Техника регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ)
ЭЭГ отражает биологический процесс, который обусловлен деятельностью множества электрических генераторов – нейронов. Создаваемое этими генераторами поле неоднородно по пространству головного мозга и изменчиво в каждый момент времени. Поэтому между двумя точками, расположенными в пределах мозга, между точками головного мозга и удаленной от него тканью организма появляются переменные разности потенциалов, которые можно зарегистрировать. Регистрация, возникающих в головном мозге биологических потенциалов и является основной задачей ЭЭГ.
➥ Основная статья: Активность нейронов
ЭЭГ от головного мозга отводится при помощи электродов, которые накладываются на волосистую часть головы и некоторые экстракраниальные точки (ушные раковины, шею, щеки и т. д.). Каждый электрод, наложенный на зону скальпа, регистрирует суммарный биопотенциал, образованный изменениями потенциалов действия множества нервных клеток, находящихся под ним. Если подобный электрод соединить с нулевым потенциалом (землей) или другим электродом, находящимся на некотором удалении, то в этой системе возникнет электрическое напряжение, которое возможно усилить и зарегистрировать на соответствующей медицинской аппаратуре.
➥ Основная статья: Электроды ЭЭГ
В современных энцефалографах после отведения электрические потенциалы подаются на входную коробку усилительно-регистрирующих устройств: коммутатора, который позволяет каждому каналу коммутировать электроды с поверхности головы в нужной комбинации; усилителя; аналого-цифрового преобразователя (АЦП). По данным Л. Р. Зенкова1 амплитуда электрических потенциалов, регистрируемых ЭЭГ с поверхности скальпа, не превышает в норме 100-150 мкВ. Для того чтобы зарегистрировать такие слабые потенциалы применяются усилители с большим коэффициентом усиления (20000-100000). После усиления сигналы подаются на АЦП и блок регистрации, которые позволяют с помощью компьютера обрабатывать и хранить полученные данные (рис. 1).
➥ Основная статья: Устройство электроэнцефалографа
Техника наложения электродов
➥ Основная статья: Расположение электродов на голове
Для наиболее полного охвата всех корковых структур на скальпе, электроды располагаются в определенном порядке, по системе 10-20 или 10-10. В основе этой системы взято одинаковое расстояние между электродами, которое измеряется от переносицы до нижнего края большого затылочного отверстия и принимается за 100%.
Система 10-20
➥ Основная статья: Система 10-20
Это основная схема, используемая для проведения рутинного ЭЭГ исследования в амбулаторно-поликлинических условиях. Подразумевает использование 21 электрода, располагаемого на расстоянии 10% друг от друга (1 уровень) и 20% – последующие (рис. 2).
Система 10-10
Данная установка использует дополнительные электроды и чаще используется в научных исследованиях, т.к. требует установи большего количества электродов (на расстоянии 10%) друг от друга. Преимуществом данной системы перед системой 10-20 является большая чувствительность, позволяющая более точно локализовать патологический процесс.
Модификации систем
При регистрации ЭЭГ во младенческом возрасте применяют меньшее число электродов в зависимости от возраста и размера головы.
(черные окружности) и модифицированная объединенная система (10—20 + 10—10) (черные окружности + белые окружности)
При применении новых модификаций системы расположения электроды размещают ближе друг к другу, чем в системе «10—10» (рис.).
В системе «10—20» применяют следующие обозначения электродов: Fp (лобно-полярные), F (лобные), Т (височные), О (затылочные), С (центральные) и Р (теменные).
После буквы следует цифра, определяющая локализацию электрода и его расположение в левом (нечетные) или в правом (четные) полушарии. Обозначение «z» указывает на расположение электрода по средней линии (например, Cz — центральные срединные).
В системе «10—10» меньший номер отражает локализацию ближе к средней линии, и Т3/Т4 соответствует Т7/Т8, а Т5/Т6 — Р7/Р8.
Электродный импеданс должен поддерживаться на уровне от 100 до 5000 Ом. Возможно применение специальных дополнительных электродов, например сфеноидальных, «истинных височных» (true temporal) или лобно-височных электродов. В большинстве случаев целью применения дополнительных электродов служит уточнение локализации активности, исходящей из височной доли. «Истинные височные» электроды (обозначенные как Т1 и Т2) применяются с целью дифференцировки электрических сигналов с локализацией в передней височной и задней нижней лобной области (отведения F7 и F8). Комбинация систем «10—20» и «10—10» может иметь практическое применение при необходимости введения дополнительных электродов.
Другие дополнительные электроды могут включать отведения для регистрации электрокардиограммы (ЭКГ) (рекомендуется при проведении любого ЭЭГ-исследования), электромиографии (ЭМГ), монитор движения глаз, а также экстрацеребральные электроды, помогающие дифференцировать различные артефакты или дифференцировать различные стадии сна (как мониторы движения глаз). Мониторы для регистрации дыхательных движений могут иметь важное значение при дыхательных расстройствах.
