Нейромониторинг – современное интенсивно развивающееся направление клинического мониторинга, позволяющее проводить продолжительный непрерывный анализ изменений биоэлектрической активности коры головного мозга и других физиологических сигналов с целью своевременной диагностики нарушений и осложнений со стороны центральной нервной системы (ЦНС), сердечно-сосудистой системы и дыхания.
Нейромониторинг имеет широкое применение в клинической практике, в частности, в отделениях нейрореанимации и палатах интенсивной терапии, в нейроанестезиологии и нейрохирургии, для оценки состояния мозга при операциях на его сосудах, при каротидной эндартерэктомии, для характеристики коллатерального кровообращения мозга.
В качестве методов исследования используется динамическое наблюдение ЭЭГ и дополнительных физиологических сигналов (ЭКГ, ЭОГ, ЭМГ, дыхание, положение тела и двигательная активность) и их показателей, т.е. мультипараметрический нейромониторинг.
Сжатые кривые длительной записи, или тренды, являются основным способом представления данных при длительном мониторировании, когда просмотр нативных данных не совсем удобен, а основные тенденции изменений в состоянии пациента не сразу очевидны. Сокращение объема нативных данных и их количественное выражение в виде трендов обеспечивается компьютерной обработкой.
Основное назначение дополнительного программно-методического обеспечения «Энцефалан-НМ» – обеспечение мультипараметрического нейромониторинга и обработки физиологических сигналов с представлением трендов усредненных расчетных физиологических показателей.
Программа «Энцефалан-НМ» позволяет решать следующие задачи:
- Динамическое наблюдение за неврологическим статусом с целью контроля текущего состояния, принятия решения по необходимым терапевтическим вмешательствам.
- Мониторинг при проведении нейрохирургических операций, особенно при нейрохирургии эпилепсии.
- Дифференциальный диагноз комы и бессудорожного эпилептического статуса.
- Прогноз выхода из комы.
- Дифференциальный диагноз судорожного синдрома у больного в коме (фокальные, генерализованные припадки).
- Оценка глубины наркоза для поддержания его на оптимальном уровне и предоставлении информации для коррекции уровня наркоза.
- Контроль состояния новорожденных с патологией.
- Диагноз смерти мозга.
Основные отображаемые показатели при нейромониторинге
Окно Тренды в программе «Энцефалан-НМ» предоставляет возможность расчета и визуализации различных физиологических показателей. Тренды представляют собой сжатые кривые длительной записи, которые позволяют одновременно анализировать динамические изменения физиологических показателей в реальном времени и при обработке записанных длительных исследований.
Пациентка (50 лет) в коме. На трендах на фоне низкоамплитудной ЭЭГ доминирует медленно-волновая активность с периодическими паттернами сна с сонными веретенами – благоприятный прогноз выхода из комы. Значения ЧСС высокие и мало вариабельны (ригидный ритм, тахикардия).
Пациент, муж., 30 лет. На трендах под текущим маркером наблюдается резкое снижение амплитуды ЭЭГ, снижение тета и дельта-активности, резкое увеличение мощности альфа-активности в диапазоне 7,5–9 Гц, что свидетельствует о возможном наличии у пациента альфа–комы (альфа-активность выражена преимущественно в лобных отделах) и неблагоприятном прогнозе выхода из комы.
На трендах маркером выделен период ЭЭГ-исследования при бессознательном состоянии пациента. Об этом свидетельствуют текущие значения и тенденция изменения показателей на трендах: снижение значения средневзвешенной частоты (ЗСЧ) до 5.8, значительное уменьшение отношения мощности альфа к мощности дельта (АДО) до 0.1, увеличение значения индекса спектральной мощности (ИСМ) до 0.9, увеличение мощности Дельта ритма в лобно-височной области, увеличение амплитуды ЭЭГ в лобно-центральной области правого полушария, нарастание частоты сердечных сокращений (ЧСС) до 120 уд/мин.
Тренды показателей ЭЭГ-сигналов
Динамический контроль ЭЭГ в реанимационном и постреанимационном периоде — чувствительный и ценный прогностический метод оценки эффективности реанимационных мероприятий.
- Спектральные мощности ритмов ЭЭГ.
