ЭЭГ (Электроэнцефалограмма) - расшифровка. Электроэнцефалография головного мозга: показания и противопоказания, методика проведения

Мозг человека - сложная структура. Именно здесь осуществляется централизация нервной деятельности, обрабатываются все поступающие от органов чувств импульсы и образуются ответные сигналы для совершения того или иного действия.

Иногда происходит так, что мозг начинает неправильно функционировать. Заподозрить наличие патологического очага в головном мозге непросто. Обычные методы диагностики, такие как УЗИ, МРТ, не всегда дают должное представление о его работе. В таких случаях необходимо провести снятие электроэнцефалограммы - снимка работы мозга. Изучением образования занимается электроэнцефалография. Что это такое?

Что представляет собой данный метод?

Под электроэнцефалографией в настоящее время понимают определенный раздел электрофизиологии, занимающийся изучением электрической активности головного мозга и отдельных его частей. Замер производится с помощью специальных электродов, накладываемых на кожу головы в различных местах. Электроэнцефалография головного мозга способна фиксировать малейшие изменения в активности нервных клеток, что ставит ее на порядок выше других методов диагностики неврологических заболеваний.

В результате регистрации деятельности мозга образуется “снимок” или кривая - электроэнцефалограмма. На ней можно определить все участки активности головного мозга, что проявляется определенными волнами и ритмом. Принято обозначать данные ритмы алфавита (выделяют не менее 10 таких ритмов). Каждый из них содержит определенные волны, характеризующие деятельность мозга или определенного его участка.

История создания исследования

Исследование электрической активности головного мозга было начато в 1849 году, когда было доказано, что он, как и мышца или нервное волокно, способен к образованию электрических импульсов.

В 1875 году два независимых друг от друга ученых (Данилевский в России и Кэтон в Англии) смогли предоставить данные измерения электрофизиологической активности головного мозга у животных (исследование проводилось на собаках, кроликах и обезьянах).

Основы электроэнцефалографии были заложены в 1913 году, когда Владимир Владимирович Правдич-Неминский смог записать первую электроэнцефалограмму с мозга собаки. Он же первый предложил термин “электроцереброграмма”.

Впервые у человека энцефалограмма была записана в 1928 году немецким ученым Гансом Бергером. Он предложил переименовать термин в электроэнцефалограмму, а сам метод получил широкое распространение с 1934 года, когда было подтверждено наличие ритма Бергера.

Как проводится процедура?

Регистрация биопотенциалов от головного мозга производится при помощи аппарата под названием электроэнцефалограф.

В норме биотоки, образующиеся мозгом, довольно слабые, и зафиксировать их сложно. И в данном случае на помощь приходит электроэнцефалография. Что это такое, было упомянуто выше. При помощи электроэнцефалографа происходит фиксация данных потенциалов и их усиление при прохождении через аппарат.

Потенциалы фиксируются за счет электродов, расположенных на поверхности головы.

Получаемый сигнал может либо записываться на бумаге, либо сохраняться в электронном виде (компьютерная электроэнцефалография) для последующего исследования.

Сама запись производится относительно так называемого нулевого потенциала. За него обычно принимается либо мочка уха, либо височной кости, которые не испускают биотоков.

Регистрация импульсов осуществляется электродами, размещенными на поверхности головы по специальным схемам. Наиболее широко распространена схема 10-20.

Схема 10-20

Данная схема является стандартной при размещении электродов. Они распределяются на коже головы в следующей последовательности:

В первую очередь определяется линия, соединяющая между собой переносицу и затылочный бугор. Она делится на 10 равных отрезков. Первый и последний электроды накладываются соответственно на первую и последнюю, десятую, части линии. Другие два электрода устанавливают относительно первых двух электродов на расстоянии, равном 1/5 от длины образованной в начале линии. Пятый ставится посередине между уже установленными.
Условно образуется еще одна линия между наружными слуховыми проходами. Датчики устанавливаются по два с каждой стороны (на каждое полушарие) и один - на макушку.
Параллельно срединной линии между затылком и переносицей проходят еще 4 линии - правая и левая парасагитальные и височные. Они проходят через электроды, установленные по “ушной” линии. По данным линиям устанавливаются еще электроды (5 - на парасаггитальную, и 3 - на височную).

В общей сложности на поверхность головы устанавливают 21 электрод.

Интерпретация полученных результатов

Обычно компьютерная электроэнцефалография предусматривает запись полученных результатов на компьютер для создания базы данных о каждом пациенте. В результате фиксации полученных данных образуются ритмические колебания двух типов. Условно их называют альфа и бета-волны.

Первые фиксируются обычно в состоянии покоя. Для них характерно напряжение на уровне 50 мкВ и определенный ритм - до 10 в секунду.

Электроэнцефалография сна основывается на определении бета-волн. В отличие от волн альфа-характера, они являются более мелкими по размеру и встречаются в состоянии бодрствования. Их частота составляет около 30 в секунду, а вольтаж - в районе 15-20 мкВ. Данные волны обычно указывают на нормальную активность мозга в состоянии бодрствования.

Клиническая электроэнцефалография основывается именно на фиксации данных волн. Любое их отклонение (например, появление альфа-волн в состоянии бодрствования) говорит о наличии какого-либо патологического процесса. Кроме того, на энцефалограмме возможно появление патологических волн - тета-волны, пик-волны - или изменение их характера - появление остроконечных комплексов.

Особенности проведения исследования

Обязательным условием проведения исследования является неподвижность пациента. При совершении какой-либо деятельности на электроэнцефалограмме возникают помехи, которые в дальнейшем препятствуют правильной расшифровке. У детей наличие таких помех неизбежно.

Кроме того, имеет свои трудности при проведении у детей и сама электроэнцефалография. Что это такое - объяснить ребенку достаточно сложно, и не всегда можно уговорить его надеть шлем с электродами. Он может вызвать у детей чувство паники, которое обязательно исказит полученные результаты. Именно поэтому следует предупредить родителей о том, что нужно каким-либо образом уговорить малыша надеть электроды.

Во время исследования обычно проводятся пробы с гипервентиляцией и фотостимуляцией. Они позволяют определить некоторые нарушения в работе мозга, не фиксируемые в покое.

Показания к проведению процедуры

Метод электроэнцефалографии показан в следующих случаях:

При наличии в анамнезе спонтанных обмороков.
Длительное время возникающие головные боли, не купируемые приемом медикаментов.
При нарушении памяти и внимания.
Нарушения сна и проблемы с засыпанием и пробуждением.
При подозрении на психическое отставание детей в развитии.
Головокружения и быстрая утомляемость.

Кроме вышеперечисленного, электроэнцефалография позволяет контролировать результаты проводимого лечения у пациентов, получающих тот или иной вид лекарственной или физиотерапевтической терапии.

Метод позволяет определить наличие таких заболеваний, как эпилепсия, инфекционные поражения мозговой ткани, нарушения трофики и кровоснабжения мозговой ткани.

Электроэнцефалография у детей проводится при диагностике синдрома Дауна, при ДЦП, задержке психического развития.

Противопоказания к проведению процедуры

Сама по себе процедура практически не имеет противопоказаний к применению. Единственным, что может ограничивать ее проведение, является наличие на поверхности головы обширных травм, острых инфекционных процессов или не заживших к моменту проведения исследования.

Электроэнцефалография головного мозга с осторожностью проводится у психически буйных пациентов, так как вид аппарата может привести их в ярость. Для усмирения таких больных необходимо введение транквилизаторов, которые значительно снижают информативность проведения процедуры и приводят к получению неправильных данных.

По возможности следует отказаться от проведения процедуры тяжелым пациентам с декомпенсированными расстройствами сердечно-сосудистой системы. Если в наличии имеется портативный электроэнцефалограф, то лучше воспользоваться им, а не везти самого пациента в диагностический кабинет.

