4.5. Электроэнцефалография

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод нейрофизио­логического исследования, основанный на регистрации био­электрических потенциалов, возникающих в головном мозге и регистрируемых с поверхности скальпа.

Использование ЭЭГ ценно при эпилепсии, травмах го­ловного мозга, опухолях, некоторых нейроинфекциях, ос­трых нарушениях мозгового кровообращения. Чрезвычай­но важна роль ЭЭГ при оценке смерти головного мозга в условиях реанимационного отделения, т.к. наличие «био­электрического молчания» является одним из показате­лей смерти головного мозга. Динамика показателей био­электрических потенциалов помогает врачу в определе­нии тяжести изменений функционального состояния го­ловного мозга, локализации оч&га поражения и динами­ки патологического процесса.

ЭЭГ представляет собой сложный колебательный элек­трический процесс, который может быть зарегистриро­ван при расположении электродов на мозге или на повер­хности скальпа, и является результатом электрической суммации и фильтрации элементарных процессов, проте­кающих в нейронах головного мозга.

Относительная дешевизна ЭЭГ и метода вызванных по­тенциалов — (ВП) по сравнению с методами ядерно-маг­нитного резонанса и позитронно-эмиссионной томографии, безопасность для пациента, небольшая продолжительность исследования, доступность этих методов для обследова­ния медицинскими учреждениями (возможность приоб­ретения оборудования) делает их незаменимыми при ди­агностике целого ряда заболеваний:

• гипертонической болезни,

• атеросклероза,

• заболеваний внутренних органов,

9 инсульта,

в неврозоподобных расстройствах церебрально-орга­нического генеза,

• психических заболеваниях, нарколепсии.

ЭЭГ исследования позволяют оценить биоэлектричес­кую активность головного мозга, отражающую общее фун­кциональное состояние этого органа (что важно для кли­ники, определения профессиональной пригодности, а так­же для науки), а при некоторых видах патологии — степень поражения мозгового вещества и даже локализа­цию патологического очага.

У подавляющего большинства приборов, имеющихся в распоряжении наших медиков, регистрация результатов ЭЭГ исследования осуществляется на бумажную ленту. Именно это определяет основные недостатки данных мо­делей «бумажных» электроэнцефалографов:

• качественную и легко анализируемую электроэнце­фалограмму можно получить лишь при большой ско­рости записи, следовательно, приходится сталкивать­ся с проблемами частого восполнения запасов бу-

i мажных лент;

• если запись осуществляется чернилами, это нередко сопровождается их разбрызгиванием, а при высыха­нии — «непроходимостью» пишущих перьев;

• постоянно возникает вопрос: «Где и как хранить кипы исписанных лент?»;

• при регистрации на бумажную ленту возможна толь­ко визуальная оценка данных исследования, без математической обработки результатов.

Во всем мире в последние годы традиционный «бумаж­ный» метод регистрации биотоков головного мозга вытес­няется компьютерными методами исследования. Блок- схема компьютерного электроэнцефалографа приведена на рис. 4.8.

Компьютерная техника незаменима для получения точ­ной, объективной оценки параметров ЭЭГ и ВП. Наличие все более совершенных программ обработки ЭЭГ записей позволяет использовать современный математический ап­парат для статистической обработки биоэлектрической ак­тивности.

Преимущества компьютерного способа регистрации ре­зультатов ЭЭГ-исследования:

• небольшие размеры оборудования позволяют про­водить ЭЭГ-исследования в любом помещении — ла­боратории, палате, на квартире пациента, в поле­вых условиях. В немалой степени этому способству­ет наличие узкополосного фильтра, позволяющего устранять помехи частотой 50 Гц, что дает возмож­ность регистрировать ЭЭГ в неэкранированных от сетевых наводок помещениях.