- Индексы спектральных мощностей ритмов ЭЭГ. Например, индекс альфа-активности чаще всего отражает соотношение активации и торможения по правому и левому полушарию, а повышение выраженности медленных волн (дельта- и тета-активности) может свидетельствовать о наличии различных нарушений, вплоть до органических, однако также может быть связано с изменением фаз сна-бодрствования (дремота, фаза быстрого сна, фаза медленного сна) или измененных состояний сознания (гипноз, аутотренинг).
Одновременное представление трендов DCp по 2-м отведениям и индексов спектральной мощности ЭЭГ по разным ритмам - Значения частот, характеризующие спектральное распределение ЭЭГ, в частности, средневзвешенная частота, медианная частота, частота спектрального края, эффективная полоса частот. Спектральные характеристики ЭЭГ могут использоваться для примерной оценки глубины наркоза или глубины нарушения сознания.
- Отношение мощностей ЭЭГ по выбранным частотным диапазонам, в частности индекс спектральной мощности ИСМ, использующийся в анестезиологии совместно с перфузионным индексом, для оценки степени выраженности гипнотического и анальгетического компонентов анестезии. Показатель ИСМ используется в качестве альтернативы так называемому биспектральному индексу, используемому в BIS-мониторах, ориентированных на оценку глубины наркоза. Биспектральный индекс имеет определенные ограничения, обусловленные низкой информативностью при использовании ряда препаратов (Suzuki M. et al., 1998; Van Leuven P., 1998; Sakai T. et al., 1999; Wong J. et al., 2002; Duarte L.T., 2009; Agarwal J., 2009).
- Отношение мощности альфа-ритма к мощности дельта-ритма характеризует степень церебральной ишемии мозга.
- Показатели межполушарной асимметрии ЭЭГ используется для выявления регионарных и межполушарных отличий и оценки адекватности кровотока.
- Усредненная амплитуда по выбранным ЭЭГ-отведениям или по полушариям мозга.
- Амплитудно-интегрированная ЭЭГ (аЭЭГ) рассчитывается по специальному нелинейному алгоритму, является методом длительного наблюдения за функцией головного мозга и используется для выявления на длительной записи типовых паттернов (фрагментов тренда характерной формы), характеризующих функциональное состояние мозга и степень его нарушений (в частности, гипоксически-ишемических, эпилептических). В ПМО «Энцефалан-НМ» могут показываться только тренды аЭЭГ. Расширенные возможности анализа аЭЭГ доступны при поставке дополнительного ПМО «Энцефалан-ЦФМ».
- Тренды значений сверхмедленной активности мозга или уровня постоянных потенциалов (УПП или DCp) характеризуют исходный уровень и динамику метаболической активности разных отделов мозга. Регистрируются с тех же самых электродов, с которых регистрируются ЭЭГ-сигналы. В ПМО «Энцефалан-НМ» могут показываться только тренды УПП/DCp. Расширенные возможности регистрации и анализа сверхмедленной активности мозга доступны при поставке дополнительного ПМО «Энцефалан-СМА».
Тренды показателей ЭКГ-сигнала
- Частота сердечных сокращений и длительность кардиоцикла, отражающие уровень хронотропного механизма регуляции и наличие отклонений (брадикардия, тахикардия, нарушения сердечного ритма).
- Параметры вариабельности сердечного ритма, отражающие соотношение активности симпатического и парасимпатического отделов ВНС.
Тренды показателей SpO2, в частности:
- Сатурация кислорода.
- Частота пульса.
Тренды показателей фотоплетизмограммы (ФПГ)
- Амплитуда систолической волны, обратно пропорциональная тонусу резистивных сосудов и прямо пропорциональна пульсовому кровенаполнению в месте наложения датчика.
- Постоянная составляющая ФПГ, зависящая от тонуса посткапиллярно-венулярных сосудов и депонирования крови.
- Перфузионный индекс, отражающий степень выраженности гипнотического и анальгетического компонентов анестезии. По некоторым литературным данным перфузионный индекс является более чувствительным маркером недостаточной анальгезии по сравнению с индексом спектральной мощности ЭЭГ.
- Время распространения пульсовой волны характеризует тонус магистральных сосудов.
Тренды показателей сигналов рекурсии дыхания или потока дыхания, в частности:
- Частота дыхания.
- Условная амплитуда дыхания.
- Условный минутный объем дыхания.
