Артефакты ЭЭГ

Артефакт (Artifact, artefact) или шум – это любая регистрируемая в канале ЭЭГ разность потенциалов экстрацеребрального происхождения или любое изменение ЭЭГ-сигнала, вызываемое внемозговыми факторами, такими как: окружающие мозг ткани и другие органы, инструментальные помехи или сбои, ошибки оператора и пр.

Рис. 1. Некоторые основные типы артефактов в ЭЭГ.
Рис. 1. Некоторые основные типы артефактов в ЭЭГ.

1 — наводка сетевого тока частотой 50 Гц на нижнем канале; 2 — артефакты движения электрода на нижнем канале; 3 — артефакты от лампы фотостимулятора, повторяющие нарастающую частоту стимуляции; 4 — электромиограмма, накладывающаяся на ЭЭГ; 5 — артефакт ЭКГ (верхний канал) и пульсация сосуда под электродом (нижний канал); 6 — артефакт потенциала, связанного с глотательным движением; 7 — артефакт электрокожного потенциала; 8 — артефакт от движения глаз, максимально выраженный в лобных отведениях F и снижающийся по амплитуде кзади.

В исследованиях было установлено, что артефакты наблюдаются в 22.3% ЭЭГ-записей, среди которых 10.8% составляют мышечные артефакты, 8.2% – кардиогенные, 5,1% – прочие.1

Систематический подход к распознаванию, идентификации источника и устранению артефакта является важным процессом, снижающим вероятность неправильного толкования ЭЭГ и ограничивающим вероятность неблагоприятных клинических последствий.

Классификация артефактов

Артефакты на ЭЭГ сигналах по своему происхождению могут быть разделены на две группы — физические (экстрафизиологические), которые исходят из внешней среды (например, электросеть или приборы), и физиологические (биологические), генерируемые телом пациента (например, мышцами). Физические артефакты, как правило, обусловлены нарушениями технических правил регистрации ЭЭГ и представлены несколькими видами электрографических феноменов, возникающих под влиянием внешних воздействий.

К наиболее частным артефактам относятся:

  1. Сердечные артефакты
  2. Артефакты из-за электродов
  3. Артефакты внешней среды
  4. Мышечные артефакты
  5. Артефакты из-за движения глаз

Источники ЭЭГ артефактов по Niedermeyer 2

ТипИсточникПример
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ (БИОЛОГИЧЕСКИЕ)ПАЦИЕНТ
Глаза (движение глаз)Мигание
Спайк латеральной прямой мышцы глаза
SEMs сна
REMs
Нистагм
Электроретинограмма
Орофаринкс (глосскинетический)Глотание
Небный миоклонус
Смыкание связок
Стридорозное дыхание
Храп
Сердце (кардиогенный)Электрокардиограмма
Мышцы (миогенный)Простой: фронтальные/височные потенциалы единичного двигателя
Комплекс: очаговые припадки; жевание, разговор, бруксизм или глотание
Легкие (респираторные)Дыхание
Кашель
Кожа (терморегуляторная)Пот
Движение телаПростое движение: тремор, миоклонус
Комплексное движение: смена положения тела, движение головы
НЕФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕПРИБОРЫ И ВНЕШНИЕ ОБЪЕКТЫ
ЭлектродыЭлектроды, провода и разъемы подключенияСпонтанные разряды
Движение провода
Высокий импеданс
Солевой мостик
ИнструментальныеЭнцефалограф/ компьютерЭлектрические: движение кабеля, неисправность прибора
Цифровые: алиасинг, липкий бит (sticky bit)
Внешняя среда50-60 ГцПеременный ток (50 Гц в РФ или 60 Гц)
Окружение / Люди и устройстваКонтакт с пациентом (например, касания, перкуссия)
Электростатические разряды от простыней
ЭлектроприборыВнутривенная капельница
Диализ, вентилятор, виброкровати, мониторы и механические устройства
ИмплантыБиоэлектрические устройстваЦеребральный: респонсивный нейростимулятор, глубокий стимулятор мозга
Экстрацеребральные: стимулятор блуждающего нерва, стимулятор мочевого пузыря, имплантируемые дефибрилляторы сердечного ритма, вспомогательные желудочковые устройства, помпы
Классификация артефактов на ЭЭГ
Классификация артефактов на ЭЭГ

Артефакты внешней среды


Разнообразные артефакты могут возникать из-за электрических источников, генерируемых устройствами, расположенными в окружающей среде пациента. Огромный и сложный набор артефактов с различными частотами и морфологиями может усложнить распознавание и выявление их источника. Эти артефакты особенно распространены в отделении интенсивной терапии.

Виды

  • Электромагнитный шум 50 Гц
  • Электрические устройства: внутривенные инфузионные насосы, телефоны, компьютеры, мониторы ЭКГ и внутричерепного давления
  • Механические воздействия: вентиляторы, циркуляционные насосы искусственного дыхания, системы подачи питательных трубок
  • Инфузионные системы (капельницы)
  • Движения во внешней среде людей и предметов вокруг пациента

В зависимости от среды распространения электромагнитные помехи могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивные помехи или наводки распространяются в виде электромагнитных полей в непроводящих средах (воздухе, например). Индуктивная наводка представляет собой электрическую связь между двумя или более проводниками: когда в одном из них ток меняется, в другом возникает индуктивное напряжение. Кондуктивные помехи – это токи, текущие по проводящим конструкциям и земле. Деление помех на индуктивные и кондуктивные является, условным. В реальности протекает единый электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среду. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так, переменное электромагнитное поле способно наводить токи в кабелях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и цепях заземления сами создают электромагнитные поля, т.е., индуктивные помехи. Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы.

Электромагнитный шум 50 или 60 Гц

60 Гц артефакт
Артефакт 60 Гц

Артефакт высокой частоты, не меняется на протяжении всей записи, присутствует в затылочных отведениях

Наиболее частым видом артефактов являются помехи от электрических полей, создаваемых устройствами, которые питаются от центральной электросети переменного тока. В записи они достаточно легко распознаются и выглядят как регулярные мономорфные колебания правильной синусоидной формы частотой 50 Гц в России и странах СНГ или 60 Гц в некоторых странах (США), накладывающиеся на текущую ЭЭГ. Такие помехи наблюдаются на всех каналах и более выражены на тех электродах, которые имеют высокий импеданс3.

Причины:

  1. Наличие мощных источников электромагнитных полей сетевого тока, таких как распределительные трансформаторные станции, рентгеноаппаратура, физиотерапевтическая аппаратура и др., при отсутствии соответствующей экранировки помещения лаборатории.
  2. Отсутствие заземления электроэнцефалографической аппаратуры и оборудования (электроэнцефалографа, стимулятора, металлического кресла или кровати, на которых располагается обследуемый, и др.).
  3. Плохой контакт между отводящим (активным) электродом и телом больного или между заземляющим электродом и телом больного, а также между этими электродами и коммутатором электроэнцефалографа.

В условиях стационарной электроэнцефалографической лаборатории возникновение помех от сетевого тока редко обусловлено двумя первыми причинами, поскольку они учитываются при первоначальной установке и введении в эксплуатацию оборудования. Наиболее часто эти помехи вызваны причинами, указанными в пункте 3, так как при каждом обследовании электроды устанавливают заново и качество контакта может меняться. В случаях, когда помеха 50 Гц регистрируется только в одном отведении, она, вероятнее всего, обусловлена плохой установкой электрода. В случае, когда эта помеха регистрируется сразу по нескольким отведениям, следует в первую очередь думать о плохой установке электрода заземления. В некоторых случаях оказывается полезным помещать электрод заземления не на голове обследуемого, а, например, на руке.

При использовании монополярного отведения наводка на всех каналах ЭЭГ одного полушария обусловливается плохой установкой референтного ушного электрода.