Необходимость проведения исследования

К сожалению, не каждый человек знает о том, что существует такой метод диагностики, как электроэнцефалография. Что это такое - знает еще меньшее количество людей, из-за чего не все обращаются к врачу по поводу его проведения. А зря, ведь данный метод является довольно чувствительным при регистрации потенциалов головного мозга. При грамотно проведенном исследовании и соответствующей расшифровке полученных данных удается получить практически полноценное представление о функциональности структур мозга и о наличии возможного патологического процесса.

Именно данная методика позволяет определить наличие отставания в психическом развитии у детей раннего возраста (хотя обязательно стоит делать поправку на то, что потенциалы мозга у детей несколько отличаются от таковых у взрослых людей).

Даже если не имеется никаких нарушений со стороны нервной системы, иногда лучше провести диагностическое обследование с обязательным включением в него ЭЭГ, так как оно может позволить определить начинающиеся изменения в структуре головного мозга, а это обычно является залогом успешности излечения заболевания.

На сегодняшний день, электроэнцефалография – один из самых распространенных и доступных методов диагностики изменений, происходящих в головном мозге. Это исследование нервной системы позволяет оценивать электрическую активность мозга. При проведении процедуры выявляются места поражения мозга, судорожная готовность, электрическая активность. Специальная подготовка к проведению исследования не нужна, оно не имеет противопоказаний и не вызывает неприятных ощущений.

Показания к проведению электроэнцефалографии

Существуют определенные состояния, при которых человеку обязательно нужно обратиться к врачу, чтобы провести ЭЭГ. К ним относятся приступы непроизвольных движений, необычные ощущения, необъяснимое поведение, обмороки. Одной из распространенных причин подобных состояний является эпилепсия.

Также данное исследование обязательно проводится после травматических повреждений мозга . Посредством этой методики удается определить место повреждения и оценить степень сложности изменений мозга.

Итак, к установленным показаниям к выполнению электроэнцефалографии можно отнести следующие состояния:

. Данная процедура позволяет выявить места мозга, которые отвечают за запуск приступов. Она дает возможность оценить эффективность лекарственных средств, принять решение относительно прекращения медикаментозной терапии, оценить тяжесть нарушения функционирования мозга в период вне приступов.
Судорожные припадки неустановленной этиологии.
Обморочные состояния.
Подозрение на . Электроэнцефалография позволяет определить необходимость в проведении дополнительных исследований.
пароксизмальной природы.
. Исследование дает возможность оценить степень поражения мозга и эффективность его восстановления. Повторные процедуры позволяют определить темп исчезновения симптомов нарушения функционирования мозга.
Состояние после операции на мозге.
Воспалительные процессы в центральной нервной системе – , церебральный арахноидит, .
Задержка психологического или речевого развития неопределенной этиологии.
Перинатальное нарушение в работе нервной системы.
Эндокринные патологии.
Расстройства поведения пароксизмальной природы.

Кроме того, компьютерная ЭЭГ позволяет поставить диагноз людям, которые жалуются на следующие симптомы:

Гипертония, колебания артериального давления;
Невротические нарушения;
Вертебрально-базилярная недостаточность в случае .

Основным достоинством электроэнцефалографии является тот факт, что противопоказаний к ее проведению нет . Кроме того, данная процедура проводится довольно быстро и не вызывает дискомфорта.

Подготовка к проведению процедуры

Перед исследованием необходимо помыть и высушить волосы. При этом нельзя использовать средства для укладки – лаки, спреи, муссы. Кроме того, нужно расплести косы, снять с волос заколки, нельзя надевать на голову украшения. Иногда врач просит снизить длительность сна перед выполнением исследования. Это нужно для того, чтобы человек мог заснуть в ходе проведения электроэнцефалографии. В этом случае длительность сна сокращают в среднем на 3-4 часа. Использовать успокоительные препараты нельзя, поскольку они могут оказать влияние на результаты.

Если процедура будет проводиться ребенку, его следует подготовить к необходимости использования специальной шапочки. Обычно это осуществляется в игровой форме – специалисты советуют поиграть в космонавтов или летчиков.

Также стоит взять полотенце – оно поможет стереть с головы остатки электродного геля.

Методика проведения

У взрослых

В ходе исследования пациент, как правило, сидит в кресле либо лежит на кровати. При этом к его голове крепят электроды – это делается с помощью особой шапочки-шлема. Если возникает необходимость в продолжительном исследовании, электроды крепят специальной пастой и клеем. При проведении записи человек должен сидеть или лежать неподвижно – любое движение создает помехи , которые усложняют расшифровку записи.

На фото запечатлён процесс записи активности мозга

В ходе процедуры практически всегда делают пробы с гипервентиляцией и фотостимуляцией. Во время гипервентиляции пациент должен в течение нескольких минут делать глубокие вдохи. Фотостимуляция заключается в воздействии яркого света, который направляют в глаза пациента. Обе пробы дают возможность выявить определенные нарушения, которые не удается определить в состоянии покоя. Если есть необходимость, электроэнцефалографию проводят и во время сна. При этом исследование не подразумевает введения в организм медикаментозных препаратов или воздействия электрического тока.

Если электроэнцефалография проводится человеку с эпилепсией, на записи можно увидеть приступы. Специалист даже может обратиться к пациенту с просьбой спровоцировать приступ – это позволяет конкретизировать его происхождение, разновидность, оценить перспективы лечения.

В ходе процедуры может проводиться видеозапись – в данном случае исследование носит название ЭЭГ-видеомониторинга .

Длительность процедуры может быть разной – на этот показатель влияет диагноз, состояние пациента, наличие эпилептических приступов и возможности лаборатории. В большинстве случаев необходимую информацию удается получить в течение получаса. Но иногда врач увеличивает или уменьшает продолжительность записи.

У детей

Эту процедуру назначают тем детям, которые имеют любые отклонения в развитии – двигательном, речевом, психическом. Даже если у ребенка и нет приступов, электроэнцефалография позволит выявить расстройства в функционировании мозга.

Детям эта процедура обычно назначается в следующих случаях:

Для определения этапов развития мозга с учетом возраста ребенка.
Для тщательного изучения эпилепсии и осуществления контроля над эффективностью лечения.
При наличии у ребенка обмороков, приступов и т.д.
При наличии отставания в развитии или нарушений психоэмоционального характера.
При снижении успеваемости ребенка, склонности к необъяснимому поведению.
При наличии страхов и ночных кошмаров.
После травматических повреждений мозга.
При нарушениях мозгового кровотока.

Конечно, проведение электроэнцефалографии у маленьких детей имеет определенные особенности. В частности, довольно трудно бывает запретить ребенку двигаться во время процедуры. Его рекомендуется удерживать или отвлекать внимание при помощи игрушек. В любом случае проведение электроэнцефалографии у ребенка будет иметь неизбежные помехи, с которыми придется мириться.

Где можно сделать обследование?

В Москве существует довольно много медицинских центров, которые проводят это исследование:

Медицинский центр «НИАРМЕДИК». Стоимость процедуры – 2500 р. Адрес: пр. Маршала Жукова, д. 38 кор. 1
Медицинский центр «Добромед». Стоимость процедуры – 2700 р. Адрес: ул. Ляпидевского, д. 14 стр. 1
Медицинский центр «Spectra». Стоимость процедуры – 1700 р. Адрес: ул. Герасима Курина, д. 16.
Медицинский центр «ПЕНТА-КЛИНИК». Стоимость процедуры – 2750 р. Адрес: Чистопрудный бульвар, д. 12 корп. 2.
Медицинский центр «Клиника №1». Цена процедуры – 2100 р. Адрес: г. Химки, ул. Московская, д. 14

Видео о электроэнцефалографии:

Электроэнцефалография – один из самых доступных методов исследования состояния головного мозга. Она позволяет оценить состояние человека при эпилепсии, нарушениях кровообращения в мозге, травмах и т.д. Кроме того, данная процедура имеет неинвазивный характер , не вызывает боли и не вредит здоровью, поэтому ее можно проводить даже детям.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод регистрации электрической активности мозга с помощью электродов, располагаемых на коже волосистой части головы.