Тренды показателей кожно-гальванической реакции (КГР) или кожной проводимости (КПр), в частности, для КПр зависят от состояния ВНС, уровня сознания и психоэмоционального состояния:
- Кожная проводимость (КПр) – тоническая составляющая КПр, характеризующая уровень сознания, глубину и скорость развития сенсорной блокады при регионарной анестезии, а также позволяющая судить о засыпании и пробуждении пациентов во время седации, о состоянии чувствительности (аналгезии) во время анестезии, глубине и скорости развития сенсорной блокады при регионарной анестезии.
- Фазическая компонента КПр – отражает кратковременные реакции и всплески, характеризующие проявления психоэмоционального дискомфорта. Кратковременное пробуждение пациентов сопровождается увеличением количества и выраженности фазических всплесков. Нарастание медикаментозной депрессии сознания сопровождается постепенным снижением количества КГР. Даже при глубоких уровнях угнетения сознания, эпизоды возникновения дискомфорта пациента (в том числе и с болевыми ощущениями) отражаются на КРР, что указывает на возможность применения данного метода для оценки аналгезии.
Тренды показателей сигналов электроокулограммы (ЭОГ), отражающие моргание и движения глазных яблок. Повышение амплитуды ЭОГ, коррелирующее с нарастанием дельта-активностью на ЭЭГ, отражает наступление фазы дельта-сна у пациента.
Тренды показателей сигналов электромиограммы (ЭМГ) или огибающей электромиограммы (ОЭМГ) отражают степень тонического и фазического напряжения мышц и могут применяться для контроля миорелаксации при проведении сомнологических исследований и при медикаментозных воздействиях (анестезии).
Тренды положения тела и двигательной активности
Тренд значения температуры тела в месте установки датчика.
Тренды параметров церебральной гемодинамики, регистрируемых на основе сигналов реоэнцефалограммы (РЭГ) и характеризующих пульсовое кровенаполнение и тонус мозговых сосудов:
- Реографический индекс (РИ).
- Показатель периферического сосудистого сопротивления (ППСС).
- Время распространения пульсовой волны по R (ВРПВ_R).
- Индекс венозного оттока (ИВО).
Тренды параметров центральной гемодинамики, регистрируемых на основе сигналов центральной реограммы (РЕО-ЦГД).
Указанные выше тренды отражают общие возможности ПМО «Энцефалан-НМ». Для каждого типа блока пациента и выбранной конфигурации съема могут быть свои ограничения по количеству и составу регистрируемых физиологических сигналов.
Функциональные возможности
Программное обеспечение предоставляет специалисту возможность формировать свои тренды для различного применения, получать быстрый доступ к различным участкам записи, легко описывать события.
Пример одновременной визуализации физиологических сигналов и трендов расчетных показателей в соответствии с выбранным шаблоном показателей. В данном случае показываются рекомендуемые физиологические показатели – индекс спектральной мощности ЭЭГ (ИСМ), альфа-дельта отношение (АДО), усредненная амплитуда по левому и правому полушарию (Ампл_L и Ампл_R), показатель асимметрии, частота спектрального края, аЭЭГ, сверхмедленная активность (DCp) и частота сердечных сокращений (ЧСС).
Сопоставление паттернов ЭЭГ в сплит-режиме на разных фрагментах одного и того же исследования. В верхней части сигнального окна – медикаментозное блокирование высокоамплитудной эпилептиформной активности, в нижней части – паттерн «вспышка-подавление» при высокой степени сжатия (скорость развертки – 2,5 мм/с) и соответствующим фрагментом трендов. Видны резкие изменения по сигналам ЭЭГ, по расчетным показателям ЭЭГ и по показателям сердечной деятельности (нижний трек – ЧСС).
Слева – первичное исследование, при нахождении пациента в коме: значение ИСМ варьирует в пределах 0.9-1, непрерывный паттерн aEEG нормальной амплитуды, мало изменяющаяся амплитуда ЭЭГ и нерегулярная медленная активность в виде тета и дельта активности. Справа наблюдается уменьшение дельта-активности, снижение значения ИСМ до 0.5, увеличение мышечной активности, что свидетельствует о выходе пациента из комы.