Электрические устройства

Артефакт ЭЭГ за счет Электрический мотор работы электрического мотора
Артефакт ЭЭГ за счет работы инфузионного насоса

Высокая частота активности предполагает наличие электрического источника, а фиксированная морфология и частота повторений указывают на наличие внешнего устройства.

Приборы с электродвигателями (монитор ЭКГ, внутривенные инфузионные насосы и мониторы внутричерепного давления) могут привести к появлению артефактов с большой амплитудой и ритмическим характером, похожим на полиспайк или спайк. Это связано с колебаниями магнитных полей в двигателе. Артефакт может быть постоянным или прерывистым, как в случае с инфузионными насосами.

Электромагнитные артефакты

Индуктивные наводки высокочастотных радиоволн от телевизора, радио, мобильных телефонов, компьютеров и других электрических устройств могут влиять на работу ЭЭГ усилителя.

Телевизоры и компьютерные мониторы могут вызывать высокочастотные помехи, совпадающие с частотой обновления экрана, когда они находятся рядом с пациентом. Мобильные телефоны могут генерировать артефакт на ЭЭГ, даже когда они не используются. Воздействие сотовых телефонов зависит от близости к электродам и рабочей частоты. Сотовые телефоны обычно создают повторяющиеся острые и медленноволновые комплексы, имитирующие эпилептиформный разряд. Многие из этих высокочастотных или смешанных артефактов устраняются благодаря функциям подавления синфазных помех на ЭЭГ и высокочастотному фильтру сглаживания.

Артефакт, созданный ноутбуком, подключенным для зарядки
Артефакт из-за заряжающегося ноутбука
ЭЭГ, показывающее телефонный звонок в комнате с интервалами 3-4 с
Артефакт ЭЭГ, вызванный телефонным звонком в комнате с интервалами 3-4 с

Режущий или коагулирующий электрод, используемый в операционной, также генерирует высоковольтные высокочастотные сигналы, которые мешают системе записи. Даже используемая в соседних неэкранированных помещениях высокочастотная электрокоагуляция может создавать помехи.

Микроволновые печи рядом с лабораторией ЭЭГ также могут создавать радиочастотные помехи.

Пьезоэлектричество – это электрический заряд, возникающий при механической деформации полимерных материалов. Пьезоэлектрический артефакт может возникать в результате воздействия электрических инфузоров, которые создают статическое электричество между поливинилхлоридной трубкой внутривенной системы и головкой ролика насоса. Необычные артефакты также возникают за счет работы приборов для непрерывной венозной гемофильтрации и диализа. Эти помехи появляются в результате сочетания статических и пьезоэлектрических токов в насосах, вращающихся со скоростью 50 и 600 об/мин, в результате чего токи переходят на пациента, а затем и на электроды.

Капельницы. Электрические помехи также могут возникать в результате падения электростатически заряженных капель в капельнице4. Такой артефакт наблюдается, когда капельница находится рядом с записывающими электродами, и проявляется в виде спайковых потенциалов ЭЭГ. Регулярность волн и совпадение их с капельницей является ключевыми индикаторами для определения артефакта.

Артефакт ЭЭГ за счет капельницы
Артефакт ЭЭГ за счет капельницы

Трехфазные и многофазные колебания возникают одновременно с падением капель при инфузии

Фотоэлектрический артефакт

Фотоэлектрический эффект при прерывистой фотостимуляции
Фотоэлектрический эффект при прерывистой фотостимуляции

Во время фотостимуляции может возникать артефакт в лобных отведениях Fp1/Fp2 и связан с электродами, которые имеют слишком высокий импеданс. В данном случае электрод выступает в роли фотоэлемента, который генерирует импульс, привязанный во времени к периодической фотостимуляции.

Данные артефакты отличаются от реакции усвоения ритма тем, что фотоэлектрический эффект проявляется на фронтальных электродах, а не затылочных. Его амплитуда не зависит от частоты вспышек и намного превосходит амплитуду собственных колебаний ЭЭГ, а также тем, что артефакты явно накладываются на текущую активность, а не являются следствием ее перестройки.

Также источник не следует путать с нормальной физиологической электроретинограммой, производимой сетчаткой в ​​ответ на фотостимуляцию, которая связана с короткой задержкой после светового стимула, и ее может быть трудно отделить от нефизиологического артефакта из-за фотоэлектрического эффекта. Амплитуда электроретинограммы обычно низкого напряжения, появляется в передних отведениях и исчезает со временем при высокой частоте прерывистой фотостимуляции.

Обычно удается избавиться от этого артефакта, используя различную взаимную пространственную ориентацию электроэнцефалографа, обследуемого и стимулятора, либо заземляя отражатель лампы или сетчатый экран, надетый на нее.

Артефакты из-за имплантированных устройств

Кардиостимуляторы могут производить очень короткие остроконечные высоковольтные помехи (более подробно в разделе Сердечных артефактов). Артефакты могут возникать при использовании глубоких стимуляторов головного мозга, блуждающего нерва или спинного мозга и других нейростимуляторов.

Стимулятор блуждающего нерва создает артефакт, характеризующийся высокоамплитудным поверхностно-отрицательным вызванным потенциалом на ЭЭГ.

Артефакт стимулятора блуждающего нерва во время «вовремя» стимуляции
Артефакт стимулятора блуждающего нерва

Механические воздействия

Механические устройства, такие как вентиляторы и циркуляционные насосы, обычно создают артефакты с более медленными компонентами, чем другие электрические устройства. Их артефакт может напоминать баллистокардиографический артефакт, артефакт от электродов или артефакт, возникающий при перемещении тела обследуемого. Артефакт механического воздействия обычно повторяется с одинаковым интервалом и представляет собой медленную волну или комплекс, включающий несколько различных частот, наложенных на медленную волну. Сигнал часто выглядит как прерывистая, ритмическая активность и может быть похож на альфа-активность.

Артефакт на ЭЭГ за счет работы циркуляционного насоса
Артефакт на ЭЭГ за счет работы циркуляционного насоса

Резко очерченные билатеральные изменения сигнала ЭЭГ во фронтальных отведениях происходят с фиксированным интервалом и обусловлены насосом, обеспечивающим кровообращение и экстракорпоральную мембранную оксигенацию. Сердечный артефакт присутствует на нескольких каналах и наиболее хорошо виден на канале A2-T4

Артефакт на ЭЭГ за счет работы механического
Артефакт на ЭЭГ за счет работы механического вентилятора

присутствует в правом затылочном отведении, имеет одинаковую морфологию и частоту повторения артефакта, возникает во время быстрого воздушного потока. На электродах Fp2 и F4 видны артефакты из-за плохого контакта

Артефакт на ЭЭГ за счет работы телефона
Артефакт на ЭЭГ за счет работы звонка механического телефона

Движения во внешней среде и контакт с пациентом

Перемещение людей вокруг пациента может вызвать артефакты, обычно электростатического происхождения, это может произойти, даже если провода и контакты энцефалографа не двигаются. Источниками артефакта могут быть движения медсестер и врачей вокруг кровати пациента, внешний контакт одежды или постельных принадлежностей со стороны персонала (особенно синтетических тканей). Перкуссия, аускультация и другие физикальные методы обследования пациента могут также искажать сигнал.

Зонды энтерального питания, катетеры, СИПАП-аппараты могут вызывать странные по форме артефакты на ЭЭГ. Движение воды в трубке респиратора, подключенной к пациенту, приводит к высоким периодическим медленным волнам в лобных отведениях.

Артефакт ЭЭГ из-за окружающей среды
Артефакт ЭЭГ из-за окружающей среды

Движение воды в трубке респиратора вызывает периодические медленные волны с наложенными более быстрыми компонентами, которые придают волне зазубренную форму.

Артефакт ЭЭГ
Артефакт ЭЭГ

Раскачивание кровати в результате ритмического двигательного расстройства (rhythmic movement disorder)

Отличительные особенности артефактов внешней среды

Отличия от иктальных (эпилептических) паттернов:

Внешние источники генерируют либо непрерывный артефакт, либо периодические, которые длятся менее нескольких секунд и повторяются как идентичные волны, по крайней мере, несколько раз в минуту. Периодические артефакты регулярные (возникают через равные интервалы), имеют равную продолжительность и одинаковую морфологию (форму). Такая картина не характерна для судорожного припадка.