По аналогии с работой компьютера, от работы отдельного транзистора до функционирования компьютерных программ и приложений, электрическую активность мозга можно рассматривать на различных уровнях: с одной стороны — потенциалы действия отдельных нейронов, с другой — общая биоэлектрическая активность мозга, которую регистрируют при помощи ЭЭГ.

Результаты ЭЭГ используются как для клинической диагностики, так и в научных целях. Существует интракраниальная, или внутричерепная ЭЭГ (intracranial EEG, icEEG), также называемая субдуральной ЭЭГ (subdural EEG, sdEEG) и электрокортикографией (ЭКоГ, или electrocorticography, ECoG). При проведении таких видов ЭЭГ регистрация электрической активности осуществляется непосредственно с поверхности мозга, а не с кожи головы. ЭКоГ характеризуется более высоким пространственным разрешением по сравнению с поверхностной (чрескожной) ЭЭГ, поскольку кости черепа и кожа головы несколько «смягчают» электрические сигналы.

Однако намного чаще используется электроэнцефалография транскраниальная. Этот метод является ключевым в диагностике эпилепсии, а также дает дополнительную ценную информацию при множестве других неврологических нарушений.

Историческая справка

В 1875 г. практикующий врач из Ливерпуля Ричард Катон (Richard Caton, 1842-1926) представил в Британском Медицинском Журнале результаты изучения электрического явления, наблюдаемого при исследовании им полушарий мозга кроликов и обезьян. В 1890 г. Бек (Beck) опубликовал исследование спонтанной электрической активности мозга кроликов и собак, проявлявшейся в виде ритмических колебаний, изменяющихся при воздействии света. В 1912 г. русский физиолог Владимир Владимирович Правдич-Неминский опубликовал первую ЭЭГ и вызванные потенциалы млекопитающего (собаки). В 1914 г. другие ученые (Cybulsky and Jelenska-Macieszyna) сфотографировали запись ЭЭГ искусственно вызванного приступа.

Немецкий физиолог Ганс Бергер (Hans Berger, 1873-1941) приступил к исследованиям ЭЭГ человека в 1920 г. Он дал устройству его современное название и, хотя другие ученые ранее проводили аналогичные эксперименты, иногда именно Бергер считается первооткрывателем ЭЭГ. В дальнейшем его идеи развивал Эдгар Дуглас Эдриан (Edgar Douglas Adrian).

В 1934 г. впервые был продемонстрирован паттерн эпилептиформной активности (Fisher и Lowenback). Началом клинической энцефалографии считается 1935 г., когда Гиббс, Дэвис и Леннокс (Gibbs, Davis and Lennox) описали интериктальную активность и паттерн малого эпилептического приступа. Впоследствии, в 1936 г. Гиббс и Джаспер (Gibbs and Jasper) охарактеризовали интериктальную активность как очаговый признак эпилепсии. В том же году в Массачусетском госпитале (Massachusetts General Hospital) была открыта первая лаборатория по изучению ЭЭГ.

Франклин Оффнер (Franklin Offner, 1911-1999), профессор биофизики Северо-западного Университета, разработал прототип электроэнцефалографа, который включал пьезоэлектрический самописец — кристограф (все устройство целиком называлось Динографом Оффнера).

В 1947 г. в связи с основанием Американского Общества Электроэнцефалографии (The American EEG Society) прошел первый Международный конгресс по вопросам ЭЭГ. А уже в 1953 г. (Aserinsky and Kleitmean) обнаружили и описали фазу сна с быстрым движением глаз.

В 50-х годах ХХ века английский врач Вильям Грей Вальтер разработал метод, названный ЭЭГ-топографией, который позволил картировать на поверхности мозга электрическую активность мозга. Этот метод не применяется в клинической практике, его используют только при проведении научных исследований. Метод приобрел особенную популярность в 80-е годы XX века и представлял особый интерес для исследователей в области психиатрии.

Физиологические основы ЭЭГ

При проведении ЭЭГ измеряют суммарные постсинаптические токи. Потенциал действия (ПД, кратковременное изменение потенциала) в пресинаптической мембране аксона вызывает высвобождение нейромедиатора в синаптическую щель. Нейромедиатор, или нейротрансмиттер, — химическое вещество, осуществляющее передачу нервных импульсов через синапсы между нейронами. Пройдя через синаптическую щель, нейромедиатор связывается с рецепторами постсинаптической мембраны. Это вызывает ионные токи в постсинаптической мембране. В результате во внеклеточном пространстве возникают компенсаторные токи. Именно эти внеклеточные токи формируют потенциалы ЭЭГ. ЭЭГ нечувствительна к ПД аксонов.

Хотя за формирование сигнала ЭЭГ ответственны постсинаптические потенциалы, поверхностная ЭЭГ не способна зафиксировать активность одного дендрита или нейрона. Правильнее сказать, что поверхностная ЭЭГ представляет собой сумму синхронной активности сотен нейронов, имеющих одинаковую ориентацию в пространстве, расположенных радиально к коже головы. Токи, направленные по касательной к коже головы, не регистрируются. Таким образом, во время ЭЭГ регистрируется активность радиально расположенных в коре апикальных дендритов. Поскольку вольтаж поля уменьшается пропорционально расстоянию до его источника в четвертой степени, активность нейронов в глубоких слоях мозга зафиксировать гораздо труднее, нежели токи непосредственно около кожи.

Токи, регистрируемые на ЭЭГ, характеризуются различными частотами, пространственным распределением и взаимосвязью с различными состояниями мозга (например, сон или бодрствование). Такие колебания потенциала представляют собой синхронизированную активность целой сети нейронов. Идентифицированы лишь немногие нейронные сети, ответственные за регистрируемые осцилляции (например, таламокортикальный резонанс, лежащий в основе «сонных веретен» — учащенных альфа-ритмов во время сна), тогда как многие другие (например, система, формирующая затылочный основной ритм) пока не установлены.

Методика проведения ЭЭГ

Для получения традиционного поверхностного ЭЭГ запись производят с помощью электродов, помещаемых на кожу волосистой части головы с применением электропроводящего геля или мази. Обычно перед помещением электродов по возможности удаляют омертвевшие клетки кожи, которые повышают сопротивление. Методику возможно усовершенствовать, используя углеродные нанотрубки, которые проникают в верхние слои кожи и способствуют улучшению электрического контакта. Такая система датчиков называется ENOBIO; однако представленная методика в общей практике (ни в научных исследованиях, ни тем более в клинике) пока не используется. Обычно во многих системах используются электроды, каждый из которых имеет отдельный провод. В некоторых системах используются специальные шапочки или сетчатые конструкции в виде шлема, в которых заключены электроды; чаще всего такой подход оправдывает себя, когда используется комплект с большим количеством плотно расположенных электродов.

Для большинства вариантов применения в клинике и в исследовательских целях (за исключением наборов с большим количеством электродов) расположение и название электродов определены Международной «10-20» системой. Использование данной системы гарантирует, что названия электродов между различными лабораториями строго согласованы. В клинике чаще всего используется набор из 19 отводящих электродов (плюс заземление и электрод сравнения). Для регистрации ЭЭГ новорожденных обычно используется меньшее количество электродов. Чтобы получить ЭЭГ конкретной области мозга с более высоким пространственным разрешением, можно использовать дополнительные электроды. Набор с большим количеством электродов (обычно в виде шапочки или шлема-сетки) может содержать до 256 электродов, расположенных на голове на более или менее одинаковом расстоянии друг от друга.

