций мозга и целей диагностики основано на знаниях, накопленных при наблюдениях за пациентами с различными поражениями мозга, а также на результатах экспериментальных исследованиях на животных. Весь опыт развития электроэнцефалографии, начиная с первых исследований Ханса Бергера в 1933 г., свидетельствует о том, что определенным электроэнцефалографическим феноменам или паттернам соответствуют определенные состояния мозга и его отдельных систем. Суммарная биоэлектрическая активность, регистрируемая с поверхности головы, характеризует состояние коры головного мозга, как в целом, так и ее отдельных областей, а также функциональное состояние глубинных структур разного уровня.

В основе колебаний потенциалов, регистрируемых с поверхности головы в виде ЭЭГ, лежат изменения внутриклеточных мембранных потенциалов (МП) корковых пирамидных нейронов. При изменении внутриклеточного МП нейрона во внеклеточном пространстве, где расположены глиальные клетки, возникает разность потенциалов - фокальный потенциал. Потенциалы, возникающие во внеклеточном пространстве в популяции нейронов, представляют собой сумму таких отдельных фокальных потенциалов. Суммарные фокальные потенциалы могут быть зарегистрированы с помощью электропроводных датчиков от разных структур мозга, от поверхности коры или с поверхности черепа. Напряжение токов головного мозга составляет порядка 10-5 Вольта. ЭЭГ представляет собой запись суммарной электрической активности клеток полушарий мозга.

1.1 Отведение и запись электроэнцефалограммы

Регистрирующие электроды располагают так, чтобы на многоканальной записи были представлены все основные отделы мозга, обозначаемые начальными буквами их латинских названий. В клинической практике используют две основные системы отведений ЭЭГ: международную систему "10-20" (рис. 1) и модифицированную схему с уменьшенным количеством электродов (рис. 2). При необходимости получения более детальной картины ЭЭГ предпочтительна схема "10-20".

Рис. 1. Международная схема расположения электродов "10-20". Буквенные индексы означают: О - затылочное отведение; Р - теменное отведение; С - центральное отведение; F - лобное отведение; т - височное отведение. Цифровые индексы уточняют положение электрода внутри соответствующей области.

Рис. 2. Схема регистрации ЭЭГ при монополярном отведении (1) с референтным электродом (R) на мочке уха и при биполярных отведениях (2). В системе с уменьшенным количеством отведений буквенные индексы означают: О - затылочное отведение; Р - теменное отведение; С - центральное отведение; F - лобное отведение; Та - переднее височное отведение, Тр - заднее височное отведение. 1: R - напряжение под референтным ушным электродом; О - напряжение под активным электродом, R-O - запись, получаемая при монополярном отведении от правой затылочной области. 2: Тр - напряжение под электродом в области патологического очага; Та - напряжение под электродом, стоящим над нормальной мозговой тканью; Та-Тр, Тр-О и Ta-F - записи, получаемые при биполярном отведении от соответствующих пар электродов

Референтным называют такое отведение, когда на "вход 1" усилителя подаётся потенциал от электрода, стоящего над мозгом, а на "вход 2" - от электрода на удалении от мозга. Электрод, расположенный над мозгом, чаще всего называют активным. Электрод, удалённый от мозговой ткани, носит название референтного.

В качестве такового используют левую (A1) и правую (А2) мочки уха. Активный электрод подсоединяют к "входу 1" усилителя, подача на который отрицательного сдвига потенциала вызывает отклонение регистрирующего пера вверх.

Референтный электрод подключают к "входу 2" . В некоторых случаях в качестве референтного электрода используют отведение от двух закороченных между собой электродов (АА), расположенных на мочках ушей. Поскольку на ЭЭГ регистрируется разность потенциалов между двумя электродами, на положение точки на кривой будут в равной мере, но в противоположном направлении влиять изменения потенциала под каждым из пары электродов. В референтном отведении под активным электродом генерируется переменный потенциал мозга. Под референтным электродом, находящимся вдали от мозга, имеется постоянный потенциал, который не проходит в усилитель переменного тока и не влияет на картину записи.

Разность потенциалов отражает без искажения колебания электрического потенциала, генерируемого мозгом под активным электродом. Однако область головы между активным и референтным электродами составляет часть электрической цепи "усилитель-объект", и наличие на этом участке достаточно интенсивного источника потенциала, расположенного асимметрично относительно электродов, будет существенно отражаться на показаниях. Следовательно, при референтном отведении суждение о локализации источника потенциала не вполне надёжно.

Биполярным называют отведение, при котором на "вход 1" и "вход 2" усилителя подсоединяют электроды, стоящие над мозгом. На положение точки записи ЭЭГ на мониторе в одинаковой мере влияют потенциалы под каждым из пары электродов, и регистрируемая кривая отражает разность потенциалов каждого из электродов.

Поэтому суждение о форме колебания под каждым из них на основе одного биполярного отведения оказывается невозможным. В то же время анализ ЭЭГ, зарегистрированных от нескольких пар электродов в различных комбинациях, позволяет выяснить локализацию источников потенциалов, составляющих компоненты сложной суммарной кривой, получаемой при биполярном отведении.

Например, если в задней височной области присутствует локальный источник медленных колебаний (Тр на рис. 2) , при подсоединении к клеммам усилителя переднего и заднего височных электродов (Та, Тр) получается запись, содержащая медленную составляющую, соответствующую медленной активности в задней височной области (Тр) , с наложенными на неё более быстрыми колебаниями, генерируемыми нормальным мозговым веществом передней височной области (Та).

Для выяснения вопроса о том, какой же электрод регистрирует эту медленную составляющую, на двух дополнительных каналах коммутированы пары электродов, в каждой из которых один представлен электродом из первоначальной пары, то есть Та или Тр, а второй соответствует какому-либо не височному отведению, например F и О.