ЭЭГ отведения и монтажные схемы
1- монополярное, 2- биполярное продольное, 3 -биполярное поперечное
Каждый электрод, наложенный на зону скальпа, регистрирует суммарный биопотенциал, образованный изменениями потенциалов действия множества нервных клеток, находящихся под ним. Если подобный электрод соединить с нулевым потенциалом (землей) или другим электродом, находящимся на некотором удалении. То в этой системе возникнет электрическое напряжение, которое возможно усилить и зарегистрировать на соответствующей медицинской аппаратуре. Присоединение любых двух электродов к входу электроэнцефалографа называют отведением.
Отведение, при котором на обе клеммы (+ и -) усилителя подается электрический потенциал от активных электродов называется биполярным. Отведение, при котором на одну из входных клемм усилителя подается электрический потенциал от активного электрода, а на другой – потенциал от пассивного электрода называют монополярным (рис. 3). Отведение с референтным усредненным электродом – это отведение, при котором на одну из входных клемм усилителя подастся электрический потенциал от активного электрода, а на другой – потенциал от искусственно объединенных электродов.
Монтажные схемы
➥ Основная статья: Монтаж отведений ЭЭГ
Монтаж – фиксированный набор отведений, который позволяет без помощи индивидуального селектора записать стандартную программу отведений. Современные ЭЭГ регистраторы позволяют использовать три основных вида монтажных схем по основному виду монтажа отведений:
Использование монополярных схем (рис. 4, 5), подразумевающих подключение референтного электрода, позволяет получать большую разность потенциалов и наименьшее искажение регистрируемых изменений, поскольку референтный электрод не обладает активностью. Однако, представляя собой единый связующий узел всей системы, не дает провести точную топическую локализацию патологического процесса.
При применении биполярных схем отведений (рис. 6, 7), разность биопотенциалов под электродами значительно ниже, поскольку оба входных электрода являются активными. Соответственно чем ближе расположены электроды, тем менее значимую разность потенциалов они сформируют. Но подобная система позволяет более точно локализовать патологический процесс, поскольку каждая пара электродов будет давать свой специфический сигнал, без общей точки.
Таким образом, для общего представления ЭЭГ результата наиболее предпочтительно использование смешанных монтажных схем (рис. 8, 9), включающих как моно- так и биполярные отведения, позволяющие врачу определить как вид сигнала, так и его локализацию.
Монтаж при рутинной ЭЭГ
При регистрации рутинной 20—30-минутной ЭЭГ применяют несколько видов монтажей. Каждая рутинная ЭЭГ должна включать хотя бы один продольный биполярный, референтный и поперечный биполярный монтаж (рис. 10 и 11). При монополярном (референтном) монтаже применяют один активный электрод и по крайней мере один «нейтральный» электрод, чтобы получить «истинную» амплитуду потенциала в результате ее сравнения с амплитудой в области максимальной электронегативности или электропозитивности (рис. 10, Б). Срединные референтные электроды (например, Pz) могут применяться для латерализации разрядов, регистрируемых в височных областях. Два референтных электрода (например, референтный электрод, соединенный с ухом на ипсилатеральной стороне) могут быть полезны для идентификации генерализованных разрядов. Также могут использоваться множественные «усредненные» референтные зоны (лапласовский монтаж — Laplacian montage) для локализации фокальных разрядов. Биполярные монтажи могут иметь различный пространственный формат, включая продольный, поперечный или круговой паттерн. Продольный биполярный монтаж (также называемый «двойной банан» — «double banana») часто представлен в тексте данной книги. Образуется цепочка, соединяющая передние с задними височными и центральными электродами слева и справа. Биполярный монтаж сравнивает активность, регистрируемую каждой парой соединенных друг с другом активных электродов, и указывает зоны максимальной абсолютной электрографической негативности (или позитивности) по реверсии фазы (рис. 10, А).
(А) Биполярный монтаж демонстрирует реверсию фазы, (Б) монополярный монтаж (с референтным электродом) демонстрирует абсолютную амплитуду колебаний
Биполярный (А) и референтный (Б) монтаж на ЭЭГ демонстрирует острую волну в передних височных отведениях слева
В соответствии с международным соглашением, определяющим полярность в соответствии с отклонением пера самописца энцефалографа, относительная негативность на входе 1 по отношению ко входу 2 вызывает отклонение пера самописца (и направление волны на ЭЭГ) вверх (табл.).