Длительность фрагментов исследования, одновременно показываемых на одном экране монитора в окне тренды, может составлять от десятков минут до суток и более. Эта длительность определяется степенью сжатия трендов и масштабом представления динамики показателей, которые, в свою очередь определяются временным квантом, который может настраиваться пользователем в широких пределах – от 10 до 300 секунд.
Тренды нейромониторинга показываются вместе с сигнальным окном, в котором представлены нативные физиологические сигналы.
– амплитудно-интегрированной ЭЭГ (аЭЭГ) левого полушария по отведению Р3-А1; – амплитудно-интегрированной ЭЭГ (аЭЭГ) правого полушария по отведению Р4-А2; – значения средневзвешенной частоты пользовательского частотного диапазона; – значения эффективной полосы частот пользовательского диапазона; – мощность тета-активности; – мощность альфа-активности. В левой части – цифровые значения по текущему временному кванту, равному 10 с.
Перемещение сигналов в сигнальном окне любыми средствами навигации (листание страниц, переход по ФП, событиям или выбранному времени, перетаскивание указателем горизонтальной линейки прокрутки и пр.) приводит к автоматическому изменению положения вертикальной пунктирной линии на трендах нейромониторинга, отражающей текущий временной срез, и перерисовке цифровых значений расчетных показателей. Двойной клик в любую точку тренда позволяет мгновенно получить доступ к интересующему участку исходной ЭЭГ для детального анализа.
Тренды могут формироваться по базовым или составным показателям. Базовый показатель – это характеристика сигнала по одному отведению, например, индекс спектральной мощности альфа-ритма или усреднённая характеристика по нескольким отведениям, а составной показатель – это значение, вычисляемое по формуле, например, коэффициент межполушарной асимметрии по заданным отведениям или коэффициент, характеризующий лобно-окципитальные соотношения. Составные показатели врач может составлять сам по формуле, вводимой в специальном редакторе.
Тренды расчетных показателей отображаются один над другим, с левой стороны указаны названия, единицы измерения, границы диапазонов и цифровые значения показателей, соответствующих текущему временному срезу.
Над графиками отображается аббревиатура физиологического сигнала, на основе которого идет расчет, а также аббревиатура показателя и единицы измерения. Слева от графиков указаны значения показателей, соответствующие расположению этого маркера.
Интерфейс помощи – при наведении указателя мыши на фрагменты сигналов, трендов, временной шкалы и т.д. – появляется информация о времени, типе сигнала, частотном диапазоне и т.п.
Для ускорения и упрощения работы при типовых исследованиях предусмотрены специальные шаблоны с условиями мониторинга, содержащие список параметров мониторинга с соответствующими настройками и связанные с конфигурацией съема. Необходимый минимум готовых шаблонов для расчета показателей входит в поставку, шаблоны можно отредактировать или создать новые.
Функциональные возможности по регистрации и анализу ЭЭГ и сервисные возможности по настройкам программы, по формированию врачебного заключения, по хранению и систематизации данных, а также по выводу необходимых данных на печать обеспечиваются основным программы для ЭЭГ-исследований «Энцефалан-ЭЭГА» или «Энцефалан-ЭЭГР» (в зависимости от вида оборудования).
Дополнительные программы, расширяющее функциональные возможности «Энцефалан-НМ»
Сочетание основной программы для ЭЭГ-исследований и программы «Энцефалан-НМ» с дополнительным ПО обеспечивает повышение эффективности исследований и достоверности диагностики.
Синхронный ЭЭГ-видеомониторинг («Энцефалан-Видео») для сопоставления электрофизиологических и клинических данных и для дифференциальной диагностики эпилептиформных нарушений (за счет различения артефактов, клинических и электрофизиологических пароксизмов и анализа феноменов эпилептиформной активности) или при необходимости подбора медикаментозных или других видов терапевтического вмешательства, например, оценки адекватности противосудорожной терапии.
Анализ в процессе сна изменений гипнограммы, нарушений ЭЭГ, дыхания и сердечной деятельности («Энцефалан-ПСГ»). Позволяет при длительном мониторинге дополнительно анализировать структуру сна.
Анализ вызванных потенциалов головного мозга на зрительные, слуховые и соматосенсорные стимулы («Энцефалан-ВП»). Если при исследовании требуется проводить функциональные пробы с вызванными потенциалами (провокативные, либо для анализа медикаментозной терапии), то фрагменты записи при этих ВП возможно открыть и детально проанализировать в ПМО «Энцефалан-ВП».