Отличительные характеристики от периодических эпилептиформных разрядов (periodic epileptiform discharges, PED):

  • Когда внешнее устройство вызывает периодический артефакт, он часто имеет регулярный интервал и может быть похож на PED по своей регулярности.
  • Однако, этот тип артефакта редко имеет двухфазную или трехфазную морфологию PED и часто возникает не локально, а на отдаленных электродах.
  • В отличие от PED помехи от внешних устройств часто представлены генерализованно по всем каналам.

Меры по профилактике и устранению

Для улучшения контакта электрода с телом обследуемого необходимо дополнительно более тщательно обезжирить кожу с помощью спирта, увлажнить гигроскопическое покрытие электрода изотоническим раствором хлорида натрия и нанести электродную пасту на область электродно-кожного контакта. Естественно, необходимо обеспечить полное и постоянное прижатие электрода к коже обследуемого.

В случаях очень сильной помехи, не исправляемой указанными приемами, следует проверить правильность коммутации электродов и целостность проводов, подсоединенных к электроэнцефалографу. При внешней их сохранности может произойти обрыв провода под изоляцией.

В случае необходимости провести исследование в помещении, где помехи не могут быть устранены перечисленными приемами (в операционной, палате интенсивной терапии), можно применить фильтры высокой частоты. Следует, однако, учесть, что при этом из ЭЭГ исключаются и соответствующие частоты собственной электрической активности мозга. В некоторых электроэнцефалографах предусмотрены узкополосные фильтры, устраняющие из записи только узкую полосу в области 50 Гц.

В большинстве случаев, даже в операционной и в отделениях интенсивной терапии, существует возможность выключить на короткий срок все электрические устройства, что, как правило, приводит к исчезновению артефактов и позволяет получить нужную электроэнцефалографическую информацию.

Инструментальные артефакты


Неисправность электроэнцефалографа может приводить к появлению различных типов артефактов.

Одной из причин артефактов у энцефалографов, пишущих на бумаге, является люфт или неправильная установка пера. Тем не менее, появление артефактов, связанных с технической неисправностью, возможно и при использовании новых цифровых электроэнцефалографов. Переносное оборудование в большей степени подвержено механическому износу, от вибрации или тряски нарушается целостность системы.

Плохие контакты проводов и коммутатора являются наиболее распространенными источниками артефактов, что приводит к потере сигнала или его прерывистости при записи ЭЭГ.

Низковольтная ЭЭГ
Низковольтная ЭЭГ

Смерть мозга. Фоновый «шум» и артефакт респиратора (стрелки).

Собственный шум усилителя может усиливаться при перегревании оборудования. Этот шум содержит компоненты всех частот, и ​​поэтому нарастает при расширении полосы пропускания. Уровни шума должны составлять <2 микровольт по амплитуде. Эффект от собственного шума обычно представляет проблему только тогда, когда ЭЭГ регистрируется с настройками высокой чувствительности, к примеру, при подтверждении смерти мозга. Неисправный компонент усилителя (например, конденсатор, резистор или транзистор) может создавать шум, который имеет большую амплитуду, чем фоновая активность.

Артефакт 50/60 Гц обычно возникает при плохом контакте заземляющего электрода,  дефекте в блоке питания или других частях оборудования.

Также инструментальные артефакты возникают при близком расположении цифровых устройств. Выключение и подключение приборов к электросети может порождать высокочастотные осцилляции на ЭЭГ.

Артефакт ЭЭГ из-за внешнего электроприбора
Артефакт внешнего электроприбора

Высокочастотные колебания при включении рядом расположенного электроприбора (выделено овалом). Стрелкой указаны генерализованные эпилептические разряды.

Цифровые артефакты

Алиасинг ЭЭГ частота дискретизации
Алиасинг

Изменение формы оцифрованного сигнала по мере снижения частоты дискретизации

При записи с нескольких каналов могут присутствовать артефакты мультиплексирования и другие артефакты оцифровки сигнала, независимо от типа усилителя. Это обычно происходит, когда дискретизируются только некоторые каналы, управляемые усилителем.

Цифровой артефакт может возникнуть при мультиплексировании
Цифровой артефакт при мультиплексировании

Алиасинг. Артефакт может возникнуть из-за неадекватной частоты дискретизации сигнала. Когда происходит аналого-цифровое преобразование, более высокие частоты могут быть искажены низкой частотой дискретизации. Это создает ложное представление формы волны как более низкочастотной.

Алиасинг также может возникать, если разрешение экрана слишком низкое.

Артефакт ЭЭГ алиасинг цифрового дисплея
Алиасинг цифрового дисплея

Монитор с разрешением 1920×1080 неверно отображает высокочастотный сигнал от Pz как более низкую частоту

При неправильном семплинге (низком разрешении сигнала) информация с канала может быть потеряна, что связано с  «липким» битом (sticky bit).

Артефакты электродов


Электрические потенциалы, связанные с изменением состояния кожных покровов, обусловлены несколькими факторами, главными из которых являются: разность потенциалов между поверхностью и глубокими слоями кожи, активность потовых желез, колебания кровообращения в коже и изменения вследствие этого ее сопротивления. Возникающие при этом медленные потенциалы чаще всего распространяются по всем отведениям в виде синхронных колебаний высокой амплитуды с периодом 1-5 с и иногда имеют вид дрейфа изоэлектрической линии, на который накладывается более высокочастотная ЭЭГ.

Причины:

  1. Плохой контакт электрода;
  2. Движение электрода/провода;
  3. Движения пациента, раскачивание кровати;
  4. Поляризация электрода;
  5. Накопление электрических зарядов на теле обследуемого (электростатический разряд через электрод);
  6. Пот;
  7. Солевой мостик

Классификация. Электродные помехи можно разделить на две группы:

  • Короткие транзиентные колебания, ограниченные одним электродом (электростатические разряды, плохой контакт электрода или его смещение)
  • Длинноволновые колебания (до 2 сек и более) с вовлечением нескольких электродов (потоотделение, солевой мостик, движения пациента)

Движения электродов и плохой контакт

В некоторых случаях возникают артефактные потенциалы, имеющие форму пульсограммы и совпадающие с частотой сердечных сокращений. Эти артефакты связаны с движением электрода и изменениями потенциала кожи в результате механических смещений вследствие пульсации расположенной вблизи электрода артерии. Артефакты легко устраняются изменением места расположения электрода. Чаще всего эти артефакты наблюдаются в височных отведениях, и перемещение электрода в этом случае следует производить в переднезаднем направлении, поскольку ход сосудов в этой области вертикальный.

Движение провода на ЭЭГ
Движение провода на ЭЭГ

активность необычно высокой амплитудой и низкой частоты

Артефакты ЭЭГ, артефакты электродов
Запись активности с заземляющего электрода

В этом случае электрод с очень высоким импедансом на O2 заменяется заземляющим электродом FPz. При этом мы наблюдаем странные волнообразные формы в отведениях P4-O2 и T6-O2 (стрелка).

Плохой контакт электрода вызывает нестабильность импеданса, проявляющуюся резкими или медленными волнам различной морфологии и амплитуды. Эти волны могут быть ритмичными, если плохой контакт возникает из-за ритмичного движения, например, тремора5.

Движение провода имеет более дезорганизованную морфологию изменения сигнала, которая не напоминает истинную активность ЭЭГ в какой-либо форме, и часто включает в себя двойное изменение фазы, то есть изменение фазы без согласованности в полярности, что указывает на генерируемые мозгом электрические поля.