Каждый электрод соединен с одним входом дифференциального усилителя (то есть один усилитель приходится на пару электродов); в стандартной системе электрод сравнения соединен с другим входом каждого дифференциального усилителя. Такой усилитель увеличивает потенциал между измерительным электродом и электродом сравнения (обычно в 1,000-100,000 раз, или коэффициент усиления напряжения составляет 60-100 дБ). В случае аналоговой ЭЭГ сигнал затем проходит через фильтр. На выходе сигнал регистрируется самописцем. Однако в наше время многие самописцы являются цифровыми, и усиленный сигнал (после прохождения через фильтр подавления шумов) преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя. Для клинической поверхностной ЭЭГ частота аналого-цифрового преобразования происходит при 256-512 Гц; частота преобразования до 10 кГц используется в научных целях.

При цифровой ЭЭГ сигнал сохраняется в электронном виде; для отображения он также проходит через фильтр. Обычные параметры для фильтра низких частот и для фильтра высоких частот составляют 0,5-1 Гц и 35-70 Гц соответственно. Фильтр низких частот обычно отсеивает артефакты, представляющие собой медленные волны (например, артефакты движения), а фильтр высоких частот уменьшает чувствительность канала ЭЭГ к колебаниям высоких частот (например, электромиографические сигналы). Кроме того, может использоваться дополнительный узкополосный режекторный фильтр для устранения помех, вызванных линиями электропитания (60 Гц в США и 50 Гц во многих других странах). Режекторный фильтр часто используется, если запись ЭЭГ осуществляется в отделении интенсивной терапии, то есть в крайне неблагоприятных для ЭЭГ технических условиях.

Для оценки возможности лечения эпилепсии хирургическим путем возникает необходимость расположить электроды на поверхность мозга, под твердой мозговой оболочкой. Чтобы осуществить данный вариант ЭЭГ, производят краниотомию, то есть формируют трепанационное отверстие. Такой вариант ЭЭГ и называют интракраниальной, или внутричерепной ЭЭГ (intracranial EEG, icEEG), или субдуральной ЭЭГ (subdural EEG, sdEEG), или электрокортикографией (ЭКоГ, или electrocorticography, ECoG). Электроды могут погружаться в структуры мозга, например, миндалевидное тело (амигдала) или гиппокамп — отделы мозга, в которых формируются очаги эпилепсии, но сигналы которых невозможно зафиксировать в ходе поверхностной ЭЭГ. Сигнал электрокортикограммы обрабатывается так же, как цифровой сигнал рутинной ЭЭГ (см. выше), однако существует несколько особенностей. Обычно ЭКоГ регистрируется при более высоких частотах по сравнению с поверхностной ЭЭГ, поскольку, согласно теореме Найквиста, в субдуральном сигнале преобладают высокие частоты. Кроме того, многие артефакты, влияющие на результаты поверхностной ЭЭГ, не оказывают влияния на ЭКоГ, и поэтому часто использование фильтра для сигнала на выходе не требуется. Обычно амплитуда ЭЭГ сигнала взрослого человека составляет около 10-100 мкВ при измерении на коже волосистой части головы и около 10-20 мВ при субдуральном измерении.

Поскольку ЭЭГ-сигнал представляет собой разность потенциалов двух электродов, результаты ЭЭГ могут изображаться несколькими способами. Порядок одновременного отображения определенного количества отведений при записи ЭЭГ называется монтажом.

Биполярный монтаж

Каждый канал (то есть отдельная кривая) представляет собой разность потенциалов между двумя соседними электродами. Монтаж представляет собой совокупность таких каналов. Например, канал «Fp1-F3» — это разность потенциалов между электродом Fp1 и электродом F3. Следующий канал монтажа, «F3-C3», отражает разность потенциалов между электродами F3 и C3, и так далее для всего набора электродов. Общий для всех отведений электрод отсутствует.

Референциальный монтаж

Каждый канал представляет собой разность потенциалов между выбранным электродом и электродом сравнения. Для электрода сравнения не существует стандартного места расположения; однако его расположение отлично от расположения измерительных электродов. Часто электроды располагают в области проекций срединных структур мозга на поверхность черепа, поскольку в таком положении они не усиливают сигнал ни от одного из полушарий. Другой популярной системой фиксации электродов является крепление электродов на мочках уха или сосцевидных отростках.

Лапласовский монтаж

Используется при записи цифровой ЭЭГ, каждый канал — это разность потенциалов электрода и среднего взвешенного значения для окружающих электродов. Усредненный сигнал называется в таком случае усредненным референтным потенциалом. При использовании аналоговой ЭЭГ во время записи специалист переключается с одного типа монтажа на другой с целью максимально отразить все характеристики ЭЭГ. В случае цифровой ЭЭГ все сигналы сохраняются согласно определенному типу монтажа (обычно референциальному); поскольку любой тип монтажа может быть сконструирован математически из любого другого, специалист может наблюдать за ЭЭГ в любом варианте монтажа.

Нормальная ЭЭГ-активность

Обычно ЭЭГ описывают, используя такие термины как (1) ритмическая активность и (2) кратковременные компоненты. Ритмическая активность меняется по частоте и амплитуде, в частности, формируя альфа-ритм. Но некоторые изменения параметров ритмической активности могут иметь клиническое значение.

Большинство известных сигналов ЭЭГ соответствуют диапазону частот от 1 до 20 Гц (в стандартных условиях записи ритмы, частота которых выходит за пределы указанного диапазона, скорее всего являются артефактами).

Дельта-волны (δ-ритм)

Частота дельта-ритма составляет примерно до 3 Гц. Этот ритм характеризуется высокоамплитудными медленными волнами. Обычно присутствует у взрослых в фазе медленного сна. В норме также встречается и у детей. Дельта-ритм может возникать очагами в области подкорковых повреждений или распространяться повсеместно при диффузном поражении, метаболической энцефалопатии, гидроцефалии или глубоких поражениях срединных структур мозга. Обычно данный ритм наиболее заметен у взрослых во фронтальной области (лобная перемежающаяся ритмическая дельта-активность, или FIRDA — Frontal Intermittent Rhythmic Delta) и у детей в затылочной (затылочная перемежающаяся ритмическая дельта-активность или OIRDA — Occipital Intermittent Rhythmic Delta).

Тета-волны (θ-ритм)

Тета-ритм характеризуется частотой от 4 до 7 Гц. Обычно наблюдается у детей младшего возраста. Может встречаться у детей и взрослых в состоянии дремы или во время активации, а также в состоянии глубокой задумчивости или медитации. Избыточное количество тета-ритмов у пожилых пациентов свидетельствует о патологической активности. Может наблюдаться в виде очагового нарушения при локальных подкорковых поражениях; а кроме того, может распространяться генерализованно при диффузных нарушениях, метаболической энцефалопатии, поражениях глубинных структур мозга и в некоторых случаях при гидроцефалии.

Альфа-волны (α-ритм)

Для альфа-ритма характерная частота от 8 до 12 Гц. Название этому виду ритма дал его первооткрыватель, немецкий физиолог Ганс Бергер (Hans Berger). Альфа-волны наблюдаются в задних отделах головы с обеих сторон, причем их амплитуда выше в доминантной части. Данный вид ритма выявляется, когда исследуемый закрывает глаза или находится в расслабленном состоянии. Замечено, что альфа-ритм затухает, если открыть глаза, а также в состоянии умственного напряжения. Сейчас такой вид активности называют «основным ритмом», «затылочным доминирующим ритмом» или «затылочным альфа-ритмом». В действительности у детей основной ритм имеет частоту менее 8 Гц (то есть, технически попадает в диапазон тета-ритма). Дополнительно к основному затылочному альфа-ритму в норме присутствуют еще несколько его нормальных вариантов: мю-ритм (μ-ритм) и височные ритмы — каппа и тау-ритмы (κ и τ-ритмы). Альфа-ритмы могут возникать и в патологических ситуациях; например, если в состоянии комы на ЭЭГ пациента наблюдается диффузный альфа-ритм, который возникает без внешней стимуляции, такой ритм называют «альфа-кома».

Сенсомоторный ритм (μ-ритм)

Мю-ритм характеризуется частотой альфа-ритма и наблюдается в сенсомоторной коре. Движение противоположной руки (или представление такого движения) вызывает затухание мю-ритма.