Понятно, что во вновь образуемой паре (Тр-О), включающей задний височный электрод Тр, находящийся над патологически изменённым мозговым веществом, опять будет присутствовать медленная составляющая. В паре, на входы которой подана активность от двух электродов, стоящих над относительно интактным мозгом (Та-F), будет регистрироваться нормальная ЭЭГ. Таким образом, в случае локального патологического коркового фокуса подключение электрода, стоящего над этим фокусом, в паре с любым другим приводит к появлению патологической составляющей на соответствующих каналах ЭЭГ. Это и позволяет определить локализацию источника патологических колебаний.

Дополнительный критерий определения локализации источника интересующего потенциала на ЭЭГ - феномен извращения фазы колебаний.

Рис. 3. Фазовое соотношение записей при различной локализации источника потенциала: 1, 2, 3 - электроды; А, Б - каналы электроэнцефалографа; 1 - источник регистрируемой разности потенциалов находится под электродом 2 (записи по каналам А и Б в противофазе); II - источник регистрируемой разности потенциалов находится под электродом I (записи синфазны)

Стрелки указывают направление тока в цепях каналов, определяющее соответствующие направления отклонения кривой на мониторе.

Если подсоединить на входы двух каналов электроэнцефалографа три электрода следующим образом (рис. 3): электрод 1 - к "входу 1 " , электрод 3 - к "входу 2" усилителя Б, а электрод 2 - одновременно к "входу 2" усилителя А и "входу 1" усилителя Б; предположить, что под электродом 2 происходит положительное смещение электрического потенциала по отношению к потенциалу остальных отделов мозга (обозначено знаком "+") , то очевидно, что электрический ток, обусловленный этим смещением потенциала, будет иметь противоположное направление в цепях усилителей А и Б, что отразится в противоположно направленных смещениях разности потенциалов - противофазах - на соответствующих записях ЭЭГ. Таким образом, электрические колебания под электродом 2 в записях по каналам А и Б будут представлены кривыми, имеющими одинаковые частоты, амплитуды и форму, но противоположными по фазе. При коммутации электродов по нескольким каналам электроэнцефалографа в виде цепочки противофазные колебания исследуемого потенциала будут регистрироваться по тем двум каналам, к разноимённым входам которых подключён один общий электрод, стоящий над источником этого потенциала.

1.2 Электроэнцефалограмма. Ритмы

Характер ЭЭГ определяется функциональным состоянием нервной ткани, а также протекающими в ней обменными процессами. Нарушение кровоснабжения приводит к подавлению биоэлектрической активности коры больших полушарий. Важной особенностью ЭЭГ является ее спонтанный характер и автономность. Электрическая активность мозга может быть зафиксирована не только в период бодрствования, но и во время сна. Даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина ритмических процессов (волн ЭЭГ). В электроэнцефалографии различают четыре основных диапазона: альфа-, бета-, гамма - и тета - волны (рис. 4).

Рис. 4. Волновые процессы ЭЭГ

Существование характерных ритмических процессов определяется спонтанной электрической активностью мозга, которая обусловлена суммарной активностью отдельных нейронов. Ритмы электроэнцефалограммы отличаются друг от друга по длительности, амплитуде и форме. Основные компоненты ЭЭГ здорового человека приведены в таблице 1. Разбиение на группы является более или менее произвольным, оно не соответствует каким-либо физиологическим категориям.

Таблица 1 - Основные компоненты электроэнцефалограммы

· Альфа(б) -ритм: частота 8-13 Гц, амплитуда до 100 мкВ. Регистрируется у 85-95% здоровых взрослых. Лучше всего выражен в затылочных отделах. Наибольшую амплитуду б-ритм имеет в состоянии спокойного расслабленного бодрствования при закрытых глазах. Помимо изменений, связанных с функциональным состоянием мозга, в большинстве случаев наблюдают спонтанные изменения амплитуды б-ритма, выражающиеся в чередующемся нарастании и снижении с образованием характерных "Веретён", продолжительностью 2-8 с. При повышении уровня функциональной активности мозга (напряжённое внимание, страх) амплитуда б-ритма уменьшается. На ЭЭГ появляется высокочастотная низко амплитудная нерегулярная активность, отражающая десинхронизацию активности нейронов. При кратковременном, внезапном внешнем раздражении (особенно вспышке света) эта десинхронизация возникает резко, и в случае если раздражение не носит эмоциогенного характера, достаточно быстро (через 0,5-2 с) восстанавливается б-ритм. Этот феномен называется "реакция активации", "ориентировочная реакция", "реакция угасания б-ритма", "реакция десинхронизации".

· Бета(в)-ритм: частота 14-40 Гц, амплитуда до 25 мкВ. Лучше всего в-ритм регистрируется в области центральных извилин, однако распространяется и на задние центральные и лобные извилины. В норме он выражен весьма слабо и в большинстве случаев имеет амплитуду 5-15 мкВ. в-Ритм связан с соматическими сенсорными и двигательными корковыми механизмами и даёт реакцию угасания на двигательную активацию или тактильную стимуляцию. Активность с частотой 40-70 Гц и амплитудой 5-7 мкВ иногда называют г-ритмом, клинического значения он не имеет.

· Мю(м) -ритм: частота 8-13 Гц, амплитуда до 50 мкВ. Параметры м-ритма аналогичны таковым нормального б-ритма, но м-ритм отличается от последнего физиологическими свойствами и топографией. Визуально м-ритм наблюдают только у 5-15% испытуемых в роландической области. Амплитуда м-ритма (в редких случаях) нарастает при двигательной активации или соматосенсорной стимуляции. При рутинном анализе м-ритм клинического значения не имеет.

· Тета(И) -активность: частота 4-7 Гц, амплитуда патологической И-активности?40 мкВ и чаще всего превышает амплитуду нормальных ритмов мозга, достигая при некоторых патологических состояниях 300 мкВ и более.