• наличие магнитного носителя информации позволяет компактно хранить десятки записей ЭЭГ. Ненуж­ные записи могут быть стерты, а освободившееся на носителе место занято новой записью;

• сокращается время проведения обследования. При анализе записи методом компьютерной рекомпозиции можно получить все необходимые биполярные, а так­же специальные отведения, обладающие некоторыми локализационнымй преимуществами (с усредненным электродом, «от источника» и др.);

• более качественная предварительная и окончатель­ная обработка ЭЭГ записей. Как при записи энцефа­лограммы, так и при ее воспроизведении можно ме­нять скорость развертки и амплитуду волн, что позволяет провести детальный анализ отдельных паттернов и волн. Специально созданные програм­мы позволяют быстро и точно определять импеданс между электродами, задавать определенную полосу цифрового фильтрования и проводить коррекцию ну­левой лцнии;

• позволяет осуществлять значительно более полную, развернутую и наглядную документацию, чем при записи на «бумажном» энцефалографе. Достигается это за счет возможности неограниченного использо­вания разных маркировок и сопровождающих тек­стов.

• возможность подключения к телефонной линии свя­зи и передачи результатов ЭЭГ исследования в лю­бое другое учреждение, в том числе и расположен­ное в других городах и странах;

• возможность создания банков данных (архивов) ЭЭГ- записей здоровых людей, служащих эталоном, для сравнения с обследуемым пациентом по возрасту, полу и другим показателям. Включение подобных баз данных в компьютерную сеть может быть полез­ным для многих лабораторий, клиник и центров;

• расширяет возможности творческого подхода к ЭЭГ исследованию и создания новых методик обследова­ния. Например, компьютерная обработка позволяет проводить трехмерную локализацию очага (источни­ка) патологического процесса.

4 очага, при этом неизмеримо выше, что существенно повышает диагностические возможности ЭЭГ (а так­же ВП).

Другой пример новых методических подходов в ЭЭГ исследованиях — картирование («мэппинг») биопотенци­алов головного мозга. Картирование по спектральной мощ­ности и амплитудное картирование позволяют получать стандартные показатели полей ЭЭГ здорового и больного организма, что в ряде случаев позволяет быстро опреде­лять статистически значимые отклонения ЭЭГ от нормы.

Для определения локализации эпилептического очага в настоящее время всё шире используется трёхмерное ком­пьютерное моделирование «идеального» спайкового дипо­ля. Топографическое картирование позволяет обнаружить и локализовать изменения в ЭЭГ, возникающие вследствие травмы головного мозга, не выявляемые при обычном зри­тельном анализе ЭЭГ.

Таким образом, компьютерная электроэнцефалография обладает несомненными преимуществами по сравнению с традиционной, сохраняя все её достоинства и исключая многие недостатки. Опыт, накопленный за годы эксплуа­тации этой техники, свидетельствует, что большая по срав­нению с «бумажной» ЭЭГ стоимость быстро компенсиру­ется удобством в работе, повышением достоверности ре­зультатов, а также экономией средств, которые тратятся на бумагу и чернила.

Многочисленные исследования показывают, что элек­трические потенциалы отдельных нейронов головного моз­га связаны тесной и достаточно точной количественной зависимостью с информационными процессами.

Применение компьютерных технологий существенно расширяет возможности врача-нейрофизиолога, позволяя осуществлять углубленный анализ изучаемого сигнала. При этом вносятся преимущества, свойственные цифро­вым технологиям — высокое разрешение, помехоустой­чивость, возможность получения неограниченного числа копий одной записи для анализа ее различными специа­листами, использование методов спектрального и корре­ляционного анализа, фильтрации, периодометрии и др.

Электроэнцефалограмма, зарегистрированная через не­поврежденные костно-мышечные структуры черепа чело­века, представляет собой суммарную активность нейро­нов головного мозга в виде совокупности колебаний раз­личных частот.