Непостоянство контакта может быть обусловлено теми же причинами, что и появление помех от сетевого тока: недостаточным обезжириванием кожи, неплотным прижатием электрода к коже, соприкосновением электрода с окружающими предметами (в частности, затылочных электродов с подголовником кресла), движениями обследуемого, обрывом провода при частичном непостоянном электрическом контакте его оборванных концов. Эти артефакты могут возникать также в месте контакта разъема или зажима, припаянного к соединительному проводу, с электродом из-за технических неисправностей или окисления контактирующих поверхностей.

Движение пациента

Во время движения пациента может возникать нефизиологический артефакт, за счет перемещения электродов и подводящих проводов. Это характерно для пациентов, которые проходят длительную регистрацию ЭЭГ. Однако артефакт, связанный с движением, также заметен у пациентов, которые взволнованы, смущены или находятся в критическом состоянии. Видео-ЭЭГ чрезвычайно полезно для определения разнообразия движений пациента. Регулярные и ритмичные движения пациента, такие как тремор, могут проявляться с разными частотами и амплитудами. Например, регулярный 6-Гц тремор характерен для болезни Паркинсона. Почесывание или похлопывание рядом с электродом могут выглядеть как эпизодический или флуктуирующий артефакт, ипсилатеральный стороне воздействия.

Артефакт движения электрода
Артефакт движения электрода на ЭЭГ из-за тремора головы

Фокальная замедленная активность в отведениях T4-T6 и T6-O2,колебания типичные для ритмичного движения электрода

Правосторонний артефакт на ЭЭГ.
Артефакт на ЭЭГ в правых отведениях

Пациент лежит на правой стороне во время физиотерапии перкуссионным массажером

Артефакт дрожи
Артефакт ЭЭГ из-за тремора

связан с введением препарата в отделении интенсивной терапии.

Движения, которые вызывают артефакт, могут быть идентифицированы, когда дополнительные электроды помещены на вовлеченную конечность, чтобы подтвердить идентичную частоту движения или тремора в случае сомнений. Высокоамплитудный тремор или сложные движения будут порождать ритмическую активность такой же частоты, которая может быть легко замечена в отведении. Внезапные или быстрые движения пациента могут быть следствием психогенного неэпилептического припадка.

Физиологическая дрожь или спазм также могут имитировать судорожный приступ. Однако ни один из них обычно не развивается с течением времени.

Дыхательные артефакты

Дыхательные или респираторные артефакты часто проявляются в форме медленной ритмической активности, синхронной с дыхательными движениями, которые механически изменяют импеданс электродов. Данные помехи можно отследить с помощью мониторов дыхания.

В положении лежа дыхательные артефакты больше выражены в задних отведениях при самостоятельном дыхании и в передних отведениях у пациентов в коме, которым проводится искусственная вентиляция легких.

Дыхательный артефакт ЭЭГ при искусственной вентиляции легких
Дыхательный артефакт на ЭЭГ при искусственной вентиляции легких

Электростатические разряды

Спонтанные разряды (Electrode pops) возникают из-за того, что поверхность электрода выступает в качестве конденсатора и накапливает электрический заряд в электролитной пасте или геле. С освобождением заряда происходит скачкообразное изменение потенциала, который появляется во всех отведениях, сопряженных с этим электродом6. Артефакт может накладываться на фоновую активность или заменять ее78. Electrode pop имеет характерную морфологию: очень крутого подъема и более медленного спада. Иногда может возникать более одного разряда в несколько секунд, чаще всего из-за незакрепленного электрода, коррозии электрода, высыхания пасты или геля, плохого соединения электрода с усилителем.

Другой тип артефактов представлен резкими скачками потенциала в виде вертикальных позитивных или негативных отклонений сигнала, часто сопровождающихся «зашкаливанием», т.е. остановкой сигнала электроэнцефалографа на уровне его максимального отклонения с последующим вертикальным падением потенциала, и «зашкаливанием» в противофазе. От пароксизмальных разрядов на ЭЭГ сигналах эти артефакты отличаются формой, крутизной нарастания и падения, внезапностью появления вне связи с изменениями текущей ЭЭГ, непредсказуемостью возникновения.

электростатический разряд через электрод
Электростатический разряд через электрод (popping electrode)
electrode “pop" в F4
electrode “pop” в F4

Накопление электрического заряда на теле больного может происходить в результате трения синтетической одежды, причем в условиях низкой влажности заряд может переходить на тело обследуемого от лаборанта. Проблему устраняют переустановкой электрода и легкой абразией кожи, осуществляемой мелкозернистой наждачной бумагой, до степени легкого покраснения или единичным легким царапающим движением кончика стерильной инъекционной иглы, не повреждая дермы9.

Поляризация электродов

Потенциалы поляризации возникают, как правило, при использовании электродов из неблагородных металлов. При возникновении потенциалов поляризации на серебряных электродах их хлорируют. Особенно часто потенциалы поляризации возникают при использовании медных или латунных электродов, подвергнутых некачественному золочению или серебрению, поскольку в области нарушенного покрытия в присутствии электролита происходят наиболее интенсивные электрические процессы, сопровождающиеся появлением поляризационных потенциалов.

Солевой мостик

Растекание электродной пасты или геля приводит к образованию солевого мостика между электродами. Солевой мостик, будучи проводником, выравнивает напряжение между электродами. В результате этого ЭЭГ-активность, записываемая с каждого электрода, представляет собой суммарную активность на обоих электродах. Как следствие, сигнал становится более плоским и близким к изоэлектрическому. Артефакт часто возникает при близком расположении электродов. Выявить помеху позволяет смена монтажной схемы.

Артефакт солевого мостика на ЭЭГ
Артефакт солевого мостика на ЭЭГ

Активность в левых лобных отведениях, намного ниже по амплитуде и частоте. Отсутствие такой картины в референтном монтаже подтверждает наличие солевого мостика между электродами.

Солевой мостик на ЭЭГ
Солевой мостик

Выравнивание напряжения на Fz-Cz из-за солевой «перемычки», образуемой пастой.

Артефакт терморегуляции (потоотделения)

Основная статья: Кожногальванический артефакт на ЭЭГ

Пот содержит большое количество хлорида натрия и молочной кислоты, которые, взаимодействуя с обнаженным металлом электрода, генерируют электродные потенциалы, представляющие собой длительные волнообразные колебания с частотой 0,5 Гц. Артефакт выглядит как нестабильная изолиния, которая может пересекать соседние каналы. Наиболее часто выражен во фронтальных электродах и может имитировать медленноволновую активность 3 стадии NREM сна.

Кроме того, пот образует солевые мостики, которые сглаживают амплитуду истинного сигнала.

Артефакты потоотделения обычно видны на нескольких смежных каналах или по всей поверхности головы.

Артефакт пота на ЭЭГ
Артефакт пота на ЭЭГ

Пониженная амплитуда и очень низкочастотные колебания присутствуют диффузно, что согласуется с вовлечением всей кожи головы. Повторяющиеся резкие волны в большинстве каналов являются артефактом ЭКГ.

Артефакты пота на ЭЭГ
Артефакты пота

из-за скопления пота на коже головы.

Меры профилактики и устранения

Необходимо охладить пациента, понизив температуру в помещении до 20 °C и ниже, раскрыв одеяло или включив кондиционер, успокоить пациента, чтобы уменьшить переживание от обследования. Помогает повторное тщательное протирание кожи под электродами спиртом с последующим наложением электродной пасты на область контакта или абразия до легкого покраснения10. Иногда приходится отказаться от исследования в данный момент и обследовать больного некоторое время спустя, когда состояние кожных покровов изменится. В ряде случаев запись проводят на фоне электрокожных артефактов с учетом их при анализе ЭЭГ, если исследование не может быть отложено. Фильтрация медленных потенциалов из записи ЭЭГ может быть достигнута ограничением нижней полосы пропускания электроэнцефалографа до 1-5 Гц. При этом следует учитывать, что такая коррекция приводит к уменьшению выраженности медленных дельта-волн на ЭЭГ.