Бета-волны (β-ритм)

Частота бета-ритма составляет от 12 до 30 Гц. Обычно сигнал имеет симметричное распределение, но наиболее очевиден в лобной области. Низкоамплитудный бета-ритм с варьирующей частотой часто связан с беспокойными и суетливыми размышлениями и активной концентрацией внимания. Ритмичные бета-волны с доминирующим набором частот связаны с различными патологиями и действием лекарственных препаратов, особенно бензодиазепинового ряда. Ритм с частотой более 25 Гц, наблюдаемый при снятии поверхностной ЭЭГ, чаще всего представляет собой артефакт. Он может отсутствовать или быть слабо выраженным в областях повреждения коры. Бета-ритм доминирует в ЭЭГ пациентов, находящихся в состоянии тревоги или беспокойства или у пациентов, у которых открыты глаза.

Гамма-волны (γ-ритм)

Частота гамма-волн составляет 26-100 Гц. Из-за того, что кожа головы и кости черепа обладают свойствами фильтра, гамма-ритмы регистрируются только при проведении электрокортиграфии или, возможно, магнитоэнцефалографии (МЭГ). Считается, что гамма-ритмы представляют собой результат активности различных популяций нейронов, объединенных в сеть для выполнения определенной двигательной функции или умственной работы.

В исследовательских целях с помощью усилителя постоянного тока регистрируют активность, близкую к постоянному току или для которой характерны крайне медленные волны. Обычно такой сигнал не регистрируют в клинических условиях, поскольку сигнал с такими частотами крайне чувствителен к целому ряду артефактов.

Некоторые виды активности на ЭЭГ могут быть кратковременными и не повторяются. Пики и острые волны могут быть следствием приступа или интериктальной активности у пациентов, страдающих эпилепсией или предрасположенных к этому заболеванию. Другие временные явления (вертекс-потенциалы и сонные веретена) считаются вариантами нормы и наблюдается во время обычного сна.

Стоит отметить, что существуют некоторые типы активности, которые статистически очень редки, однако их проявление не связано с каким-либо заболеванием или нарушением. Это так называемые «нормальные варианты» ЭЭГ. Примером такого варианта служит мю-ритм.

Параметры ЭЭГ зависят от возраста. ЭЭГ новорожденного очень сильно отличается от ЭЭГ взрослого человека. ЭЭГ ребенка обычно включает более низкочастотные колебания по сравнению с ЭЭГ взрослого.

Также параметры ЭЭГ варьируют в зависимости от состояния. ЭЭГ регистрируется вместе с другими измерениями (электроокулограммой, ЭОГ и электромиограммой, ЭМГ) для определения стадий сна в ходе полисомнографического исследования. Первая стадия сна (дремота) на ЭЭГ характеризуется исчезновением затылочного основного ритма. При этом может наблюдаться увеличение количества тета-волн. Существует целый каталог различных вариантов ЭЭГ во время дремоты (Joan Santamaria, Keith H. Chiappa). Во второй стадии сна появляются сонные веретена — кратковременные серии ритмичной активности в диапазоне частот 12-14 Гц (иногда называемые «сигма-полоса»), которые легче всего регистрируются в лобной области. Частота большинства волн на второй стадии сна составляет 3-6 Гц. Третья и четвертая стадии сна характеризуются наличием дельта-волн и обычно обозначаются термином «медленный сон». Стадии с первой по четвертую составляют так называемый сон с медленным движением глазных яблок (NonRapid Eye Movements, non-REM, NREM). ЭЭГ во время сна с быстрым движением глазных яблок (Rapid Eye Movement, REM) по своим параметрам похожа на ЭЭГ в состоянии бодрствования.

Результаты ЭЭГ, проведенной под общим наркозом, зависят от типа использованного анестетика. При введении галогенсодержащих анестетиков, например, галотана, или веществ для внутривенного введения, например, пропофола, практически во всех отведениях, особенно в лобной области, наблюдается особый «быстрый» паттерн ЭЭГ (альфа и слабый бета-ритмы). Согласно прежней терминологии, такой вариант ЭЭГ назывался лобный, распространенный быстрый (Widespread Anterior Rapid, WAR) в противоположность распространенному медленному паттерну (Widespread Slow, WAIS), возникающему при введении больших доз опиатов. Только недавно ученые пришли к пониманию механизмов воздействия анестезирующих веществ на сигналы ЭЭГ (на уровне взаимодействия вещества с различными типами синапсов и понимания схем, благодаря которым осуществляется синхронизированная активность нейронов).

Артефакты

Биологические артефакты

Артефактами называют сигналы ЭЭГ, которые не связаны с активностью головного мозга. Такие сигналы практически всегда присутствуют на ЭЭГ. Поэтому правильная интерпретация ЭЭГ требует большого опыта. Наиболее часто встречаются следующие типы артефактов:

артефакты, вызванные движением глаз (включая глазное яблоко, глазные мышцы и веко);
артефакты от ЭКГ;
артефакты от ЭМГ;
артефакты, вызванные движением языка (глоссокинетические артефакты).

Артефакты, вызванные движением глаз, возникают из-за разности потенциалов между роговицей и сетчаткой, которая оказывается довольно большой по сравнению с потенциалами мозга. Никаких проблем не возникает, если глаз находится в состоянии полного покоя. Однако практически всегда присутствуют рефлекторные движения глаз, порождающие потенциал, который затем регистрируется лобнополюсным и лобным отведениями. Движения глаз — вертикальные или горизонтальные (саккады — быстрые скачкообразные движения глаз) — происходят из-за сокращения глазных мышц, которые создают электромиографический потенциал. Независимо от того, осознанное это моргание глаз или рефлекторное, оно приводит к возникновению электромиографических потенциалов. Однако в данном случае при моргании большее значение имеют именно рефлекторные движения глазного яблока, поскольку они вызывают появление ряда характерных артефактов на ЭЭГ.

Артефакты характерного вида, возникающие вследствие дрожания век, ранее называли каппа-ритмом (или каппа-волнами). Обычно они регистрируются предлобными отведениями, которые находятся непосредственно над глазами. Иногда их можно обнаружить во время умственной работы. Обычно они имеют частоту тета- (4-7 Гц) или альфа-ритма (8-13 Гц). Данному виду активности присвоили название, поскольку считалось, что она является результатом работы мозга. Позднее установили, что эти сигналы генерируются в результате движений век, иногда настолько тончайших, что их очень сложно заметить. На самом деле они не должны называться ритмом или волной, потому что представляют собой шум или «артефакт» ЭЭГ. Поэтому термин каппа-ритм в электроэнцефалографии больше не используется, а указанный сигнал должен описываться как артефакт, вызванный дрожанием век.

Однако некоторые из этих артефактов оказываются полезными. Анализ движения глаз крайне важен при проведении полисомнографии, а также полезен в традиционной ЭЭГ для оценки возможных изменений в состояниях тревоги, бодрствования или во время сна.

Очень часто встречаются артефакты ЭКГ, которые можно перепутать со спайковой активностью. Современный способ регистрации ЭЭГ обычно включает один канал ЭКГ, идущий от конечностей, что позволяет отличить ритм ЭКГ от спайк-волн. Такой способ позволяет также определить различные варианты аритмии, которые наряду с эпилепсией могут быть причиной синкопальных состояний (обмороков) или других эпизодических нарушений и приступов. Глоссокинетические артефакты вызваны разностью потенциалов между основанием и кончиком языка. Мелкие движения языка «засоряют» ЭЭГ, особенно у пациентов, страдающих паркинсонизмом и другими заболеваниями, для которых характерен тремор.