· Дельта (д) -активность: частота 0,5-3 Гц, амплитуда такая же, как у И-активности. И- и д-колебания могут в небольшом количестве присутствовать на ЭЭГ взрослого бодрствующего человека и в норме, но их амплитуда при этом не превышает таковую б-ритма. Патологической считают ЭЭГ, содержащую и- и д-колебания амплитудой?40 мкВ и занимающие более 15% общего времени регистрации.

Эпилептиформная активность - феномены, типично наблюдаемые на ЭЭГ больных эпилепсией. Они возникают в результате высокосинхронизованных пароксизмальных деполяризационных сдвигов в больших популяциях нейронов, сопровождающихся генерацией потенциалов действия. В результате этого возникают высокоамплитудные острой формы потенциалы, имеющие соответствующие названия.

· Спайк (англ. spike - остриё, пик) - негативный потенциал острой формы, длительностью менее 70 мс, амплитудой?50 мкВ (иногда до сотен или даже тысяч мкВ).

· Острая волна отличается от спайка растянутостью во времени: её длительность 70-200 мс.

· Острые волны и спайки могут комбинироваться с медленными волнами, образуя стереотипные комплексы. Спайк-медленная волна - комплекс из спайка и медленной волны. Частота комплексов спайк-медленная волна составляет 2,5-6 Гц, а период, соответственно, - 160-250 мс. Острая-медленная волна комплекс из острой волны и следующей за ней медленной волны, период комплекса 500-1300 мс (рис. 5).

Важная характеристика спайков и острых волн - их внезапное появление и исчезновение, и чёткое отличие от фоновой активности, которую они превышают по амплитуде. Острые феномены с соответствующими параметрами, нечётко отличающиеся от фоновой активности, не обозначаются как острые волны или спайки.

Рис. 5 . Основные типы эпилептиформной активности: 1- спайки; 2 - острые волны; 3 - острые волны в Р-диапазоне; 4 - спайк-медленная волна; 5 - полиспайк-медленная волна; 6 - острая-медленная волна. Значение калибровочного сигнала для "4" - 100 мкВ, для остальных записей - 50 мкВ.

Вспышка - термин, обозначающий группу волн с внезапным возникновением и исчезновением, чётко отличающихся от фоновой активности частотой, формой и/или амплитудой (рис. 6).

Рис. 6. Вспышки и разряды: 1 - вспышки б-волн высокой амплитуды; 2 - вспышки в-волн высокой амплитуды; 3 - вспышки (разряды) острых волн; 4 - вспышки полифазных колебаний; 5 - вспышки д-волн; 6 - вспышки и-волн; 7 - вспышки (разряды) комплексов спайк-медленная волна

· Разряд - вспышка эпилептиформной активности.

· Паттерн эпилептического припадка - разряд эпилептиформной активности, типично совпадающей с клиническим эпилептическим приступом.

2. Электроэнцефалография при эпилепсии

Эпилепсия - заболевание, проявляющееся двумя и более эпилептическими приступами (припадками). Эпилептический приступ - короткое, обычно не спровоцированное стереотипное нарушение сознания, поведения, эмоций, моторных или сенсорных функций, которое даже по клиническим проявлениям можно связать с разрядом избыточного количества нейронов в коре мозга. Определение эпилептического припадка через понятие разряда нейронов определяет важнейшее значение ЭЭГ в эпилептологии.

Уточнение формы эпилепсии (более 50 вариантов) включает обязательным компонентом описание характерной для данной формы картины ЭЭГ. Ценность ЭЭГ определяется тем, что эпилептические разряды, а, следовательно, и эпилептиформную активность, на ЭЭГ наблюдают и вне эпилептического приступа.

Надёжными признаками эпилепсии являются разряды эпилептиформной активности и паттерны эпилептического припадка. Кроме того, характерны высокоамплитудные (более 100-150 мкВ) вспышки б-, И-, и д-активности, однако сами по себе они не могут считаться доказательством наличия эпилепсии и оцениваются в контексте клинической картины. Помимо диагноза эпилепсии, ЭЭГ играет важную роль в определении формы эпилептического заболевания, от чего зависит прогноз и выбор препарата. ЭЭГ позволяет подобрать дозу препарата по оценке уменьшения эпилептиформной активности и предсказать побочные эффекты по появлению дополнительной патологической активности.

Для выявления эпилептиформной активности на ЭЭГ используют световую ритмическую стимуляцию (в основном при фото генных припадках), гипервентиляцию или другие воздействия, исходя из сведений о провоцирующих приступы факторах. Долгосрочная регистрация, особенно во время сна, способствует выявлению эпилептиформных разрядов и паттернов эпилептического припадка.

Провокации эпилептиформных разрядов на ЭЭГ или самого припадка способствует депривация сна. Эпилептиформная активность подтверждает диагноз эпилепсии, однако возможна и при других состояниях, в то же время у части больных эпилепсией зарегистрировать её не удаётся.

Долгосрочная регистрация электроэнцефалограммы и ЭЭГ-видеомониторинг, как и эпилептические припадки, эпилептиформная активность на ЭЭГ регистрируется не постоянно. При некоторых формах эпилептических расстройств она наблюдается только во время сна, иногда провоцируется определёнными жизненными ситуациями или формами активности пациента. Следовательно, надёжность диагностики эпилепсии прямо зависит от возможности длительной регистрации ЭЭГ в условиях достаточно свободного поведения обследуемого. Для этой цели разработаны специальные портативные системы долгосрочной (12-24 ч и более) записи ЭЭГ в условиях, приближенных к обычной жизнедеятельности.