Мышечные артефакты


Мышечные артефакты
Мышечные артефакты

А. Фрагмент ЭЭГ, загрязненный миогенными артефактами в отведениях ТЗ, Т4. Б. Спектры мощности мышечной активности (ТЗ) по сравнению с бета-активностью (Р4).

Мышечные артефакты являются результатом электрической активности скелетных мышц, поэтому они также именуются как электромиографические.

Типы

  • Электромиография поверхностных мышц головы и лицевых мышц
  • Глоссокинетический (жевание / глотание)
  • Фотомиогенный или фотомиоклонический

Основная статья: Миограмма на ЭЭГ

Общая характеристика

Электромиограмма (ЭМГ) 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 электромиограммы в записи ЭЭГ зависят от активности мышц шеи, жевательной и, в меньшей степени, мимической мускулатуры. В соответствии с этим ЭМГ-активность может быть наиболее выражена в затылочных, височных (главным образом Т3, Т4) или (при напряжении от m. orbicularis oculi) лобных отведениях (главным образом Fp1 и Fp2). В формировании миогенного артефакта в основном участвуют лобные и височные мышцы. Лобная мышца наиболее вовлечена в принудительное закрытие глаз при фотостимуляции. Височные мышцы активны при сжатии челюсти, жевании или бруксизме, что проявляется на ЭЭГ как повторяющие вспышки полиспайков или быстрой активности, преобладающие в височных отведениях.

Мышечный артефакт ЭЭГ
Мышечный артефакт на ЭЭГ

Высокая амплитуда, быстрая активность в лобных отведениях, обусловлена ​​сокращением лицевых мышц и имеет локализацию, отражающую расположение мышц, ее генерирующих. Начинается и заканчивается внезапно.

ЭМГ артефакт на ЭЭГ
ЭМГ артефакт на ЭЭГ

Стереотипные потенциалы в Т3 отведении: длительность потенциалов короче, чем спайки, генерируемые мозгом, и они ограничены одним электродом.

Жевательный артефакт на ЭЭГ
Жевательный артефакт на ЭЭГ

Глосскинетический артефакт

Глосскинетический артефакт – электрические потенциалы, сопровождающие глотательные движения, представлены высокоамплитудными двух- и полифазными медленными волнами с периодом 0,5-2 с, обычно распространяющимися при монополярном монтаже по всем каналам. Чаще всего характерная форма этих потенциалов, их спорадическое возникновение вне связи с изменениями текущей ЭЭГ, позволяют без труда распознавать их как шумовые. Этот ЭМГ-артефакт возникает частично из-за глотательных мышц и частично из-за диполя, присущего языку. Кончик языка электроотрицателен по сравнению с его основанием, таким образом, движение языка изменяет общее электрическое поле вокруг электродов.

Артефакт проявляется во многих отведениях с максимальной амплитудой во фронтальном отведении, по форме представляет собой изолированные медленные волны, активность в диапазоне дельта-частот или, что более типично, медленную активность с наложением более быстрых частот. Часто комбинируется с другими мышечными помехами. Глосскинетический артефакт ритмичен при треморе языка или во время кормления ребенка грудью. Подобный артефакт может быть воспроизведен, если пациента просить сказать «lilt» или «ta ta ta».

Комбинированные артефакты
Комбинированные артефакты

включают в себя глосскинетический и миогенный артефакты, которые вместе создают псевдоспайко-волновой паттерн

Глосскинетический артефакт
Глосскинетический артефакт

воспроизводится при произнесении фразы «лалала».

Периодический глоскинетический артефакт
Периодический глосскинетический артефакт

связан с икотой

Непроизвольные движения языка во время разговора или глотания создают псевдоспайко-волновую картину в сочетании с прерывистым миогенным артефактом. Горизонтальные движения языка могут создавать односторонний артефакт на ЭЭГ. Он также может выглядеть как волна квазипериодической формы, имитирующая генерализованные периодические разряды, если задействованы глоточные мышцы, например, во время икоты. Жевание и сосание могут привести к возникновению подобных артефактов. Обычно наблюдаются у детей. Тем не менее, они также могут наблюдаться у пациентов с деменцией.

Фотомиогенный артефакт

Фотомиогенный артефакт на ЭЭГ
Фотомиогенный артефакт на ЭЭГ

Артефакт в лобных отведениях, отражающий непроизвольное сокращение мышц при фотостимуляции с частотой 6 Гц

Повторяющийся артефакт ЭМГ, который может возникать при фотостимуляции в виде временной реакции лицевой мышцы на вспышку света. Это называется фотомиогенезом или фотомиоклоническим ответом, он возникает в лобной и периорбитальной областями с двух сторон. Фотомиогенный ответ имеет задержку 50 мсек от вспышки и, следовательно, может возникать синхронно с реакцией фотостимуляции. Он может присутствовать при открытых или закрытых глазах, но чаще встречается при закрытых. При открытых глазах также может сопровождаться глазным артефактом. Исчезает сразу после прекращения фотостимуляции.

Отличительные особенности электромиографических артефактов

Отличия от бета-ритма. От нормального β-ритма на ЭЭГ электромиографические артефакты отличаются обычно большей амплитудой, более неправильным, нерегулярным по частоте и более высокочастотным ритмом. Эти признаки обусловлены тем, что β-ритм ЭЭГ является результатом синхронизированной активности нейронов, в то время как ЭМГ — проявление случайного сочетания разрядов многочисленных нервно-мышечных единиц, дающих так называемую интерференционную картину электрической активности. Главным же отличительным признаком является четкая связь артефактов ЭМГ с напряжением мышцы. Нужно помнить, что центральные электроды, например Fz, Cz и Pz, расположены в местах, где нет развитой мускулатуры, поэтому они не регистрируют мышечную активность. Отдельные мышечные разряды могут напоминать эпилептиформные спайки, но мышечные спайки короче по продолжительности и ограничены только одним электродом.

Отличия от пароксизмальной активности. Артефакты ЭМГ и пароксизмальной активности появляются внезапно и имеют высокоамплитудную быструю активность. Однако они различаются по своим частотным составляющим: мышечный артефакт содержит большее количество частот и, следовательно, выглядит более дезорганизованным, а пароксизмальная активность имеет более организованную морфологию.

В сравнении с фотопароксизмальной реакцией:

  • Фотомиогенный артефакт по морфологии может быть похож на спайк, он очень резко очерчен и лишен последующих медленных волн.
  • Мышечный артефакт наблюдается при любой частоте фотостимуляции и не сохраняется после ее прекращения. Фотопароксизмальная реакция происходит на одной или двух частотах световой стимуляции, не привязана по времени к стимулам, и продолжаться после нее.
  • Во время прерывистой фотостимуляции артефакт, связынный с морганием, на частотах <6 Гц может имитировать генерализованные комплексы пик-волна в сочетании с миогенными потенциалами. Наложение фоновых частот может создать «псевдо-фотопароксизмальную реакцию», когда миогенные спайки, генерируемые мышцами лобной кости, синхронизированы по времени с частотой вспышки.

Меры профилактики и устранения

Причинами появления этого артефакта являются неудобное положение обследуемого, психическое напряжение, чрезмерное стягивание головы электродным шлемом, болезненное давление электродов на голову. Соответственно устранение этих факторов является условием устранения артефакта ЭМГ. При артефакте, связанном с активностью жевательной мускулатуры, можно предложить обследуемому дышать через рот. Минимальное открывание рта приводит к расслаблению жевательной мускулатуры.

Продолжительность артефакта ЭМГ варьируется в зависимости от продолжительности мышечной деятельности; таким образом, он длится менее секунды до полной записи ЭЭГ.

Попытки избавиться от артефактов ЭМГ применением фильтров низких частот могут приводить к подавлению и собственно β-активности в ЭЭГ. Компьютерные методы анализа позволяют дифференцировать β-активность от ЭМГ. При полосе пропускания усилителя не ниже 100 Гц в гистограмме спектра мощности ЭЭГ.