Мониторинг церебральных функций («Энцефалан-ЦФМ») для представления и детального анализа амплитудно-интегрированной ЭЭГ (аЭЭГ), автоматической классификации паттернов аЭЭГ, динамики частоты вспышек, процента подавлений, длительности межвспышечных интервалов, сжатых спектров в 2D и 3D-представлении, зеркальной спектрограммы, средних значений когерентности и пр.
Это расширяет возможности врача и позволяет анализировать процессы одновременно в трех видах представления – нативные сигналы, тренды ЦФМ и тренды нейромониторинга, с разной степенью детализации и различными формами обработки. Это может использоваться в разных ситуациях, в том числе для контроля медикаментозных и других видов воздействий.
Анализ сверхмедленной активности мозга («Энцефалан-СМА») для оценки нейроэнергообмена и метаболических нарушений.
В программе «Энцефалан-НМ» доступна только возможность визуализации трендов уровня постоянных потенциалов (УПП или DCp) в одном временном масштабе с любыми другими физиологическими показателями.
Более полный набор функциональных возможностей, включая топографическое картирование DCp, референтную рекострукцию и анализ реакций DCp на проводимые функциональные пробы, доступны при опциональной поставке дополнительной программы «Энцефалан-СМА».
На трендах и в окне просмотра потоков ЭЭГ-видеомониторинга маркер установлен на фрагменте с фокальным ЭПИ-приступом. Во время фокального ЭПИ-приступа на трендах наблюдается увеличение ЧСС, увеличение мощности Тета+Дальта активности, резкое снижение значения показателя ADO (отношения мощности альфа к мощности дельта), увеличение значения ИСМ (показателя степени осведомленности пациента) до 0.9 (пациентка не отвечает на вопросы), снижение значения средневзвешенной частоты (больше слева), увеличение среднего значения амплитуды ЭЭГ преимущественно слева.
На гипнограмме представлено 5 циклов сна. Красный маркер установлен на REM-стадии последней фазы сна. На сигналах цветом выделены события «Быстрые движения глаз» и «Тахикардия». На трендах показателей каждой REM-стадии сна соответствует резкое увеличение частоты пульса, частоты дыхания и парадоксальное снижение мышечной активности.
Видно, как изменяются характеристики аЭЭГ, как появляются одиночные (SS – Single Seizure) и повторяющиеся эпифеномены (RS – Repetitive Seizure) с постепенно возрастающей частотой вспышек. Появление периодов угнетения ЭЭГ (резкого снижения амплитуды ЭЭГ и аЭЭГ), чередующиеся вспышками, отражает факт перехода в паттерн «вспышка-подавление», график «% подавления» показывает достаточно высокие значения выраженности (50 и более процентов), а длительность фрагментов подавления достигает 40 секунд, что может свидетельствовать о передозировке препарата.
Пример одновременного представления нативных сигналов, трендов нейромониторинга и результатов обработки режима ЦФМ (тренд аЭЭГ, сжатые спектры по левому и правому полушарию мозга, тренды спектральных индексов тренды средних значений когерентности по выбранным парам отведений. У пациентки опухоль 4-го желудочка и окклюзионная гидроцефалия. Доминирует медленноволновая активность с периодически возникающими вспышками эпилептиформной активности, во время которых возрастает ЧСС (нижний трек на трендах). Значение индекса спектральной мощности ИСМ=1, что соответствует бессознательному состоянию пациента.
Пример одновременного представления нативных сигналов, трендов нейромониторинга, результатов обработки ЦФМ и 3D локализации. Обработки «3D локализация» показывает, что в начале вспышки источник ЭПИ-активности расположен в левой височной области и затем распространяется в центральную область мозга. На трендах наблюдается межполушарная асимметрия по текущим значениям амплитуды и средневзвешенной частоты, подтверждающая преобладание ЭПИ-активности в левом полушарии мозга.
Пример одновременного представления нативных сигналов, трендов нейромониторинга, результатов обработки СМА. На карте dDCp показано наибольшее изменение сверхмедленной активности в левой височной и теменной области на выделенном фрагменте ЭЭГ с продолженной ЭПИ-активностью во время сна.