Артефакты внешнего происхождения

В дополнение к артефактам внутреннего происхождения существует множество артефактов, которые являются внешними. Перемещение около пациента и даже регулирование положения электродов может вызвать помехи на ЭЭГ, всплески активности, возникающие из-за кратковременного изменения сопротивления под электродом. Слабое заземление электродов ЭЭГ может вызвать значительные артефакты (50-60 Гц) в зависимости от параметров местной энергосистемы. Внутривенная капельница также может служить источником помех, поскольку такое устройство может вызывать ритмичные, быстрые, низковольтные вспышки активности, которые легко перепутать с реальными потенциалами.

Коррекция артефактов

Недавно для коррекции и устранения артефактов ЭЭГ использовали метод декомпозиции, заключающийся в разложении сигналов ЭЭГ на некоторое количество компонентов. Существует множество алгоритмов разложения сигнала на части. В основе каждого метода лежит следующий принцип: необходимо проводить такие манипуляции, которые позволят получить «чистую» ЭЭГ в результате нейтрализации (обнуления) нежелательных компонентов.

Патологическая активность

Патологическую активность можно грубо разделить на эпилептиформную и неэпилептиформную. Кроме того, ее можно разделить на локальную (очаговую) и диффузную (генерализованную).

Очаговая эпилептиформная активность характеризуется быстрыми, синхронными потенциалами большого числа нейронов в определенной области мозга. Она может возникать вне приступа и указывать на область коры (область повышенной возбудимости), которая предрасположена к возникновению эпилептических приступов. Регистрации интериктальной активности еще недостаточно ни для того, чтобы установить, действительно ли пациент страдает эпилепсией, ни для локализации области, в которой приступ берет свое начало в случае фокальной, или очаговой эпилепсии.

Максимальная генерализованная (диффузная) эпилептиформная активность наблюдается в лобной зоне, однако ее можно наблюдать и во всех остальных проекциях мозга. Присутствие на ЭЭГ сигналов такого характера дает основание предполагать наличие генерализованной эпилепсии.

Очаговая неэпилептиформная патологическая активность может наблюдаться в местах повреждения коры или белого вещества головного мозга. Она содержит больше низкочастотных ритмов и/или характеризуется отсутствием нормальных высокочастотных ритмов. Кроме того, такая активность может проявляться в виде очагового или одностороннего уменьшения амплитуды сигнала ЭЭГ. Диффузная неэпилептиформная патологическая активность может проявляться в виде рассеянных аномально медленных ритмов или билатерального замедления обычных ритмов.

Преимущества метода

У ЭЭГ как инструмента для исследования мозга существует несколько значимых преимуществ, например ЭЭГ характеризуется очень высоким разрешением по времени (на уровне одной миллисекунды). Для других методов изучения активности мозга, таких как позитронно-эмиссионная томография (positron emission tomography, PET) и функциональная МРТ (ФМРТ, или Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI), разрешение по времени находится на уровне между секундами и минутами.

Методом ЭЭГ измеряют электрическую активность мозга напрямую, тогда как другие методы фиксируют изменения в скорости кровотока (например, однофотонная эмиссионная компьютерная томография, ОФЭКТ, или Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT; а также ФМРТ), которые являются непрямыми индикаторами активности мозга. ЭЭГ можно проводить одновременно с ФМРТ, чтобы совместно регистрировать данные как с высоким разрешением по времени, так и с высоким пространственным разрешением. Тем не менее, поскольку события, зарегистрированные в результате исследования каждым из методов, происходят в различные периоды времени, вовсе не обязательно, что набор данных отражает одну и ту же активность мозга. Существуют технические трудности комбинирования двух указанных методов, к которым относятся необходимость устранить с ЭЭГ артефакты радиочастотных импульсов и движения пульсирующей крови. Кроме того, в проводах электродов ЭЭГ могут возникнуть токи вследствие магнитного поля, создаваемого МРТ.

ЭЭГ может регистрироваться одновременно с проведением магнитоэнцефалографии, поэтому результаты этих комплементарных методов исследования с высоким разрешением по времени можно сравнить друг с другом.

Ограничения метода

Метод ЭЭГ имеет несколько ограничений, самое важное из которых — это слабое пространственное разрешение. ЭЭГ особенно чувствительна к определенному набору постсинаптических потенциалов: к тем, что формируются в верхних слоях коры, на вершинах извилин, непосредственно примыкающих к черепу, направленных радиально. Дендриты, расположенные глубже в коре, внутри борозд, находящиеся в глубоких структурах (например, поясной извилине или гиппокампе) или токи которых направлены по касательной к черепу, оказывают на сигнал ЭЭГ существенно меньшее влияние.

Оболочки головного мозга, цереброспинальная жидкость и кости черепа «смазывают» сигнал ЭЭГ, затеняя его интракраниальное происхождение.

Невозможно математически воссоздать единственный внутричерепной источник тока для заданного сигнала ЭЭГ, поскольку некоторые токи создают потенциалы, которые компенсируют друг друга. Ведется большая научная работа по локализации источников сигналов.

Клиническое применение

Стандартная запись ЭЭГ обычно занимает от 20 до 40 минут. Помимо состояния бодрствования, исследование может проводиться в состоянии сна или под воздействием на исследуемого разного рода раздражителей. Это способствует возникновению ритмов, отличных от тех, которые можно наблюдать в состоянии расслабленного бодрствования. К таким действиям относят периодическое световое раздражение вспышками света (фотостимуляция), усиленное глубокое дыхание (гипервентиляция) и открывание и закрывание глаз. Когда проводится исследование пациента, страдающего эпилепсией или находящегося в группе риска, энцефалограмму всегда просматривают на наличие интериктальных разрядов (то есть ненормальной активности, возникающей вследствие «эпилептической активности мозга», которая указывает на предрасположенность к эпилептическим приступам, лат. inter — между, среди, ictus — припадок, приступ).

В некоторых случаях проводят видео-ЭЭГ-мониторинг (одновременная запись ЭЭГ и видео-/аудиосигналов), при этом пациента госпитализируют на срок от нескольких дней до нескольких недель. Во время нахождения в стационаре пациент не принимает противоэпилептические препараты, что дает возможность записать ЭЭГ в приступный период. Во многих случаях запись начала приступа сообщает специалисту гораздо больше конкретной информации о заболевании пациента, чем межприступная ЭЭГ. Непрерывный ЭЭГ мониторинг включает использование портативного электроэнцефалографа, подсоединенного к пациенту в палате интенсивной терапии, для наблюдения за судорожной активностью, которая клинически неочевидна (то есть не определяется при наблюдении за движениями пациента или его психическим состоянием). Когда пациент вводится в состояние искусственной, индуцированной лекарствами комы, по паттерну ЭЭГ можно судить о глубине комы, и в зависимости от показателей ЭЭГ титруются препараты. В «амплитудно-интегрированной ЭЭГ» используют особый тип представления сигнала ЭЭГ, она используется совместно с непрерывным мониторингом функционирования мозга новорожденных, находящихся в реанимационном отделении.

Различные виды ЭЭГ используется в следующих клинических ситуациях:

для того, чтобы отличить эпилептический припадок от других видов приступов, например, от психогенных приступов неэпилептического характера, синкопальных состояний (обмороков), двигательных расстройств и вариантов мигрени;
для описания характера приступов с целью подбора лечения;
для локализации участка мозга, в котором зарождается приступ, для осуществления хирургического вмешательства;
для мониторинга бессудорожных приступов/бессудорожного варианта эпилепсии;
для дифференциации энцефалопатии органического характера или делирия (острого психического расстройства с элементами возбуждения) от первичных психических заболеваний, например кататонии;
для мониторинга глубины анестезии;
в качестве непрямого индикатора перфузии головного мозга в ходе каротидной эндартерэктомии (удаление внутренней стенки сонной артерии);
как дополнительное исследование с целью подтверждения смерти мозга;
в некоторых случаях с прогностической целью у пациентов в коме.

Использование количественной ЭЭГ (математической интерпретации сигналов ЭЭГ) для оценки первичных психических, поведенческих нарушений и нарушений обучения представляется довольно спорным.