Регистрирующая система состоит из эластичной шапочки с вмонтированными в неё электродами специальной конструкции, позволяющими долговременно получать качественное отведение ЭЭГ. Отводимая электрическая активность мозга усиливается, оцифровывается и регистрируется на флеш-картах рекордером размером с портсигар, помещающимся в удобной сумке на пациенте. Пациент может выполнять обычные домашние действия. По завершении записи информация с флеш-карты в лаборатории переводится в компьютерную систему регистрации, просмотра, анализа, хранения и распечатки электроэнцефалографических данных и обрабатывается как обычная ЭЭГ. Наиболее надёжную информацию даёт ЭЭГ -видеомониторинг одновременная регистрация ЭЭГ и видеозаписи пациента во время при ступа. Использование этих методов требуется при диагностике эпилепсии, когда рутинная ЭЭГ не выявляет эпилептиформной активности, а также при определении формы эпилепсии и типа эпилептического припадка, для дифференциальной диагностики эпилептических и неэпилептических приступов, уточнения целей операции при хирургическом лечении, диагноза эпилептических непароксизмальных расстройств, связанных с эпилептиформной активностью во сне, контроля правильности выбора и дозы препарата, побочных эффектов терапии, надёжности ремиссии.

2.1. Характеристики электроэнцефалограммы при наиболее распространённых формах эпилепсии и эпилептических синдромов

· Доброкачественная эпилепсия детского возраста с центро-темпоральными спайками (доброкачественная роландическая эпилепсия).

Рис. 7. ЭЭГ пациента 6 лет с идиопатической детской эпилепсией с центро-темпоральными спайками

Видны регулярные комплексы острая-медленная волна амплитудой до 240 мкВ в правой центральной (С4) и передневисочной области (Т4), формирующие извращение фазы в соответствующих отведениях, свидетельствующее о генерации их диполем в нижних отделах прецентральной извилины на границе с верхней височной.

Вне приступа: фокальные спайки, острые волны и/или комплексы спайк-медленная волна в одном полушарии (40-50%) или в двух с односторонним преобладанием в центральных и средневисочных отведениях, формирующие противофазы над роландической и височной областью (рис. 7).

Иногда эпилептиформная активность во время бодрствования отсутствует, но появляется во время сна.

Во время приступа: фокальный эпилептический разряд в центральных и средневисочных отведениях в виде высокоамплитудных спай ков и острых волн, комбинирующихся с медленными волнами, с возможным распространением за пределы начальной локализации.

· Доброкачественная затылочная эпилепсия детского возраста с ранним началом (форма Панайотопулоса).

Вне приступа: у 90% пациентов наблюдают в основном мультифокальные высоко или низкоамплитудные комплексы острая-медленная волна, нередко билатерально-синхронные генерализованные разряды. В двух третях случаев наблюдают затылочные спайки, в трети случаев - экстраокципитальные.

Комплексы возникают сериями при закрывании глаз.

Отмечают блокирование эпилептиформной активности открыванием глаз. Эпилептиформная активность на ЭЭГ и иногда приступы провоцируются фото стимуляцией.

Во время приступа: эпилептический разряд в виде высокоамплитудных спайков и острых волн, комбинирующихся с медленными волнами, в одном или обоих затылочных и заднетеменных отведениях, обычно с распространением за пределы начальной локализации.

Идиапатические генерализованные эпилепсии. Паттерны ЭЭГ, характерные для детской и юношеской идиопатических эпилепсий с

· абсансами, а также для идиопатической юношеской миоклонической эпилепсии, приведены выше.

Характеристики ЭЭГ при первично генерализованной идиопатической эпилепсии с генерализованными тонико-клоническими приступами следующие.

Вне приступа: иногда в пределах нормы, но обычно с умеренными или выраженными изменениями с И-, д-волнами, вспышками билатеральносинхронных или асимметричных комплексов спайк-медленная волна, спайков, острых волн.

Во время приступа: генерализованный разряд в виде ритмической активности 10 Гц, постепенно нарастающей по амплитуде и уменьшающейся по частоте в клонической фазе, острые волны 8-16 Гц, комплексы спайк-медленная волна и полиспайк-медленная волна, группы высокоамплитудных И- и д-волн, нерегулярных, асимметричных, в тонической фазе И- и д-активность, завершающаяся иногда периодами отсутствия активности или низкоамплитудной медленной активности.

· Симптоматические фокальные эпилепсии: характерные эпилептиформные фокальные разряды наблюдают менее регулярно, чем при идиопатических. Даже припадки могут проявляться не типичной эпилептиформной активностью, а вспышками медленных волн или даже десинхронизацией и связанным с припадком уплощением ЭЭГ.

При лимбических (гиппокампальных) височных эпилепсиях в межприступный период изменения могут отсутствовать. Обычно наблюдают фокальные комплексы острая-медленная волна в височных отведениях, иногда билатерально-синхронные с односторонним амплитудным преобладанием (рис. 8.). Во время приступа - вспышки высокоамплитудных ритмичных "крутых" медленных волн, или острых волн, или комплексов острая-медленная волна в височных отведениях с распространением на лобные и задние. В начале (иногда во время) припадка может наблюдаться одностороннее уплощение ЭЭГ. При латерально-височных эпилепсиях со слуховыми и реже зрительными иллюзиями, галлюцинациями и сноподобными состояниями, нарушениями речи и ориентации эпилептиформная активность на ЭЭГ наблюдается чаще. Разряды локализуются в средне- и задневисочных отведениях.

При бессудорожных височных приступах, протекающих по типу автоматизмов, возможна картина эпилептического разряда в виде ритмичной первично- или вторично-генерализованной высокоамплитудной И-активности без острых феноменов, и в редких случаях - в виде диффузной десинхронизации, проявляющейся полиморфной активностью амплитудой меньше 25 мкВ.

Рис. 8. Височно-долевая эпилепсия у больного 28 лет с комплексными парциальными приступами

Билатерально-синхронные комплексы острая-медленная волна в передних отделах височной области с амплитудным преобладанием справа (электроды F8 и Т4), свидетельствуют о локализации источника патологической активности в передних медиобазальных отделах правой височной доли.