Наиболее часто выделяемыми частотными диапазона­ми являются: альфа-волны — от 8 до 12-15 колебаний в секунду, правильные ритмичные, наиболее выраженные в норме в затылочных отведениях, бета — колебания ча­стотой более 15 Гц, наиболее выраженные в лобных и цен­тральных отведениях. В зависимости от возраста, функ­ционального состояния (сон, бодрствование, стрессовые условия и т.д.), патологических процессов возможна ре­гистрация медленных колебаний дельта-диапазона — от 0,5 до 3 Гц и тета-диапазона — от 3 до 7-8 Гц (рис 4.9).

К патологическим формам активности относятся пики, острые волны и патологические комплексы пик-волна, ос- трая-медленная волна и их вариации.

В цифровых электроэнцефалографах ЭЭГ записывает­ся на диск компьютера с одновременным выводом изобра­жения на экран (рис. 4.9). По окончании регистрации нуж­ные страницы записи могут быть выведены в виде бумаж­ной копии с помощью принтера или самописца.

■ Средства анализа ЭЭГ

Как указывалось выше, основным преимуществом ком­пьютерной ЭЭГ является возможность детального вычис­лительного анализа.

Частотный или спектральный анализ ЭЭГ по методу быстрого преобразования Фурье является базисом боль­шинства современных вычислительных исследований ЭЭГ. Сутью такого анализа является разложение сигнала на амплитудно-частотную и фазово-частотную составляющие, получение их характеристик и производных от них.

График амплитудно-частотной характеристики дает на­глядное и количественное представление, на каких час­тотах сосредоточена основная мощность ЭЭГ-сигнала (рис. 4.10). '

На основе частотных характеристик вычисляются про­изводные спектральные показатели по стандартным или специальным частотным диапазонам ЭЭГ. Наиболее изве­стны из них:

Анализ по эпохам позволяет производить выборочный анализ фрагментов ЭЭГ, соответствующих задаваемым вре­менным интервалам (эпохам).

Картирование является средством наглядной визуа­лизации распределения значений различных ЭЭГ-пока- зателей на поверхности мозга. В результате картирова­ния получается наглядная картинка, которая позволяет моментально увидеть локализацию «на скальпе» областей максимума или минимума биопотенциалов ала же облас­тей активации и депрессии ЭЭГ процесса. Различным ве­личинам биопотенциалов соответствуют либо разные цве­та, либо переходные оттенки одного Цвета; прилагаемая цветовая шкала позволяет расшифровывать полученные результаты (рис, 4.11).

В зависимости от исходного картируемого показателя различают следующие основные виды карт:

• карты ЭЭГ-амплитуд в заданный момент времени;

• карты амплитуд спектра на заданной частоте;

• карты значений спектрального показателя в задан­ном частотном диапазоне;

• карты значений-спектрального показателя в задан­ной эпохе;

• карты асимметрии между левым и правым полуша­рием (для каждого из четырех вышеперечисленных типов).

Различают также три основных формы картирования, применимые к каждому из перечисленных выше типов карт:

• точечное картирование, когда на экране экспони­руется одна карта для текущего значения показа­теля (момента времени, частоты, частотного диа­пазона или эпохи) и имеется возможность ручного перемещения по всему диапазону значений показа­теля (рис. 4.11);

• мультиплицирование, когда движение повсему диа­пазону значений признака происходит автоматичес­ки и карта являет собой «ожившую картинку»;

• серийное картирование, когда на экране экспониру­ется серия карт для всего диапазона значений при­знака.

Документирование исследования состоит в выдаче на печать числовых, выбранных графических результатов и компьютерного ЭЭГ-заключения. Последнее формируется встроенной в программу экспертной системой и коррек­тируется и дополняется врачом-специалистом на основа­нии клинических данных.

Наряду с описанными выше формами анализа ЭЭГ, со­временные программы предусматривают возможности про­ведения анализа вызванных потенциалов, периодометри- ческого анализа и определение локализации ЭЭГ-источ- ников.

Функциональные пробы. Основное требование, предъяв­ляемое к функциональным пробам, — стандартность их проведения и воспроизводимость, позволяющая сопостав­лять данные, получаемые у разных обследуемых, и наблю­дать за изменениями ЭЭГ одного больного в динамике.

