Рис. 14. Типичная блок-схема электроэнцефалографа.
По материалу исполнения требования к энцефалографическим электродам аналогичны требованиям к электродам других измерителей биопотенциалов.
По форме, и способу фиксации на голове выделяют 6 видов электродов:
1) контактные накладные неприклеивающися электроды, которые прилегают к голове при помощи тяжей шлема-сетки;
2) приклеивающиеся электроды;
3) базальные электроды (электроды, вводимые через носовые ходы и расположенные на твердом небе; отведение с области основания черепа)
4) игольчатые электроды;
5) пиальные электроды;
6) многоэлектродные иглы [5, гл. 1].
При исследовании электрической активности головного мозга различают инвазивные и неинвазивные способы регистрации этой активности. Инвазивные способы подразумевают введение электродов, имеющих форму игл, непосредственно в мозг. Как известно, в головном мозге человека практически нет болевых нервных окончаний, поэтому, такая операция проводится без наркоза. При неинвазивном способе регистрации электроды накладываются на поверхность кожи головы.
Т.к. электроэнцефалографические электроды размещаются на относительно небольшом расстоянии друг от друга, то необходимо обращать особое внимание на предотвращение непосредственного электрического контакта между парой электродов, например, через электродный гель. В электроэнцефалографии желательно использовать гели более густой консистенции, чем в других физиологических исследованиях (особенно при регистрации ЭЭГ у детей [6, стр 352]). Вместе с тем, необходимо обеспечить относительно низкие и стабильные во времени значения сопротивления между электродом и кожей головы (порядка 10 кОм) [6, стр 352].
Нужно отметить, что этап наложения электродов остается наиболее трудоемким при проведении ЭЭГ – исследований, он практически не поддается автоматизации и требует участия опытного квалифицированного специалиста. Перспективным направлением решения этих проблемм является метод магнитоэнцефалографии (МЭГ). В нем используются магнитные, а не электрические поля (как при ЭЭГ). МЭГ определяет направление аномальной электрической активности мозга, а не только усиливает сигналы. Многие ученые считают, что МЭГ дополняет ЭЭГ, но его применение в основном пока ограничивается исследовательскими целями [7] (рис.15).
а)
б)
в)
г)
д)
Рис. 15. a) Нейромагнитоэнцефалограф и б) -г) Современные способы представления результатов исследований с помощью ЭВМ (с сайтов #"1.files/image018.jpg">
_________ R
1
2
Рис. 16 Схема регистрации ЭЭГ при монополярном отведении (1) с референтным электродом (R) а мочке уха и биполярных отведениях (2): O - затылочное отведение; P -теменное отведение; C - центральное отведение; F - лобное отведение; Ta - переднее височное отведение, Tp - заднее височное отведение; d - правое полушарие; s - левое полушарие; (1): К - напряжение под референтным ушным электродом; 0 - напряжение под активным электродом, К-0 — 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-0 и Та-Р - запись, получаемая при биполярном отведении от соответствующих пар электродов.
Однако при монополярном отведении суждение о локализации источника потенциала существенно ограничено, и можно только констатировать, что ЭЭГ в этих условиях представляет суммарную активность большого объема мозговой ткани в области рабочего электрода.
При биполярном отведении оба из каждой пары электродов располагаются над мозгом, то есть в данном случае регистрируется разность электрических процессов в двух точках (на интервале), что позволяет более точно, выяснить локализацию источников патологических колебаний.
Непосредственно подключать к усилителю пары электродов, колебания напряжения между которыми необходимо зарегистрировать, позволяет блок коммутации. До недавнего времени использовались электромеханические коммутирующие устройства. Так перед началом ЭЭГ исследований энцефалографист должен был вручную повернуть до нескольких десятков переключателей, формируя монтажную схему отведений, т.е. задавая пары электродов, между которыми будут, измеряется сигналы. Этот подготовительный этап занимал значительное время и конечно, исследователь не был застрахован от ошибок. Кроме того электромеханические переключатели могли приносить дополнительные помехи из-за ухудшения со временем качества электрических контактов. В современных приборах коммутация реализуется с помощью электронных ключей, а формирование монтажной схемы осуществляется программно. Исследователь может предварительно заготовить несколько схем подключения электродов, используя программное обеспечение подобное графическому редактору. Гарантией от механических ошибок являются удобные средства визуализации созданной схемы. Непосредственно перед исследованием требуемую монтажную схему энцефалографист выбирает несколькими нажатиями клавиш компьютера.
Принципиально устройство усилителей и фильтрация ЭЭГ не отличается от аналогичных элементов, используемых при регистрации ЭКГ, РГ и пр., но в электроэнцефалографии требования к этим элементам жестче, т.к. амплитуда регистрируемых сигналов ниже, а диапазон изменения во времени амплитуды и частотных свойств сигнала шире. Применение дифференциальных усилителей становится принципиальным требованием, т.к. избавляет от необходимости экранировки комнаты.
РЕГИСТРАЦИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЭЭГ
Согласно современным врачебным стандартам, время, затраченное врачом на анализ и описание результатов в ходе типового ЭЭГ исследования сравнимо со временем, требующимся для регистрации ЭЭГ, включая подготовку пациента, установку электродов, собственно запись и пр. Еще бы, врачу зачастую приходится анализировать одновременные записи нескольких десятков сигналов. Очевидно, что удобство представления информации является одним из важнейших факторов, влияющих на время проведения исследования и правильность интерпретации результатов. Тут неоценимую помощь энцефалографисту предоставляют современные ЭВМ. Например, в программном обеспечении, поставляемым с большинством современных энцефалографов присутствуют средства топографического картирования, в том числе при трехмерной визуализации [1, стр 141]. При таком картировании различными оттенками цвета отображаются амплитудно-частотные свойства сигналов во всех используемых отведениях в любой момент времени непосредственно на схематическом изображеннии головы человека как, например, на рис. 15 б, г.
Электрические потенциалы энцефалограммы достаточно малы по величине (10—100 мкВ), поэтому они подвержены влиянию многочисленных более мощных внешних помех, называемых артефактами, которые по своему происхождению делятся на физические и физиологические (рис. 17).
Рис. 17. Основные типы артефактов на ЭЭГ: 1 — сетевая наводка; 2 — движение электрода на втором канала; 3 — от фотостимулятора; 4 — ЭМГ; 5— ЭКГ (верхний канал) и РГ (нижний канал); 6 — глотательное движение; 7— КГР; 8 — ЭОГ, наиболее выраженный в лобных отведениях.
Наиболее частым видом физических артефактов являются сетевые наводки частотой 50 Гц, возникающие по следующим причинам:
—наличие мощных источников электромагнитных полей: трансформаторы, центрифуги, рентгеновские установки, фотостимуляторы и др.;
—отсутствие качественного заземления усилительно-вычислительной аппаратуры;
—плохой контакт электродов с кожей.
Физиологические артефакты определяются влиянием посторонней электрической
активности организма:
— ЭМГ от мышечных движений;
— ЭОГ от движений глаз;
— ЭКГ и другие.
Электромиограмма представляет собой высокочастотную (15—100 Гц), заостренной формы, нерегулярную по частоте электрическую активность. Амплитуда ЭМГ пропорциональна степени напряжения мышцы и расстоянию ее от отводящих электродов. Чаще всего артефакты ЭМГ в записи ЭЭГ зависят от активности мышц шеи и жевательной мускулатуры, поэтому ЭМГ-активность может быть наиболее выражена в затылочных, височных или лобных отведениях.
Электрокардиограмма. Потенциалы ЭКГ в ЭЭГ-регистрации обычно легко распознаются по характерной форме и появлению через примерно равные интервалы времени, соответствующие периоду сердечных сокращений. Эти потенциалы наблюдаются на ЭЭГ относительно редко и обусловлены обычно неодинаковым состоянием скоммутированных между собой электродов от сердца, за счет чего возникает разность потенциалов ЭКГ, регистрирующаяся при записи ЭЭГ. В связи с этим наиболее часто этот артефакт наблюдается в монополярных и поперечных отведениях, когда один электрод находится ниже, а другой выше на голове обследуемого.
ЭОГ. Потенциалы электроокулограммы связаны с движением глазных яблок и соответственно с изменением ориентации электрической оси глаза, определяемой корнеоретинальным потенциалом. Чаще всего они имеют форму моно- или двухфазных позитивных или позитивно-негативных колебаний с периодом 0.3—1 с. Иногда при непроизвольном треморе век и глаз частота ЭОГ выше — 4—6 Гц. Таким образом, частотный диапазон движений глаз совпадает с - и -волнами на ЭЭГ, что создает опасность ошибочной диагностики. Избавиться от этого артефакта удается, предложив испытуемому удерживать веки от мигания собственными пальцами. В других случаях для учета этих артефактов используют запись окулограммы одновременно с ЭЭГ и коррекция ЭЭГ по каналу ЭОГ [1, стр 130-131].
ЭЭГ является одним из важнейших физиологических показателей, используемых в системах с биологической обратной связью [8, стр. 131-142], в которых информация о некоторых кажущихся непроизвольными процессах в теле пациента поступает к нему по каналу обратной связи, так что он может научиться контролировать их. В типичных экспериментах с биологической обратной связью с использованием ЭЭГ яркость лампы или другой индикатор показывают пациенту интенсивность альфа-волн, воспринимаемых измерительными электродами. При этом пациент может определить, при какой физической или умственной деятельности или при каком эмоциональном состоянии появляется наибольшая интенсивность альфа-волн, и в определенной степени контролировать эти условия.
Наиболее широко электроэнцефалография используется для диагностики таких заболеваний как: эпилепсия, шизофрения, ишемия и инфаркт мозга, для выявления последствий черепно-мозговых травм и др.
1. А.П. Кулаичев Компьютерная электрофизиология в клинической и исследовательской практике // НПО “Информатика и компьютеры”, Москва - 1999
2. под. ред. чл.-корр. АМН СССР И. Косинского Физиология человека, Москва “Медицина”, 1985
3. http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_exs2.cgi?E,08*drlqywu_t.l(grujwgss:
4. Л. Кромвель и др. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения МОСКВА “Радио и связь”, 1981
5. Поворинский А. Г. , Заболотных В. А. ПОСОБИЕ ПО КЛИНИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ (с сайта
http://www.mks.ru/library/books/eeg/kniga01/index.html)
6. под. ред. В.С. Маята Диагностическая и терапевтическая техника, Изд. “Медицина”, Москва, 1969
7. http://www.medlux.msk.su/misc/help/meg.html
8. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике. Новосибирск “Наука” Сибирское предприятие РАН, 1998
Страницы: 1, 2, 3, 4