β-активность имеет доминантный пик в области 15-20 Гц с равномерным снижением в сторону более высоких частот. В отличие от этого, пик мощности ЭМГ нарастает с увеличением частоты и обычно доминирует в области 70 Гц, что может служить критерием дифференцировки.

Артефакт кардиограммы на ЭЭГ (сердечные артефакты)


Сердечно-сосудистые артефакты
Сердечно-сосудистые артефакты

Фрагмент ЭЭГ с периодическим сердечно-сосудистым артефактом. Артефакт выявляется более четко, когда используется локальный средний монтаж. Артефакт выявляется и на топограмме спектров, вычисленной для частоты пульса.

Сердечные артефакты бывают 2 типов:

  • электрические
  • механические

Оба типа привязаны ко времени сердечных сокращений и легче всего идентифицируются по их синхронизации с комплексами в канале ЭКГ.

У людей с короткой или коренастой шеей (например, имеющих избыточный вес или младенцев) и гипертрофии миокарда электрические поля сердца могут регистрироваться ушными или другими базальными электродами. Артефакты кардиограммы хорошо отличимы от эпилептических спайков, т.к. эти артефакты обычно легко распознаются по характерной форме и появлению через равные промежутки времени, соответствующие периоду сердечных сокращений. Эти потенциалы наблюдаются на ЭЭГ относительно редко и обусловлены обычно неодинаковым отстоянием 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 референтных или поперечных отведениях, когда один электрод находится ниже, а другой выше на голове обследуемого. Одновременная запись кардиограммы обычно помогает дифференцировать эти артефакты (помечены как артефакты кардиограммы), но опытный электроэнцефалографист легко может сделать это и без такой регистрации.

Электрические сердечные артефакты

Электрическим артефактом является ЭКГ, записанная с электродов на голове. ЭКГ зубцы P и T обычно не видны из-за значительного расстояния от сердца. По сути, артефакт представляет собой плохо сформированный комплекс QRS11. Комплекс обычно двухфазный, но на некоторых ЭЭГ может быть однофазным или трехфазным. В целом, артефакт лучше всего проявляется на референтных монтажах из-за их больших межэлектродных расстояний и приблизительно равного потенциала поля ЭКГ через голову. На усредненных монтажах наблюдается минимальное проявление сердечных артефактов12. При биполярных монтажах артефакт возникает с максимальной амплитудой и четкой морфологией QRS в темпоральных областях, часто лучше сформирован и больше выражен на левой стороне. R-волна наиболее заметна в каналах, которые включают ушные электроды, и может демонстрировать диполь с A1-положительным и A2-отрицательным. Артефакт ЭКГ может возникать непоследовательно, не присутствуя при каждом сокращении сердца, и может иметь нерегулярный интервал, когда присутствует сердечная аритмия. В любой ситуации его можно идентифицировать по временной связи с комплексами QRS в канале ЭКГ.

Основная статья: ЭКГ артефакт на ЭЭГ

Артефакт ЭКГ на ЭЭГ
Артефакт ЭКГ на ЭЭГ

идентифицируется по его фиксированному периоду и морфологии и ограничивается каналом Т3-А1 в этом биполярном монтаже.

Ипсилатеральное ушное отведение
Артефакт ЭКГ на ЭЭГ

Ипсилатеральное ушное отведение

Электические кардио артефакты на ЭЭГ
Электические кардио артефакты на ЭЭГ

Переходные процессы с очень высокой активностью повторяются в каналах с электродами А1 и А2. Переходные процессы одновременны с аналогичными разрядами в канале ЭКГ похожи на сигналы кардиостимулятора

Кардиостимуляторы производят электрический артефакт, он отличается от артефакта ЭКГ как по распределению, так и по морфологии. Артефакт кардиостимулятора распространен по всей коже головы и содержит высокочастотные, многофазные потенциалы с продолжительностью короче, чем артефакт ЭКГ.

Механические сердечные артефакты

Эти сердечные артефакты также именуются как вазопрессорный (пульсация сосуда) или кардиобаллистический артефакт (сокращение миокарда).

Сердечные механические артефакты на ЭЭГ возникают за счет системы кровообращения, и могут рассматриваться как тип электродного артефакта. Возникают, когда электрод лежит над пульсирующим сосудом головы и появляется в виде периодической медленной волны с регулярным интервалом (совпадающим с периодом биения сердца), который следует за пиком артефакта ЭКГ примерно через 200 мсек.

Иногда имеет пилообразную или резко очерченную морфологию. Обнаруживается обычно под одним электродом, чаще всего в лобных и височных отведениях и реже в затылочных; однако он может присутствовать где угодно. Импульсный артефакт легко идентифицируется при прикосновении к производящему его электроду. Это одновременно подтверждает связь движения электрода с импульсом и изменяет сигнал ЭЭГ при надавливании на него. Может быть лучше заметен при применении локального среднего монтажа. Такой артефакт легко обнаруживается на карте спектров ЭЭГ как локальный пик на частоте приблизительно в 1 Гц.

Основная статья: Вазограмма на ЭЭГ

Пульс артефакт ЭКГ на ЭЭГ
Артефакт сердечного пульса на ЭЭГ

Фокальные медленные волны в левом затылочном отведении следуют за каждым биением сердца, как указано в канале ЭКГ. Медленные волны являются артефактом из-за движения электрода и были устранены путем изменения положения электрода O1.

ЭКГ артефакт на ЭЭГ
ЭКГ и пульс артефакты на ЭЭГ
Баллистокардиографический эффект
Баллистокардиографический эффект

Вызван медленным движении головы и связан с учащением сердцебиения

Отличия сердечных артефактов от других

Отличительные особенности от доброкачественных эпилептиформных транзиентов сна (Benign Epileptiform Transients of Sleep, BETS):

  • Как и BETS, артефакт ЭКГ обычно включает отдельные транзиенты, которые имеют низкую амплитуду, типичную морфологию и встречаются в средне-височных областях.
  • Чтобы отдифференцировать эти две волны лучше всего использовать одновременную запись ЭКГ.
  • Если канал ЭКГ отсутствует, то мы можем обнаружить ЭКГ артефакт при полном бодрствовании в виде волн с регулярным интервалом, что будет исключать наличие BETS.

Отличительные признаки от очаговых иктальных и межиктальных эпилептиформных разрядов (interictal Epileptiform discharges, IEDs):

  • Как и эпилептиформные разряды, артефакт ЭКГ нарушает фоновую активность ЭЭГ.
  • Кроме того, он обычно бывает двухфазным или трехфазным с быстрым компонентом, который имеет длительность в диапазоне спайков.
  • Если артефакт имеет регулярный интервал или его можно сравнить с каналом ЭКГ, то его можно легко отличить от межиктальных эпилептиформных разрядов.
  • Эпизодически возникающий паттерн требует тщательного изучения его морфологии и местоположения.
  • Артефакт ЭКГ почти всегда возникает в каналах, которые включают электроды, расположенные низко на голове, особенно ушные электроды.
  • В отличие от ЭКГ артефактов, IEDs отличаются гетероморфностью, то есть при повторении имеют неодинаковую амплитуду, продолжительность, форму и локализацию.
  • При пароксизмальной тахикардии может возникать артефакт ЭКГ, напоминающий иктальный паттерн.

Отличительные признаки от периодических латерализованных эпилептиформных разрядов (PLED):

  • Двухфазная и трехфазная морфология и происхождение паттернов являются общими для артефактов PLED и ЭКГ.
  • Опознать эти волны просто, если есть возможность сравнить с каналом ЭКГ.
  • Когда канал ЭКГ отсутствует, регулярность интервалов между переходными процессами является ключевой отличительной особенностью.
  • PLED обычно не настолько регулярны, как артефакт ЭКГ.
  • Другими отличительными чертами являются распределение и частота.
  • Хотя артефакт ЭКГ может быть односторонним, чаще является двусторонним, а PLED по определению не являются двусторонне синхронными.
  • Двусторонние периодические эпилептиформные разряды (Bilateral periodic epileptiform discharges, BiPED) являются двусторонне синхронными, но BiPED обычно имеют большие бифронтальные поля.
  • PLED обычно происходят с интервалами, превышающими 1 сек. Однако интервал между PLED варьируется, особенно в зависимости от этиологии.