Использование ЭЭГ в научных целях

Использование ЭЭГ в ходе нейробиологических исследований имеет целый ряд преимуществ перед другими инструментальными методами. Во-первых, ЭЭГ представляет собой неинвазивный способ исследования объекта. Во-вторых, нет такой жесткой необходимости оставаться в неподвижном состоянии, как при проведении функциональной МРТ. В-третьих, в ходе ЭЭГ регистрируется спонтанная активность мозга, поэтому от субъекта не требуется взаимодействия с исследователем (как, например, это требуется в поведенческом тестировании в рамках нейропсихологического исследования). Кроме того, ЭЭГ обладает высоким разрешением во времени по сравнению с такими методами, как функциональная МРТ, и может использоваться для идентификации миллисекундных колебаний электрической активности мозга.

Во многих исследованиях когнитивных способностей с помощью ЭЭГ используются потенциалы, связанные с событиями (event-related potential, ERP). Большинство моделей такого типа исследования базируется на следующем утверждении: при воздействии на субъект он реагирует либо в открытой, явной форме, либо завуалированно. В ходе исследования пациент получает какие-либо стимулы, и при этом ведется запись ЭЭГ. Потенциалы, связанные с событиями, выделяют путем усреднения сигнала ЭЭГ для всех исследований в определенном состоянии. Затем средние значения для различных состояний могут сравниваться между собой.

Другие возможности ЭЭГ

ЭЭГ проводят не только в ходе традиционного обследования для клинической диагностики и изучения работы мозга с точки зрения нейробиологии, но и для многих других целей. Вариант нейротерапии с биологической обратной связью (Neurofeedback) до сих пор остается важным дополнительным способом применения ЭЭГ, который в своей наиболее совершенной форме рассматривается в качестве основы для разработки интерфейса «мозг-компьютер» (Brain Computer Interfaces). Существует целый ряд коммерческих изделий, которые в основном базируются на ЭЭГ. Например, 24 марта 2007 г. американская компания (Emotiv Systems) представила видеоигровое устройство, управляемое с помощью мыслей, созданное на основе метода электроэнцефалографии.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) – это один из методов исследований головного мозга, и единственный на данный момент, который позволяет проводить диагностику пациента при потере сознания. Проводится ЭЭГ от 45 минут до 2 часов, и за это время дает специалистам огромное количество ценной информации.

Что такое ЭЭГ головы

Электроэнцефалография головного мозга – это метод диагностики патологий головного мозга, который базируется на регистрации его активности. Благодаря этому способу вовремя выявляются патологии сосудов, доброкачественные и злокачественные опухоли, воспалительные заболевания, эпилепсия. Для проведения ЭЭГ предварительной подготовки не требуется. Вреда процедура для здоровья взрослых и детей не несет.

Электроэнцефалограмма головного мозга с помощью металлических электродов, наложенных на кожу головы, улавливает и усиливает биоэлектрические колебания мозга, записывая их графически. Если рутинная процедура малоэффективна, то врач может назначить ЭЭГ с депривацией сна, когда пациент остается в больнице на одну ночь. Самой полной диагностикой являются данные, снятые в момент пробуждения, во время ночного сна или непосредственно перед сном. Процедура многочасовой записи пациента на видеокамеру во время исследования называется ЭЭГ-видеомониторинг.

Что показывает электроэнцефалограмма

ЭЭГ активности головного мозга имеет вид кривой, формирующейся в результате колебаний его электрической частоты. Эта кривая помогает специалисту выявить четкую картину работы органа. Для определения степени конкретной болезни врач использует дополнительную диагностику. Оценка активности нейронов головного мозга дает уникальную возможность:

изучить смену бодрствования и сна;
оценить степень функционального нарушения мозга;
уточнить другие методы исследований;
установить сторону очага поражения;
установить точное нахождение места травмы;
найти участки, где начинается эпилепсия;
проследить за эффективностью назначенных лекарственных препаратов;
определить причины обмороков, панических атак и других кризисов;
оценить работу органа между судорогами.

Расшифровка ЭЭГ у взрослого

Для пациента важно не только знать, что показывает ЭЭГ головного мозга, но и понимать, как ее расшифровать. Однако итоговый диагноз будет выставляться только специалистом с учетом определенных клинических признаков, беспокоящих больного. Основные понятия, отражающиеся в заключении врача:

Альфа-ритм. В норме составляет 8-14 Гц, а его амплитуда у здорового человека между полушариями находится в пределах 100 мкВ. Патологические признаки альфа-ритма: нестабильная частота, асимметрия между полушариями больше 30%, индекс меньше 50%, амплитуда более 90 или менее 20 мкВ.
Бета-ритм. В основном выражается в мозговых лобных долях. В обоих полушариях имеет амплитуду симметричную от 3 до 5 мкВ. Патологические признаки: асимметрия между полушариями более 50%, амплитуда от 7 мкВ, синусоидальный ритм, пароксизмальные разряды.
Дельта-ритм и тета-ритм. Прибор их фиксирует, но только в процессе сна. Если они проявляются при бодрствовании, то это свидетельствует о наличии дистрофических патологий в тканях головного мозга.
БЭА (биоэлектрическая активность). В норме показатель должен быть ритмичным, без пароксизмов, синхронным. Изменения БЭА выявляются при депрессии, склонности к судорогам, наличии эпилепсии раннего детского возраста.

Что такое ЭЭГ головы у ребенка

Есть обстоятельства, когда нейрофизиатр, невролог или психиатр назначает ребенку прохождение электроэнцефалографии. Стандартные показания к проведению ЭЭГ головного мозга у детей:

припадки мозгового происхождения;
травмы головы;
подозрение на опухоль;
оценка развития малыша на первом году жизни;
неустойчивое артериальное давление;
лунатизм или нарушение сна;
частые потери сознания, головокружения, головные боли;
вспыльчивость, раздражительность;
регулярный необъяснимый плач.

Где сделать ЭЭГ

Проводят ЭЭГ в поликлиниках, больницах, медицинских центрах. Диагностикой и расшифровкой занимается, как правило, невролог, специализирующийся на лечении болезней нервной системы. Пациент в ходе обследования должен лежать на кушетке, либо сидеть в кресле с закрытыми глазами. К коже головы обследуемого крепят на липкой пасте в разных местах плоские металлические электроды. Иногда на голову надевается шлем с уже встроенными дисками.

Доктор во время процедуры может присутствовать или наблюдать за человеком через стекло соседнего помещения. В процессе проведения ЭЭГ активности головного мозга врач может иногда прерывать процедуру, чтобы пациент мог поменять позу и подвигаться. Иногда обследуемого просят специально выполнить определенные действия, чтобы определить состояние активности мозга.

Нередко человеку предлагается дневной сон с помощью седативных препаратов, а в редких случаях пациенту приходится спать в больнице, когда обследование проводят на протяжении всей ночи. Если происходит не суточный мониторинг, а обычная процедура, то ЭЭГ длится около 2 часов. Длительность обследования – это единственный дискомфорт, который испытывает пациент, в остальном проходит оно совершенно безболезненно. Использование пасты не наносит вреда коже – она легко смывается шампунем.

Сколько стоит электроэнцефалограмма мозга

Стоимость электроэнцефалограммы в государственных больницах составляет от 500 до 1500 рублей. Некоторые частные клиники выставляют цену за ЭЭГ выше (3000-4000 рублей). Это зависит от уровня комфорта медицинского центра, его ценовой политики, квалификации специалиста и некоторых других факторов. Следует помнить, что процедура проводится по назначению врача, поэтому перед обследованием проконсультируйтесь со своим доктором.

Видео: ЭЭГ с депривацией сна

В настоящее время в медицине широко используются средства вычислительной техники. В частности, все более широкое распространение получает компьютерная электроэнцефалография (КЭЭ). Несомненным достоинством КЭЭ по сравнению с традиционным подходом является наглядное представление получаемой от датчиков информации и возможность автоматизации процесса первичной диагностики. Документирования и хранения данных. Одной из важнейших в области КЭЭ является задача отображения карты электрических потенциалов мозга пациента (КЭПМ) в режиме реального времени на экране персонального компьютера (ПК).