ЭЭГ при лобнодолевых эпилепсиях в межприпадочном периоде в двух третях случаев фокальной патологии не выявляет. При наличии эпилептиформных колебаний они регистрируются в лобных отведениях с одной или с двух сторон, наблюдаются билатерально-синхронные комплексы спайк-медленная волна, часто с латеральным преобладанием в лобных отделах. Во время припадка могут наблюдаться билатерально-синхронные разряды спайк-медленная волна или высокоамплитудные регулярные И- или д-волны, преимущественно в лобных и/или височных отведениях, иногда внезапная диффузная десинхронизация. При орбитофронтальных фокусах трёхмерная локализация выявляет соответственное расположение источников начальных острых волн паттерна эпилептического припадка.

2.2 Интерпретация результатов

Анализ ЭЭГ проводят в ходе записи и окончательно по её завершении. Во время записи оценивают наличие артефактов (наводка полей сетевого тока, механические артефакты движения электродов, электромиограмма, электрокардиограмма и др.), принимают меры к их устранению. Проводят оценку частоты и амплитуды ЭЭГ, выделяют характерные графоэлементы, определяют их пространственное и временное распределение. Завершают анализ физиологической и патофизиологической интерпретацией результатов и формулированием диагностического заключения с клинико-электроэнцефалографической корреляцией.

Рис. 9. Фотопароксизмальный ответ на ЭЭГ при эпилепсии с генерализованными приступами

Фоновая ЭЭГ в пределах нормы. При нарастающей по частоте от 6 до 25 Гц световой ритмической стимуляции наблюдается увеличение амплитуды ответов на частоте 20 Гц с развитием генерализованных разрядов спайков, острых волн и комплексов спайк-медленная волна. d - правое полушарие; s - левое полушарие.

Основной медицинский документ по ЭЭГ - клинико-электроэнцефалографическое заключение, написанное специалистом на основе анализа "сырой" ЭЭГ.

Заключение по ЭЭГ должно быть сформулировано в соответствии с определёнными правилами и состоять из трёх частей:

1) описание основных типов активности и графоэлементов;

2) резюме описания и его патофизиологическая интерпретация;

3) корреляция результатов предыдущих двух частей с клиническими данными.

Базовый описательный термин в ЭЭГ - "активность", определяющая любую последовательность волн (б-активность, активность острых волн и др.).

· Частота определяется количеством колебаний в секунду; её записывают соответствующим числом и выражают в герцах (Гц). В описании приводят среднюю частоту оцениваемой активности. Обычно берут 4-5 отрезков ЭЭГ длительностью 1 с и высчитывают количество волн на каждом из них (рис. 10).

· Амплитуда - размах колебаний электрического потенциала на ЭЭГ; измеряют от пика предшествующей волны до пика последующей волны в противоположной фазе, выражают в микровольтах (мкВ). Для измерения амплитуды используют калибровочный сигнал. Так, если калибровочный сигнал, соответствующий напряжению 50 мкВ, имеет на записи высоту 10 мм, то, соответственно, 1 мм отклонения пера будет означать 5 мкВ. Для характеристики амплитуды активности в описании ЭЭГ принимают наиболее характерно встречающиеся максимальные её значения, исключая выскакивающие.

· Фаза определяет текущее состояние процесса и указывает направление вектора его изменений. Некоторые феномены на ЭЭГ оценивают количеством фаз, которые они содержат. Монофазным называется колебание в одном направлении от изоэлектрической линии с возвратом к исходному уровню, двухфазным - такое колебание, когда после завершения одной фазы кривая переходит исходный уровень, отклоняется в противоположном направлении и возвращается к изоэлектрической линии. Полифазными называют колебания, содержащие три фазы и более. в более узком смысле термином "полифазная волна" определяют последовательность б- и медленной (обычно д) волны.

Рис. 10. Измерение частоты (1) и амплитуды (II) на ЭЭГ

Частота измеряется как количество волн в единицу времени (1 с). А - амплитуда.

Заключение

электроэнцефалография эпилептиформный мозговой

С помощью ЭЭГ получают информацию о функциональном состоянии мозга при разных уровнях сознания пациента. Достоинством этого метода являются его безвредность, безболезненность, неинвазивность.

Электроэнцефалография нашла широкое применение в неврологической клинике. Особенно значимы данные ЭЭГ в диагностике эпилепсии, возможна их определенная роль в распознавании опухолей внутричерепной локализации, сосудистых, воспалительных, дегенеративных заболеваний головного мозга, коматозных состояний. ЭЭГ с применением фотостимуляции или стимуляции звуком может помочь отдифференцировать истинные и истерические расстройства зрения и слуха или симуляцию таких расстройств. ЭЭГ может быть использована при мониторном наблюдении за больным. Отсутствие на ЭЭГ признаков биоэлектрической активности головного мозга является одним из важнейших критериев его смерти.

ЭЭГ проста в использовании, дешева и не связана с воздействием на испытуемого, т.е. неинвазивна. ЭЭГ может быть зарегистрирована около кровати пациента и использоваться для контроля стадии эпилепсии, длительного мониторинга мозговой активности.

Но имеется еще одно, не такое очевидное, но очень ценное преимущество ЭЭГ. Фактически, ПЭТ и фМРТ основаны на измерении вторичных метаболических изменений в ткани мозга, а не первичных (то есть электрических процессов в нервных клетках). ЭЭГ может показать один из основных параметров работы нервной системы - свойство ритмичности, которое отражает согласованность работы разных структур мозга. Следовательно, при записи электрической (а также магнитной) энцефалограммы, нейрофизиолог имеет доступ к фактическим механизмам обработки информации мозга. Это помогает обнаружить схему процессов, задействованных мозгом, показывая не только «где», но и «как» информация обработана в мозге. Именно эта возможность делает ЭЭГ уникальным и, безусловно, ценным методом диагностики.

Электроэнцефалографические обследования позволяют раскрыть, как человеческий мозг использует свои функциональные резервы.

Список литературы

1. Зенков, Л.Р.Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей - 3-е изд. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. - 368с.