Фактически ЭЭГ регистрирует реакции на любые вне­шние воздействия, лежащие выше порога ощущения, од­нако для их выявления требуются специальные сложные методики, поэтому в клинической практике применяют в основном такие воздействия, которые могут быть выявле­ны на ЭЭГ простым визуальным наблюдением. Главными из них являются световая и звуковая стимуляция.

Для выявления реагирования мозга на внешние воз­действия, в частности при исследовании степени сохран­ности сознания больного, применяют одиночные стиму­лы в виде короткой вспышки света, звукового щелчка или тона. У больных, находящихся в коматозном состоя­нии, допустимо применении ноцицептивных стимулов нажатием ногтем на основание ногтевого ложа указатель­ного пальца больного и др.

Одной из распространенных проб является открыва­ние и закрывание глаз. При этом на ЭЭГ появляются ха­рактерные артефакты электроокулограммы, которые не следует путать с волнами собственно ЭЭГ. Наряду с этим возникают изменения ЭЭГ, позволяющие выявить степень контактности обследуемого, уровень его сознания и ори­ентировочно оценить реактивность ЭЭГ.

Для нанесения световых и звуковых раздражений ис­пользуют фото- и фоностимуляторы, которые иногда объе­диняют в одном устройстве — фотофоностимуляторе.

Для фотостимуляции обычно используют короткие (по­рядка 150 мкс) вспышки света, близкого по спектру к белому, достаточно высокой интенсивности (0,1-0,6 Дж). Некоторые системы фотостимуляторов позволяют изме­нять интенсивность вспышек света, что, естественно, яв­ляется дополнительным удобством.

Помимо одиночных вспышек света, фотостимуляторы позволяют предъявить по желанию серии одинаковых вспышек желаемой частоты и продолжительности.

Серии вспышек света заданной частоты применяют для исследования реакции усвоения ритма — способности электроэнцефалографических колебаний воспроизводить ритм внешних раздражении. В норме реакция усвоения ритма хорошо выражена при частоте мельканий, близкой к собственным ритмам ЭЭГ. Распространяясь диффузно и симметрично, ритмические волны усвоения имеют наи­большую амплитуду в затылочных отделах.

Фоностимуляторы позволяют давать тон требуемой вы­соты (обычно от 20 Гц до 16 кГц) и интенсивности, изме­ряемой в децибелах (дБ). Некоторые системы стимулято­ров позволяют давать ритмические серии звуковых щелч­ков различной громкости.

Другая группа функциональных проб связана с воздей­ствием на внутреннее состояние организма путем изме­нения его метаболизма, фармакологических или некото­рых механических воздействий, изменяющих гемоцир- куляцию.

Главнейшей и наиболее распространенной из этих проб является проба е гипервентиляцией. Гипервентиляция про­водится обычно в конце исследования. Суть ее сводится к тому, что обследуемому предлагают глубоко, ритмично ды­шать в течение 3 мин. Обращают внимание на то, чтобы глубина вдоха и полнота выдоха были максимальными. Частота дыхания должна быть не слишком высокой (обыч­но в пределах 16-20 в 1 мин). Регистрацию ЭЭГ начинают по меньшей мере за 1 мин. до начала гипервентиляции и ведут в течение всей гипервентиляции и еще не менее 3 мин. после ее окончания.

Указанные пробы представляют собой основные функ­циональные нагрузки, предъявляемые стандартно в про­цессе исследования ЭЭГ.

В заключение необходимо подчеркнуть, что метод ЭЭГ- анализа при любом способе регистрации данных является не основным, а вспомогательным методом анализа. Как бы ни был высок уровень программного обеспечения и машинной обработки данных ЭЭГ, решающее слово при­надлежит человеку, дающему заключение и соотносяще­го результаты расшифровки ЭЭГ анализа с данными кли­нического обследования и анамнестическими сведениями.