Артефакты движений глаз


Типы

  • Моргание
  • Трепетание век
  • Боковой взгляд
  • Медленные/ровные движения глаз
  • Спайк латеральной прямой мышцы
  • Быстрые движения глаз, REM-фаза сна
  • Электроретинограмма

Основная статья: Окулограмма на ЭЭГ

Артефакт движения глаз наблюдается практически в каждой обычной ЭЭГ, и полезен при определении стадий сна, поскольку открытие глаза блокирует альфа-ритм, а закрытие – вызывает альфа-ритм. Потенциалы ЭОГ связаны с движением глазных яблок и соответственно с изменением ориентации электрической оси глаза, определяемой корнео-ретинальным потенциалом.

Большинство артефактов движений глаз связаны с электрическим диполем 100 мВ, присущим каждому глазу. Диполь ориентирован вдоль оси роговицы и сетчатки и является положительным в направлении роговицы и отрицательным в направлении сетчатки. Вертикальные движения глаз сопровождают открытие и закрытие глаза с отклонением сигнала вверх, что называется феноменом Белла. Движение век с его миогенными потенциалами также может способствовать возникновению глазного артефакта с открытием и закрытием глаза. Мигание создает глазной артефакт из-за быстрого движения глаз вверх и вниз и появляется на ЭЭГ как бифронтальная, двухфазная, синхронная медленная волна. Амплитуда артефакта быстро уменьшается с увеличением расстояния от орбит. Волна имеет максимальную амплитуду и является положительной во фронтальных отведениях. Так как артефакт возникает из-за отклонения глаз вверх, отрицательный конец диполей не обнаруживается при обычных монтажах.

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. Как видно, частотный диапазон движений глаз совпадает с θ- и δ-волнами на ЭЭГ, что создает вероятность ошибочной диагностики.

Отличительными признаками артефактов, возникающих при движениях глаз, является их пространственное распределение. Максимальная амплитуда их регистрируется в лобных отведениях и по направлению спереди назад быстро уменьшается. Кроме того, форма этих артефактов весьма характерна и стереотипна, так что при взаимоналожении они почти полностью совпадают. Как и другие артефакты, артефакты ЭОГ не связаны с текущей ритмикой на ЭЭГ и возникают как бы независимо от ее изменений.

артефакт моргания глаз на ЭЭГ
Артефакт моргания глаз на ЭЭГ

Бифронтальные, двухфазные потенциалы с данной морфологией и полем являются надежным артефактом моргания глаз.

Артефакт трепетания глаз на ЭЭГ
Артефакт трепетания век на ЭЭГ

Среднеамплитудная низкочастотная активность, которая ограничена лобными полюсами, определяется как глазной артефакт по своей морфологии. По сравнению с моргающим артефактом, артефакт трепетания обычно имеет более низкую амплитуду и более ритмичный вид

Повторяющиеся мигания обычно проявляются как последовательность медленных волновых артефактов и, таким образом, напоминают ритмическую дельта-активность. Однако, блефароспазм может производить артефакт с более быстрой частотой.

Хотя трепетание век включает вертикальные движения глаз, оно отличается от повторяющихся миганий более быстрым и более низким уровнем амплитуды. Из-за этого артефакт ЭЭГ является более ритмичным и имеет меньшую амплитуду, что придает ему большее сходство с ритмической дельта-активностью. Когда сокращения периокулярных мышц сопровождают движения глаз при трепетании век, артефакт может выглядеть как последовательность бифронтальных спайков и комплексов медленных волн. Спайк возникает из-за короткого артефакта ЭМГ, связанного с периокулярным сокращением.

Оба конца диполей глаза обнаруживаются при боковых движениях глаз. Это наблюдается с большей позитивностью на стороне, на которую направлен взгляд, и большей негативностью на противоположной стороне. При биполярном монтаже положительные и отрицательные изменения фазы видны на электродах F7 и F8.

Артефакт от бокового взгляда наиболее выражен во время сонливости, когда глаза демонстрируют повторяющиеся медленные боковые движения. Это создает ритмичный, медленный артефакт, максимальный в лобных и височных отведениях и частотой меньше 1 Гц. Из-за низкой амплтуды волна напоминает нестабильную изолинию, на которую накладывается ЭЭГ активность. Артефакт обусловлен медленными движениями глаз, выглядит как медленные волны с небольшой амплитудой и противоположной полярностью в левых и правых фронто-темпоральных отведениях. Возникает не регулярно и может сопровождаться замедлением альфа-ритма.

Медленное движение глаз на ЭЭГ
Медленное движение глаз на ЭЭГ

Артефакт при движении глаз не имеет резких изменений. Вместо этого он отражает плавные боковые движения с ивертированием фазы медленной активности

Артефакт при вращение глаз на ЭЭГ
Артефакт на ЭЭГ при вращении глаз

Спайк латеральной прямой мышцы обычно присутствует в отведениях F7 (взгляд влево) или F8 (взгляд вправо). За спайком может сразу же последовать более медленный артефакт движения глаз в том же месте, и это может привести к тому, что он будет выглядеть как одна волна с морфологией, которая напоминает очаговую IED.

Движения глаз имеют решающее значение для правильной идентификации стадий сна: медленная подвижная субдельта в боковых отведениях глаз, представляющих движения глаз во время стадии Ia, и артефакт REM, также наблюдаемый в боковых отведениях глаз F7 и F8 во время быстрого сна. Быстрые движения глаз (rapid eye movements, REMs) во время фазы быстрого сна имеют морфологию, которая отличается от бокового взгляда во время бодрствования. REM-артефакт проявляется в виде асимметричных волн с более быстрым подъемом, а затем падением.

Отличие артефактов движения глаз от других

Отличительные особенности от дельта-активности:

  • Изолированные мономорфные фронтальные медленные волны и фронтальная прерывистая ритмическая дельта-активность (FIRDA) имеют одинаковую длительность волны и место возникновения, похожее на артефакт от открытия и закрытия глаза.
  • Мигание больше похоже на изолированные медленные волны, а трепетание век больше похоже на FIRDA.
  • В отличие от дельта-активности, артефакт не распространяется в центральную область и имеет более четкий контур.
  • Если видеозапись отсутствует, то идентификация может основываться на том, отсутствует ли волна при сонливости и сне, состояниях, в которых глаза закрыты.
  • Использование как супраорбитальных, так и подглазничных электродов является наиболее точным средством дифференциации.

Отличительные характеристики от IED:

  • Когда артефакт медленной волны трепетания век возникает в сочетании с более быстрым частотным артефактом от движения век, возникает сложная волна, которая выглядит как бифронтальный спайк и комплекс медленных волн.
  • Двусторонний спайк и медленная волна IED имеют фазовое изменение, обычно находятся в F3 или F4.
  • Фокальный спайк и волна могут возникать в одном фронтальном отведении, но они не будут иметь двустороннюю симметрию.
  • IED обычно возникают в состояниях, не связанных с легкой сонливостью, которая сопутствует трепетанию век. Даже когда IED встречаются только при сонливости, они продолжают возникать во время второго этапа сна.
  • Различение спайков латеральной прямой мышцы от IED в постоянной низкой амплитуде спайка, присутствии только на F7 и F8 и отсутствии при боковых движениях глаза, которые демонстрируют артефакт медленной волны.
  • Спайки IED, как правило, больше различаются по амплитуде и местоположению, даже если изменения незначительные, имеется медленная волна.

