Электроэнцефалография

Электрофизиологические методы

Современный эхоэнцефалограф представляет собой аппаратно – программный комплекс, в котором аппаратные средства решают задачи регистрации биопотенциалов, их усиления, фильтрации, оцифровки и передачи в ПК. Программное обеспечение выполняет функции визуализации сигнала, его математической обработки, формирование отчетных документов по результатам анализа и хранение в базе, как самого сигнала, так и результатов его анализа.

Медицинские основы метода

Между двумя точками мозга, а между точками мозга и удаленными от него тканями организма возникают переменные разности потенциалов, регистрация и анализ которых составляет задачу ЭЭГ.

Электроэнцефалограмма – это процесс, обусловленный деятельностью миллиардов нейронов мозга, представляющих собой их суммарную активность, отфильтрованную естественными костно-тканевыми «фильтрами» и зарегистрированный с поверхности скальпа человека.

Основной задачей специалиста, проводящего электроэнцефалографическое исследование, является выявление на электроэнцефалограмме значимых признаков идентификации их параметров и формирование на основе анализа заключения.

Технология проведения исследования

Электроэнцефалограмма регистрируется многоканально согласно стандартным схемам наложения электродов на голову. Обычно существуют 8-, 10-, 16-, 19-, 24-, 32-, 64- канальные электроэнцефалографы. Для каждого количества каналов существуют стандартные схемы отведений, согласно которым электроды накладываются на голову пациента. Регистрация электроэнцефалограмм проводится согласно функциональным пробам.

Функциональная проба – это временной интервал записи электроэнцефалограммы, характеризующийся либо одинаковым поведением пациента, либо идентичностью внешних воздействий на пациента.

Существует несколько основных функциональных проб:

1) «открытые глаза»;

2) «закрытые глаза»;

3) гипервентиляция – пациент делает медленные глубокие вдохи – выдохи с целью уменьшения насыщения мозга кислородом;

4) фотостимуляция – короткие световые импульсы;

5) фоностимуляция – короткие звуковые импульсы.

Иногда используются фармакологические пробы, осуществляющиеся путем введения пациенту соответствующих препаратов.

Основные параметры электроэнцефалограммы

Электроэнцефалограмма представляет собой случайный процесс, на каждом участке записи которого встречаются колебания разной амплитуды и частоты.

Анализ электроэнцефалограмм производится по частотным ритмам. Частотным ритмом называют тип электрической активности, соответствующий некоторому состоянию мозга и для которого четко определены границы частотного диапазона.

Наиболее часто для анализа электроэнцефалограмм используют четыре частотных ритма:

1) - ритм (дельта - ритм) – частотный диапазон 0,5 – 3 Гц. Амплитудный диапазон не должен превышать 50-60 мкВ, но при грубых патологиях может достигать 300 мкВ.

2) - ритм – частотный диапазон 4-6 Гц. Амплитудный диапазон как у - ритма.

3) - ритм – частотный диапазон 7-13 Гц. Амплитудный диапазон может достигать 100 мкВ.

4) - ритм – частотный диапазон 14-35 Гц. Амплитуда в норме не превышает 15 мкВ.

и ритмы проявляются в лобных и теменных отделах; и ритмы проявляются в затылочной части, когда пациент закрыл глаза () и в височных отделах (). -ритм бывает низкочастотный (14-25 Гц) и высокочастотный (26-35 Гц).

На электроэнцефалограмме также выделяют понятие патологический феномен. Феномен – это участок записи электроэнцефалограммы, резко отличающийся по амплитудно-частотным характеристикам от фоновой записи и имеющий диагностическую ценность при анализе. Наиболее важными среди них являются:

ü пик (спайк);

ü острые волны;

ü медленные волны;

ü комплекс типа пик – медленная волна;

ü комплекс типа пик – острая волна

Характеристики этих сигналов:

1) пик

Амплитуда в несколько раз превышает фоновую запись.

2) Острая волна

Амплитуда такая же как и у пика.

3) Медленные волны

4) Пик – медленная волна

5) Острая волна медленная волна

Обычно частотная полоса электроэнцефалограммы оказывается в диапазоне от 0,5 Гц до 45-70 Гц. Амплитуда в норме 50-100 мкВ, но может достигать до 500-1000 мкВ, а может в случае наличия грубой патологии 10-20 мкВ. Общий амплитудный диапазон 10 мкВ-1 мВ.

Для электроэнцефалограмм устанавливается ряд ограничений по уровню помех и артефактов:

Ø Допустимый уровень собственных шумов аппаратуры регистрации не должен превышать 1 мкВ, т. к. оценка электроэнцефалограммы идет с точностью до 1 мкВ.

Ø Уровень подавления сетевой синфазной помехи частотой 50 Гц должен быть не менее 120 дБ.

Ø Необходимо исключить взаимное влияние каналов регистрации электроэнцефалограммы.

Общая структурная схема аппаратуры регистрации электроэнцефалограммы

Для регистрации электроэнцефалограммы обычно используется два типа электродов – чашечковые и мостиковые.

Чашечковые Мостиковые

Структурная схема

Электроды состоят из токопроводящего и изолирующего материала. В качестве токопроводящего используется хлорид серебра, так как из всех материалов использующихся в медицине серебро имеет наименьший уровень поляризации и не вносит искажений в регистрируемый сигнал. В качестве изолирующего материала используют разрешенные к применению в медицинской технике пластмассы и полимеры. Определенную роль при регистрации биопотенциалов играет тип отводящих проводов. Могут применяться экранированные и неэкранированные провода.

Преимущества экранированных проводов: защита провода от сетевой наводки, большая длина провода – до 1,5 м.

Недостатки: усложнение схемы усиления за счет необходимости подавления паразитной помехи, возникающей между экраном и жилой провода, провода менее гибкие, чем неэкранированные.

Преимущества неэкранированных: упрощается схема усиления, провод более мягкий и гибкий, что создает удобство врачу при наложении электродов.

Недостатки: ограниченная длина (не более 50 см), необходимость организации дополнительных мер для подавления сетевой помехи.

Усилитель биопотенциалов. Основной функцией является усиление сигнала до такой амплитуды, которая необходима для проведения аналого-цифрового преобразования сигнала. Как правило, входная амплитуда для микросхемы АЦП составляет от 1 до 10 В, а средняя амплитуда ЭЭГ 50-100 мкВ. Общий коэффициент усиления находится в диапазоне от 200000 до 1 млн. Современные усилители биопотенциалов реализуются на основе малошумящих, малопотребляющих, высокоскоростных операционных усилителях и инструментальных усилителях. Обычно схема усилителя на основе операционного усилителя имеет несколько каскадов усиления, причем для упрощения общей схемы аналоговой части некоторые каскады усиления параллельно играют роль фильтров.

Типовая структурная схема усилителя

Входной (дифференциальный) усилитель. В электроэнцефалографии существует два вида регистрации потенциалов: монополярный и биполярный съем. В общем виде для регистрации ЭЭГ по одному каналу необходимо наличие трех электродов: активный, референтный и общий («земляной»).

Активный электрод меряет потенциал и накладывается на голову пациента.

Референтный – это тот, относительно которого производится измерение; он располагается на ушах или на носу.

Общий необходим для выравнивания собственного потенциала человека и усилителя и подключается на «землю» усилителя; крепится на подбородке.

При многоканальной регистрации ЭЭГ количество активных электродов равно количеству каналов усилителя; референтный остается один (см. рис.).

Электроды, находящиеся в левом полушарии, измеряют потенциал относительно левого уха, а находящиеся в правом – относительно правого. Описанная выше технология регистрации называется монополярным съемом.