2. Чебаненко А.П., Учебное пособие для студентов физического факультета отделения "Медицинская физика", Прикладная термо- и электродинамика в медицине - Одесса.- 2008. - 91с.

3. Кратин Ю.Г., Гусельников, В.Н. Техника и методы электроэнцефалографии. - Л.: Наука, 1971, с. 71.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Начало изучения электрических процессов мозга Д. Реймоном, открывшим его электрогенные свойства. Электроэнцефалография как современный неинвазивный метод исследования функционального состояния головного мозга путем регистрации биоэлектрической активности.

презентация , добавлен 05.09.2016


Исследование функционального состояния центральной нервной системы методом электроэнцефалографии. Формирование протокола обследования. Картирование электрической активности мозга. Исследование мозгового и периферического кровообращения методом реографии.

курсовая работа , добавлен 12.02.2016


Понятие и принципы электроэнцефалография (ЭЭГ). Возможности использования ЭЭГ в изучении адаптационных процессов человека. Индивидуально-типологические особенности регуляторных процессов ЦНС у лиц с начальными признаками нейроциркуляторной дистонии.

презентация , добавлен 14.11.2016


Оценка функционального состояния мозга новорожденных детей из групп риска. Графоэлементы неонатальной электроэнцефалографии, нормативный и патологический онтогенез. Развитие и исход паттернов: вспышка-подавление, тета, дельта-"щетки", пароксизмы.

статья , добавлен 18.08.2017


Общие представления об эпилепсии: описание болезни в медицине, особенности личности больного. Нейропсихология детского возраста. Когнитивные нарушения у детей, больных эпилепсией. Нарушение опосредствованной памяти и мотивационного компонента у больных.

курсовая работа , добавлен 13.07.2012


Сущностные характеристики нейрональной активности и исследование активности нейронов головного мозга. Анализ электроэнцефалографии, которая занимается оценкой биопотенциалов, возникающих при возбуждении мозговых клеток. Процесс магнитоэнцефалографии.

контрольная работа , добавлен 25.09.2011


Оценка активности киллерных лимфоцитов. Определение функциональной активности фагоцитов, концентрации иммуноглобулинов, компонентов комплемента. Иммунологические методы, основанные на реакции антиген-антитело. Области использования иммунодиагностики.

учебное пособие , добавлен 12.04.2014


Этиология, патогенез и лечение панкреонекроза. Нейтрофилы: жизненный цикл, морфология, функции, метаболизм. Биолюминесцентный метод определения активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ в нейтрофилах. Активность лактатдегидрогеназы нейтрофилов крови.

курсовая работа , добавлен 08.06.2014


Характеристика методов исследования механической активности сердца - апекскардиографии, баллистокардиографии, рентгенокимографии и эхокардиографии. Их основное значение, точность измерения и особенности применения. Принцип и режимы работы УЗ прибора.

презентация , добавлен 13.12.2013


Патофизиологические особенности, у нейрохирургических больных и больных с черепно-мозговой травмой. Нарушение кровообращения в головном мозге. Терапевтические аспекты в инфузионной терапии. Особенности питания больных с черепно-мозговой травмой.

Цель:

· Умение регистрации электроэнцефалограммы и принципы анализа.

· Изучении внешнего электрического поля мозга при помощи ЭЭГ.

· Значение для генеза ЭЭГ взаимосвязи электрической активности пирамидных нейронов.

Основные вопросы темы:

1.Какие методы используется для регистраций ЭЭГ?

2.Основные типы электрической активности пирамидных нейронов.

3.Какие современные модели используется в ЭЭГ?

4.Какое значение имеет взаимосвязь электрической активности пирамидных нейронов.

5.Какое важное условие генеза ЭЭГ?

Методы обучения и преподования: Работа группах

Краткое содержание по теме

Исследование рабочих свойств центральной нервной системы производится при помощи специальных нейрофизиологических методов. Одним из основных является электроэнцефалография , позволяющая регистрировать суммарную активность нейронов коры головного мозга, представляющую собой колебательный процесс в частотном диапазоне в основном от 1 до 30-40 колебаний в секунду и регулирующуюся глубинными мозговыми структурами. Таким образом, по картине активности коры головного мозга возможно оценить и ее самое, и степень подкорковых влияний на процесс ее формирования.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) (электро- + др.-греч. ενκεφαλος - "головной мозг" + γραφω - "пишу", изображать) - раздел электрофизиологии, изучающий закономерности суммарной электрической активности мозга, отводимой с поверхности кожи головы, а также метод записи таких потенциалов. Электроэнцефалография дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей. Запись ЭЭГ широко применяется в диагностической и лечебной работе (особенно часто при эпилепсии), в анестезиологии, а также при изучении деятельности мозга, связанной с реализацией таких функций, как восприятие, память, адаптация и т. д. Регистрация ЭЭГ осуществляется с помощью новейшего 32-канального электроэнцефалографа «Нейрон-Спектр-5» (рис-1). Многоканальная запись ЭЭГ позволяет одновременно регистрировать электрическую активность всей поверхности мозга, что дает возможность проводить самые тонкие исследования.

Достоинствами метода электроэнцефалографии являются объективность, воз-можность непосредственной регистрации показателей функционального состояния мозга, количественной оценки получаемых результатов, наблюдения в динамике. Большое преимущество этого метода состоит в том, что он не связан с вмешатель-ством в организм обследуемого.

Метод ЭЭГ является наиболее адекватным для изучения нейрофизиологиче-ских основ психической деятельности, оценки зрелости центральной нервной системы и общего функционального состояния мозга. Когерентный анализ ЭЭГ позволяет оценить степень согласованности электрической активности в разных точках головного мозга, что даёт возможность исследования особенностей функционирования мозга как единого целого.

ЭЭГ является клиническим методом исследования, позволяющим диагности-ровать эпилепсию, выявить возможные дегенеративные, опухолевые поражения головного мозга, установить их локализацию (рис.2).