Меры профилактики и устранения

Решающим приемом дифференциации ЭОГ и ЭЭГ является регистрация ЭОГ с помощью дополнительных электродов, располагаемых по окружности глаз. При фиксации электродов выше и ниже глаза будут регистрироваться ЭОГ вертикальных движений глаз, а при горизонтальном расположении глазных электродов — соответственно ЭОГ горизонтальных движений. Сопоставляя ЭОГ с потенциалами на ЭЭГ, можно безошибочно определить происхождение вызывающих сомнение электрических потенциалов. В большом числе случаев избавиться от этого артефакта удается, предложив испытуемому «удерживать» веки от мигания собственными пальцами. Очевидно, обратная афферентация от пальцев способствует прекращению движений глаз, позволяя более осознанно их контролировать13.

Недавно был предложен новый метод коррекции движении глаз, который базируется на подходе анализа независимых компонент (англ. Independent Component Analysis, ICA). Основная идея — разложение сигнала ЭЭГ на две компоненты: ту, которая связана с нейронной электрической активностью, и другую, которая соответствует артефактам. Каждая компонента состоит из волнового сигнала, описывающего временное течение моделируемой активности, и вектора топографии, описывающего, как волновой сигнал вносит вклад в каждый зарегистрированный сигнал. Артефактная активность может быть восстановлена как результат топографии артефакта и волнового сигнала.

Артефакты горизонтальных и вертикальных движений глаз
Артефакты горизонтальных и вертикальных движений глаз

А. Фрагмент ЭЭГ, зарегистрированной в условии решения задачи у здорового субъекта 17 лет. Горизонтальное движение глаз (c левой стороны регистрации) с соответствующей топограммой распределения потенциалов (негативность в отведении F7 и позитивность в отведении F8). Моргание (справа) с соответствующей топограммой распределения потенциалов (позитивность в отведениях Fp1, Fp2). Б. Модель глаза как электрического диполя с положительным полюсом, ориентированным вперед.

Коррекция артефактов посредством пространственной фильтрации
Коррекция артефактов посредством пространственной фильтрации

А. Фрагмент «сырой» ЭЭГ с артефактом моргания, топографии независимых компонент представлены ниже. Б. Результат фильтрации исходной ЭЭГ пространственным фильтром, вычисленным по топографиям вертикальных движений глаз. Карты внизу показывают топографии первых четырех независимых компонент наибольшая компонента соответствует вертикальным движениям глаз и наименьшая — горизонтальным движениям глаз.

Обнаружение и удаление артефактов


 ➥ Основная статья: Распознавание и удаление артефактов на ЭЭГ

Для удаления какого-либо систематического артефакта на ЭЭГ в каждом конкретном случае приходится использовать ряд приемов, а в особенно трудных случаях необходимо прибегать к помощи квалифицированного специалиста по электроизмерительной и электронной аппаратуре.

Процесс визуального анализа, восстановления и цифровой фильтрации позволяет идентифицировать большинство физиологических и нефизиологических артефактов. Просмотр ЭЭГ в другом монтаже может позволить определить природу артефакта. Цифровые фильтры могут применяться и удаляться несколько раз, и могут значительно улучшить интерпретацию ЭЭГ, загрязненной артефактами, позволяя удалять определенные частоты с цифрового дисплея.

Обычно используемые методы для удаления артефактов

Использование фильтров:

  • Если анализ ограничен определенными полосами частот, может быть разработан автоматизированный алгоритм для анализа активности только в этой полосе частот.
  • Например, полоса пропускания от 1 до 20 Гц может использоваться для устранения мышечного артефакта.
  • Этот метод не очень полезен для анализа всей ширины полосы ЭЭГ, так как артефакты могут возникать на любой частоте.
  • Даже для очень узких полос частот после фильтрации может остаться значительный артефакт.
  • Процесс фильтрации может значительно изменить внешний вид ЭЭГ и усложнить последующую идентификацию артефактов.

Ручное удаление артефакта:

  • В этом случае врач визуально просматривает всю запись ЭЭГ и помечает сегменты артефактов.
  • Это надежный метод, который помогает обнаружить артефакт, пропущенный автоматическими методами.
  • Но отнимает много времени, и усталость диагноста может стать проблемой для выявления артефактов в длинных или многоканальных записях. Тонкие или короткие артефакты могут быть не определены.
  • Этот метод возможен только для офлайн (не в реальном времени) цифрового анализа.

Автоматическое удаление сегментов артефакта:

  • Этот метод удаляет короткие сегменты ЭЭГ, если сегмент превышает определенные пороги. После оценки сигнала устанавливаются пороговые значения параметров, таких как: амплитуда, частота (например, 60 Гц) и число пересечений нулевого уровня (изолинии).
  • Если сегмент показывает очень высокую амплитуду, он исключается. В некоторых методах используются другие специальные электроды для идентификации сигналов артефактов, такие как ЭОГ, ЭМГ, ЭКГ.
  • Если сигнал в этих каналах превышает пороговое значение, сегмент ЭЭГ будет удален.
  • Эта техника может быть использована онлайн или офлайн.
  • Эти методы автоматического удаления не позволят выявить все возможные артефакты, особенно для амбулаторных пациентов или в электрически агрессивных средах.
  • Опять же, весь сегмент ЭЭГ отклоняется при превышении порога, поэтому некоторые полезные ЭЭГ могут быть исключены.
  • Как только артефакт идентифицирован, он удаляется, а другой оставшийся сигнал перекомпоновывается.
  • Примерами этих методов являются пространственная фильтрация, анализ главных компонентов и анализ независимых компонентов.
  • Алгоритмы на основе вейвлетов и нейронных сетей позволяют адаптировать этот метод к более широкому разнообразию типов артефактов.

Автоматическое удаление артефакта:

  • Эти методы направлены на идентификацию артефакта и удаление только артефакта из записи, оставляя чистую ЭЭГ для цифрового анализа.
  • Одновременно записанные ЭОГ или ЭКГ могут быть вычтены из канала ЭЭГ с помощью компьютера.
  • Алгоритм должен быть адаптирован для каждого отдельного пациента.
  • Эти методы могут привести к искажению сигнала ЭЭГ, поскольку ЭОГ также содержит некоторые нормальные сигналы мозга, которые будут вычтены.

Footnotes

  1. Egol A. B., Guntupalli K. K. Intravenous infusion device artifact in the EEG-confusion in the diagnosis of electrocerebral silence //Intensive care medicine. – 1983. – Т. 9. – №. 1. – С. 29-32.
  2. Niedermeyer’s Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields. Donald L. Schomer, F. H. Lopes da Silva. New York, NY : Oxford University Press, 2011
  3. Blume W, Kaibara M, Young G. Atlas of Adult Electroencephalography. 2nd ed. New York,NY: Lippincott Williams & Wilkins; 2002.
  4. Mowery G. Artifacts. Am J EEG Technol. 1962;2:41–58.
  5. Fisch B. Fisch and Spehlmann’s EEG Primer, 3rd ed. Amsterdam: Elsevier; 1999.
  6. Misulis KE. Essentials of Clinical Neurophysiology. 2nd ed. Boston, MA: Butterworth-Heinemann; 1997.
  7. Blume W, Kaibara M, Young G. Atlas of Adult Electroencephalography. 2nd ed. New York, NY: Lippincott Williams & Wilkins; 2002.
  8. Brittenham D. Artifacts, activities not arising from the brain. In: Daly D, Pedley TA, eds. Current Practice of Clinical Electroencephalography. New York, NY: Raven Press;1990:85–105.
  9. Gordon Н., 1975
  10. Webster J.G. Interference and motion artifact in biopotentials. In: IEEE Reg. 6-th Conf. Rec. Electron. Serv. Mankind, Portland, Ore., 1977, New York, p. 53—64.
  11. Reilly E. EEG recording and operation of the apparatus. In: Niedermeyer E, Lopes da Silva F, eds. Electroencephalography, Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields.Baltimore, MD: Williams & Wilkins; 1999:122–142.
  12. Cooper R, Osselton J, Shaw J. EEG Technology. 2nd ed. London: Butterworths; 1974.
  13. Константинов П.А., 1985