Правило (международное соглашение), определяющее полярность в соответствии с отклонением пера самописца энцефалографа, по которому относительная негативность на входе 1 по отношению ко входу 2 вызывает отклонение «пера» вверх
| ЭЭГ | Электрод 1 | Электрод 2 |
| Негативно направленный | Вверх | Вниз |
| Позитивно направленный | Вниз | Вверх |
При регистрации запись ЭЭГ отражается на дисплее, регистрацию обычно проводят со скоростью 30 мм/с (медленнее — при исследовании сна), устанавливают чувствительностью усилителя 7 мкВ/мм, границы частот фильтров — от 1 до 70 Гц. Фильтр низких частот обычно отсеивает артефакты, представляющие собой медленные волны (например, артефакты движения — Прим, персе.), а фильтр высоких частот уменьшает чувствительность канала ЭЭГ к колебаниям высоких частот (например, электромиографические сигналы). Полосно-заграждающий фильтр (режекторный фильтр) — фильтр, не пропускающий колебания некоторой определенной полосы частот, и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы (notch filter), позволяет отфильтровывать помехи на частоте 60 Гц (50 Гц — в Великобритании) (вызванные линиями электропитания). В настоящее время широко применяются системы для цифровой обработки ЭЭГ, включая как рутинную ЭЭГ, так и пролонгированный ЭЭГ-мониторинг. В этом разделе рассматриваются ЭЭГ-паттерны церебрального и экстрацеребрального происхождения, а также ЭЭГ-паттерны, не имеющие определенного клинического значения, для иллюстрации вариаций нормальных ЭЭГ-проявлений, встречающихся в клинической практике.
Техника проведения электроэнцефалографии
Перед исследованием пациенту необходимо объяснить суть метода, изложить порядок процедуры регистрации ЭЭГ, указать продолжительность, отметить ее безболезненность и безвредность.
Требования к пациенту и помещению
Во время поведения исследования пациент помещается в свето – и звукоизолированное помещение в положении лежа или сидя в кресле в расслабленном состоянии, с закрытыми глазами, так как ЭЭГ очень чуствительна к воздействию внешних и внутренних (эмоциональный фон) факторов. Полное расслабление необходимо для снятия напряжения с мышц головы и шеи, которое сопровождается появлением артефакта электромиограммы (ЭМГ) на ЭЭГ. Глаза должны быть закрыты, для того чтобы исключить из записи глазодвигательные мигательные артефакты – электроокулограммы (ЭОГ). На голову накладывают электроды, которые соединяют проводами с входной коробкой энцефалографа. Для каждого электрода на входной коробке прибора имеется свое гнездо разъема обозначенное соответствующими знаками. Кроме активных и индифферентных электродов на голове пациента необходимо установить один заземляющий электрод, который необходим для снижения уровня помех.
Качество установки электродов проверяют с помощью омметра, который измеряет сопротивление в области контакта электрода с поверхностью кожи. Для получения записи хорошего качества необходимо, чтобы сопротивление под электродом не превышало 20 КОм.
А- 0,5' 30 Гц, Б- 16-30 Гц.
Калибровка сигнала
Следующим этапом является проверка стандартизации режима работы энцефалографа с помощью калибратора. Он подает одновременно на входы всех усилителей прямоугольный сигнал положительной и отрицательной полярности попеременно. Обычно используют стандартный калибровочный сигнал 50 мкВ. Оценку амплитуды сигнала производят автоматически с помощью расстановки маркеров. В соответствии с международным стандартом, принят уровень усиления для записи ЭЭГ, при котором отклонение сигнала от изолинии на 7 мм соответствует 50 мкВ. В норме при верхней полосе пропускания более 100 Гц и постоянной времени 0,3 калибровочные сигналы, представляющие собой отклонение пера энцефалографа от изолинии, имеют симметричную форму и одинаковую амплитуду. При верхней частоте пропускания меньше 100 Гц вершина калибровочного сигнала из заостренной становится закругленной. И чем ниже верхняя полоса пропускания усилителя, тем более закруглена вершина калибровочного сигнала (рис. 10 а,б).
На рисунке 10А видно, что закругленность сигнала выше при более низкой верхней полосе пропускания усилителя, по сравнению с рисунком 10Б, где вершина калибровочного потенциала острая. Подобные изменения происходят и с кривыми ЭЭГ.
Фильтрация сигнала электроэнцефалограммы
Несмотря на то, что использование аналогово-цифрового преобразования существенно уменьшает количество различных артефактов, свойственных нативной записи (рис. 10), полученный цифровой результат все же нуждается в проведении фильтрации. Поэтому используются т.н. цифровые фильтры, позволяющие выделять необходимые группы частот из общего сигнала. Простой фильтр обладает способностью выделять комплекс сигналов не выше заданной величины, отсекая всю информацию, превышающую заданные значения. Соединение двух простых фильтров, с изменяемыми показателями отсечения частот – позволяют создать т.н. узкополосный фильтр, позволяющий выделять узкие полосы частот по заданным параметрам как верхних, так и нижних значений (рис. 11-15).
Фильтрация сигнала необходима для выделения интересующего исследователя диапазона частот и подавления различных артефактов, низко и высокочастотного диапазона, таких как кожно-гальваническая реакция или сетевая наводка. Фильтр низкой частоты используют для удаления из записи высокочастотных помех, таких как электронейромиограмма (ЭМГ) у пациентов, страдающих тремором. Фильтр высокой частоты применяют для исключения из записи медленноволновых артефактов, таких как кожно-гальванический потенциал (КГП), незначительное смещение электрода. Согласно международному стандарту в ЭЭГ принята постоянная времени усилителя – 0,3 секунды. При использовании этой постоянной времени все низкочастотные потенциалы в ЭЭГ регистрируются без искажения. А чем выше значение постоянной времени, тем больше усилитель пропускает медленноволновых сигналов.