Начало изучению электрических процессов мозга было положено Д. Реймоном в 1849 году, который показал, что мозг, также как нерв и мышца, обладает электрогенными свойствами. Начало электроэнцефалографическим исследованиям положил В. В. Правдич-Неминский, опубликовав 1913 году первую электроэнцефалограмму записанную с мозга собаки. В своих исследованиях он использовал струнный гальванометр. Так же Правдич-Неминский вводит термин электроцереброграмма.

Рис. 1.

Первая запись ЭЭГ человека получена австрийским психиатром Гансом Бергером в 1928 году. Он же предложил запись биотоков мозга называть «электроэнцефалограмма». Работы Бергера, а также сам метод энцефалографии получили широкое признание лишь после того как в мае 1934 года Эдриан и Мэттьюс впервые убедительно продемонстрировали «ритм Бергера» на собрании Физиологического общества в Кембридже.

Регистрация ЭЭГ производится специальными электродами (наиболее распространенные мостиковые, чашечковые и игольчатые). В настоящее время чаще всего используется расположение электродов по международным системам «10-20 %» или «10-10 %». Каждый электрод подключен к усилителю. Для записи ЭЭГ может использоваться или бумажная лента или сигнал может преобразовываться с помощью АЦП и записываться в файл на компьютере. Наиболее распространена запись с частотой дискретизации 250 Гц. Запись потенциалов с каждого электрода осуществляется относительно нулевого потенциала референта, за который принимается мочка уха, или кончик носа. В настоящее время получают все большее распространение перерасчет потенциала относительно взвешенного среднего референта, за который принимается все каналы с определенными весовыми коэффициентами. При таком расчете возможные артефакты локализуются, а влияние соседних отведений друг на друга уменьшается.

Рис. 2.

Показания для ЭЭГ:

• черепно-мозговые травмы - для оценки функционального состояния мозга и судорожной готовности;
• проведение ЭЭГ в динамике для оценки эффективности противосудорожной терапии;
• синдром вегетативной дисфункции с паническими вегетативными пароксизмами;
• дифференциальная диагностика тсинкопальных состояний с целью исключения эпилептической активности.

В зависимости от частоты колебаний выделяется несколько ритмических рисунков электрической активности мозга – ритмов. Так, альфа–ритм, в большинстве случаев наиболее широко представленный в электроэнцефалограмме взрослого человека, имеет частотный диапазон от 8 до 13 колебаний в секунду и тесно связан в своем происхождении с системой зрительного восприятия. Поэтому он наиболее отчетлив он при закрытых глазах, то есть в состоянии ее максимального покоя, и лучше всего выражен в затылочных отделах, то есть там, где располагается высший отдел анализа зрительной информации. Наиболее высокочастотная часть электрической активности мозга, превышающая рамки альфа–ритма по частоте, именуется бета-активностью. Амплитуда ее, как правило, невысока и выражена она в противовес альфа-ритму, больше лобной и височной проекциях. Эта высокочастотная активность чаще всего рассматривается как признак активной работы многочисленных ансамблей нервных клеток. Альфа и бета активностью оканчивается ряд ритмических рисунков, характерных для взрослого человека в состоянии покоя, однако выделяются еще два варианта мозговой активности – тета и дельта. Тета-диапазон – более медленный в сравнении с альфа, от 7 до 5 колебаний в секунду. Дельта-волна еще медленнее, в секундном отрезке записи она может уместиться лишь 1-4 раза. Для такого рода медленной активности в состоянии бодрствования имеется в медицинской практике синоним – патологическая, то есть связанная с патологией, или – заболеванием, мозга. Ритмический рисунок мозговой активности существенно меняется с возрастом. Так, со второго полугодия сначала появляется, а затем постепенно начинает преобладать в картине активности альфа-ритм. Интересные метаморфозы происходят с медленной активностью. Патологической она считается только для взрослых в состоянии бодрствования. У детей наличие медленных волн в электроэнцефалограмме является нормальным, а вот представленность их отчетливо уменьшается с возрастомю. Большинство имеющихся экспериментальных данных говорит о том, что генез ЭЭГ определяется в основном электрической активностью коры больших полушарий головного мозга, а на уровне клеток – активностью ее пирамидных нейронов. У пирамидных нейронов выделяют два типа электрической активности. Импульсный разряд (потенциал действия) с длительностью около 1 мс и более медленное (градуальное ) колебание мембранного потенциала – тормозные и возбуждающие постсинаптические потенциалы (ПСП). Тормозные ПСП пирамидных клеток генерируются в основном в теле нейрона, а возбуждающие ПСП – преимущественно в дендритах. Правда, на теле нейрона имеется определенное количество возбуждающих синапсов, и соответственно этому тело пирамидных нейронов(сома) способно генерировать также и возбуждающие ПСП. Длительность ПСП пирамидных клеток по крайней мере на порядок больше продолжительности импульсного разряда.

Изменение мембранного потенциала обусловливают возникновение в пирамидных клетках двух токовых диполей, отличающихся по цитологической локализации (рис3).

Один из них – соматический диполь с дипольным моментом . Он формируется при изменении мембранного потенциала тела нейрона; ток в диполе и во внешней среде протекает между сомой и дендритным стволом. Вектор дипольного момента при импульсном разряде или генерации в теле нейрона возбуждающего ПСП направлен от сомы вдоль дендритного ствола, а тормозной ПСП создает соматический диполь с противоположным направлением дипольного момента. Другой диполь, называемый дендритным, возникает в результате генерации возбуждающих ПСП на ветвлении апикальных дендритов в первом, плексиморным слое коры; ток в этом дипооле течет между дендритным стволом и указанным ветвлением. Вектор дипольного момента дендритного диполя имеет направление в сторону сомы вдоль дендритного ствола.