Задача построения динамически КЭПМ формулируется следующим образом: дать оценку мощности сигнала в каждом из опрашиваемых каналов (их может быть от 16 до 22) в полосе частот, соответствующей одному из принятых диапазонов (1-3Гц, 4-8Гц, 8-13Гц, 13-20ГЦ), сформировать изображение путём интерполяции полученных данных на пространственную сетку, соответствующую расположению датчиков на голове пациента, вывести изображение на экран ПК. Для этого должно быть создано соответствующее программное обеспечение, позволяющее реализовать названные процедуры в реальном масштабе времени на ПК класса АТ-286, наиболее распространенных в медицинских учреждениях. Таким образом, задача непрерывного отображения состояния головного мозга на экране ПК решается в три этапа: фильтрация данных, интерполяция, вывод на экран.

Стандартным подходом для решения задачи фильтрации, реализованным в существующем программном обеспечении, является использование процедуры быстрого преобразования Фурье, примером может служить пакет «ЭЭГ v1.5» ТОО "Потенциал" (г. Санкт-Петербург). При этом процедура обработки информации реализована следующим образом: данные накапливаются в течении нескольких секунд (как правило, не менее 5 для ПК АТ-286), а затем и течении еще нескольких секунд (около 3-5) производится их обработка и отображение на экране компьютера. Таким образом, смена изображения возможна один раз в 8-10 секунд (для ПК АТ-286), что не всегда соответствует задачам исследования, например, при выполнении сложных операций необходим непрерывный контроль за состоянием мозга пациента.

Для решения задачи фильтрации в режиме реального времени в настоящей статье предлагается два вида процедур оценки мощности сигнала в соответствующих полосах частот. Для оценки мощности могут использоваться цифровые фильтры рекурсивного типа с последующим непосредственным изменением мощности на основе скользящего или экспоненциального сглаживания квадратов или модулей выходных сигналов фильтров. Анализ показал, что поставленным требованиям по быстродействию, крутизне и равномерности частотных характеристик удовлетворяют фильтры Кауэра (эллиптические) 4-го порядка. Пример частотной характеристики эллиптического фильтра приведён на рисунке 1.

Несомненным достоинством подобного класса фильтров является относительна я простота реализации. Алгоритм, реализующий фильтр Кауэра, для обработки 16 каналов требует 144 операции умножения на один шаг фильтрации.

Другой, более перспективный вариант построения системы оценки мощности основан на разработанном методе получения Рекуррентных точных оценок модулей спектральных коэффициентов дискретного преобразования Фурье для заданных диапазонов частот. При этом может быть получена непосредственная оценка спектральной мощности сигнала в узкой полосе частот. На рисунке 2 приведена характеристика эквивалентного фильтра, соответствующая пятисекундному интервалу текущего оценивания мощности сигнала. Исследования показали, что фильтр обладает очень узкой полосой пропускания. Так, при частоте дискретизации входного сигнала 50Гц полоса пропускания составляет около 0,3Гц, а при частоте дискретизации 25Гц полоса пропускания сужается до 0,2Гц. Ввиду узкой полосы пропускания фильтра, для оценки мощности сигнала в полосе шириной 3-5Гц необходимо использовать одновременно несколько фильтров с шагом центральных частот 0,5-1 Гц. Тогда при использовании 4 фильтров для обработки информации от 16 датчиков необходимо будет выполнить 384 операции умножения и 240 операций сложения. Таким образом, быстродействие фильтра Кауэра примерно в 3 раза выше, чем у данного алгоритма, однако фильтр Кауэра обладает меньшим подавлением в области режекции.

Для вывода КЭПМ на экран ПК созданы алгоритмы быстрой прорисовки изменяющихся изображений. Алгоритмы расчитаны на использование видеоадаптера VGA в режиме 13h (разрешение 320x200 пикселов, 256 цветов из палитры 256000 цветов), что достаточно для большинства приложении.

Для решения задачи интерполяции предлагается следующая процедура. Пусть требуется отобразить на экране КЭМП с некоторой точки зрения. Для этого сначала видимые с этой точки зрения датчики проектируются на плоскость. Далее на этой плоскости производится интерполяция функции заданной в точках проекций датчиков, обозначенных точками на рис. 3.

Применяется интерполяция вида

где - координаты проекции i-го датчика: n – количество датчиков; ; - константа; – коэффициенты, подобранные так, чтобы совпадала с заданными значениями. При этом получаемая система линейных уравнений для нахождения не вырождается ни при каком расположении датчиков.

Для ускорения вычислений выражение (1) применяется только для интерполяции в узлы сетки 5×4, после чего применяется раздельно-полиномиальная интерполяция из узлов сетки, требующая небольшого числа операций.

Еще большее ускорение отображения осуществляется с помощью дополнительной кусочно-квадратичной интерполяции вдоль строк. В этом случае путём решения квадратных уравнений находятся отрезки строки с одинаковой градацией цвета и отображение производится прорисовкой таких отрезков.

Исследование быстродействия описанных алгоритмов показало следующее. При использовании алгоритма непосредственной оценки мощности сигнала (тестовая программа создана в среде Borland С++ v.3.1) обновление изображения размерностью 150×150 элементов на компьютере АТ-286/12МГц происходит за 0,35 с Такая скорость обновления изображения момгег быть принята только прн условии, что при частоте дискретизации 50Гц входные данные не успевают сильно измениться за 20 отсчетов, иначе прорисовка будет выполняться медленнее, будет заметна смена кадров, что раздражает оператора, В этом случае для повышения качества изображения нужно использовать более быстродействующие компьютеры. Так на АТ-38б/25МГц изображение обновляется за 0,17 секунды, что снижает ограничение на скорость изменения входных данных до 6-8 отсчетов. При использовании фильтра Кауэра время обновления изображения на АТ-286/12МГц составляет 0.25 с, на АТ-386/25МГц - 0,15 с.

Приведенные цифры показывают, что наиболее узким местом в данной системе является визуализация результатов фильтрации, накладывающая основные ограничения на скорость изменения входных данных. Несмотря на то, что время фильтрации разными алгоритмами отличается в 3 раза, время обновления изображения отличается всего на 10-20%. Выбор того или иного алгоритма должен быть обусловлен типом используемой техники и требованиями к точности решения поставленной задачи.

Разработан действующий в режиме реального времени программно-аппаратный комплекс, предназначенный для отображения состояния головного мозга по сигналам электроэнцефалографа. В качестве электроэнцефалографа-приставки используется многоканальный усилитель сигналов «Телепат М102» производства ТОО «потенциал», оснащённый интерфейсом с компьютером.

Таким образом, в результате исследований было создано уникальное программное обеспечение для наиболее распространенного класса персональных компьютеров, позволяющее осуществлять отображение состояния головного мозга человека в реальном времени.

Заключение

В сборнике представлены статьи, охватывающие широкий крут вопросов теории и практики статистической обработки случайных сигналов и полей: методы представления полей, синтез и анализ алгоритмов решения различных задач. Среди них рекуррентные алгоритмы фильтрации, адаптивные алгоритмы обнаружения сигналов, процедуры классификации и оценки параметров.

Разработка и исследование подобных алгоритмов выполняются в соответствии с рядом комплексных научных программ, в частности, с государственной научно-технической программой. Перспективные информационные технологии анализа изображений и распознавания образов РАН, проблемой «Анизотропные случайные поля» Ульяновской территориальной группы РАН и государственной программой конверсии.

Результаты, полученные в работах сборника, могут быть использованы при проектировании современных и перспективных автоматизированных систем цифровой обработки пространственно-временных сигналов в аэрокосмических исследованиях, радио- и теплолокации, медицинской диагностике и других областях науки и техники.