Генерация возбуждающего ПСП в районе дендритного ствола без ветвления приводит к появлению квадруполя, поскольку при этом от частично деполяризованного участка ток внутри клетки распространяется в двух противоположных направлениях, в результате чего формируются два диполя с противоположным напрвлением дипольных моментов . Так как диполи малы по сравнению с расстояниями до точек отведения ЭЭГ, внешним полем квадрупольного генератора пирамидных клеток можно пренебречь.

На (рис 4) изображена полученная пространственная структура электрического поля вдоль дендритного ствола и вокруг на расстоянии около 0,01 мм от продольной оси этого ствола. Оказалось, что внешнее поле пирамидного нейрона при импульсном разряде очень резко уменьшается вдоль дендритного ствола: уже на расстоянии около 0,3 мм потенциал падает практически до нуля. В противоположность этому внеклеточное ПСП характеризуется гораздо большей протяженностью (примерно на порядок), и, следовательно, при этой активности пирамидные клетки имеют гораздо более высокий дипольный момент. Это различие находит обьяснение при рассмотрении пассивных электрических свойств дендритного ствола.

По отношению к потенциалу действия ввиду его кратковременности

Рис.3. мембрана дендрита ведет себя как емкость, обладающая низким сопротивлением току высокой частоты. Поэтому ток, обусловленный импульсной активностью, циркулирует на небольшом расстоянии от тела клетки; емкость мембраны шунтирует отдаленные участки ствола. Действительно, по данным микроэлектродных исследований, внешнее электрическое поле пирамидных нейронов, генерируемое потенциалом действия, не обнаруживается рис.4.

уже на расстояниях выше 0,1 мм. таким образом, ЭЭГ должна в основном создаваться «медленным» соматическим и дендритным диполями, возникающими при генерации тормозных и возбуждающих постсинаптических потенциалов.

При изучении внешнего электрического поля мозга регистрируют и интерпретируют переменный сигнал ЭЭГ, а постоянную составляющую, как правило, не принимают во внимание. Как видно на(рис. 5), ЭЭГ фоновой активности мозга представляет собой весьма сложную зависимость разнсти потенциалов от времени и выглядит как совокупность случайных колебаний разности потенциалов. Для характеристики таких хаотических колебаний («шумов») используют параметры, известные из теории вероятности: среднюю величину и стандартное отклонение от средней величины. Чтобы наити , выделяют

участок на ЭЭГ, который разбивают на небольшие равные интервалы времени, и в конце каждого интервала (t i , t j , t m на рис. 74) определяют напряжение U (U i , U j , U m на рис. 74). Стандартное отклонение рассчитывают по обычной формуле: , (1.1)

в которой - среднеарифметическое значение разности потенциалов; - число отсчетов . При отведении ЭЭГ от твердой мозговой оболочки величина для фоновой активности составляет 50-100 мкВ.

Аналогичная характеристика (стандартное

Рис.5. отклонение) используется и для описания градуальной активности отдельных нейронов . При изучении ритмических ЭЭГ, характеризующихся определенной амплитудой и частотой изменение разности потенциала, показателем величины ЭЭГ может служить амплитуда этих колебаний.

В настоящее время в исследованиях ЭЭГ для моделирования электрической активности коры головного мозга рассматривают поведение совокупности токовых электрических диполей отделных нейронов. Предложено несколько таких моделей, позволяющих объяснить отделные особенности ЭЭГ. Рассмотрим модель М. Н. Жадина, которая на примере генеза ЭЭГ при отведении с твердой мозговой оболочки позволяет выявить общие закономерности возникновения суммарного внешнего электрического поля коры.

Основные полежения модели: 1) внешнее поле головного мозга в некоторой точке регистрации – интегрированное поле, генерируемое токовыми диполями нейронов коры; 2) генез ЭЭГ обусловен градуальной электрической активностью пирамидных нейронов; 3) активность разных пирамидных нейронов в определенной степени взаимосвязана (скорелирована); 4) нейроны распределены по коре равномерно и их дипольные моменты перпендикулярны к поверхности коры; 5) кора плоская, имеет конечную толчину , а ее остальные размеры бесконечны; со стороны черепа мозг ограничен плоской бесконечной токонепроводящей средой. Обоснование первых двух положений расмотрено выше. Остановимся на друних положениях модели.

Очень большое значение для генеза ЭЭГ имеет взаимосвязь электрической активности пирамидных нейронов. Если бы градуальное изменение мембранного потенциала во времени происходило в каждом нейроне совершенно независимо от остальных клеток, переменная составляющая потенциала их суммарного внешнего электрического поля была бы неболшой, так как увеличение потенциала за счет усиления активности одного нейрона в значительной мере скомпенсировалось бы хаотическим снижением активности других нейронов. Сравнительно высокая величина регистрируемой в опыте ЭЭГ заставляет предположить, что между активностями пирамидных нейронов существует положительная кореляция . Количественно это явление характеризуют коэффициентом корреляции . Этот коэффициент равен нулю при отсутствии связи между активностями индвидуальных нейронов и был бы равен единице, если бы изменение мембранного потенциала (дипольных моментов) клеток происходили совершенно синхронно. Наблюдаемое в действительности промежуточное значение свидетельствует о том, что деятельность нейронов синхронизована лишь частично.

Интегрированное поле множества диполей-нейронов было бы очень слабым при высоком уровне синхронизации, если бы векторы дипольных моментов элементарных источников тока были ориентированы в коре хаотически. В этом случае наблюдалась бы значительная взаимная компенсация полей индивидуальных нейронов. В действительности же, согласно цитологическим данным, дендритные стволы пирамидных клеток в новой коре (эти клетки составляют 75% от всех клеток коры) ориентированы практически одинакова, перпендикулярно поверхности коры. Поля, создаваемые диполями таких одинакова ориентированных клеток, не компенсируются, а складываются. Расчеты, произведенные на оснований всех этих положений, показали, что для ЭЭГ, отводимой от твердой мозговой оболочки,