Коммутатор, гнезда и каналы электроэнцефалографа

В медицинской и научно-исследовательской практике для анализа функциональной активности мозга в качестве быстрого и простого метода применяют электроэнцефалографию, основанную на регистрации биопотенциалов при помощи электродов. Электроэнцефалография является одним из широко распространенных и самых чувствительных методов исследования. Это достигается высоким временным  разрешением (изменения активности отслеживается с частотой до 5 тысяч раз в секунду и больше), мобильностью, а также возможностью улавливать незначительные изменения функции не только коры головного мозга, но и подкорковых структур. Для регистрации активности нейронов головного мозга применяют прибор электроэнцефалограф (ЭЭГ).

➥ Основная статья: Электроэнцефалограф

Рисунок 1. Устройство ЭЭГ

Основными конструкционными частями электроэнцефалографа являются:

Коммутатор электроэнцефалографа – это устройство, которое позволяет выбирать комбинацию электродов, биоэлектрический потенциал между которыми интересует исследователя, осуществлять моно- и биполярный съем электроэнцефалограммы, а также производить регистрацию биоэлектрической активности головного мозга нужной локализации, определяемой рамками исследования.

Коммутационное устройство

Рисунок 2. Коммутационная панель

Современные ЭЭГ совмещают во входной коробке блок коммутации, калибровки, блок с усилителями и блок аналого-цифрового преобразования. Коммутатор первым принимает сигнал от соединительных проводов электродов (лидов). Он определяет количество поступающих сигналов от определенной локализации на скальпе и также дает возможность определять выбор нужной для исследования схемы съема записи (би-, монополярная или комбинированная схема).

К коммутатору относят панель с гнездами для подключения отводящих электродов на разные каналы.1

Гнезда активных электродов (проекции электродов на кожу головы):

  • Fp1, Fp2 — переднелобные (prefrontal);
  • F3, F4 — лобные (frontal);
  • Fz — среднелобный( frontal vertex);
  • С3, С4 — центральные (central);
  • Cz — центральный вертексный (central vertex);
  • Р3, Р4 — теменные (parietal);
  • Pz — центральнотеменной ( parietal vertex);
  • F7, F8 — передневисочные (anterior temporal);
  • Т3, Т4 — средневисочные (temporal);
  • Т5, Т6 — задневисочные(posteriot temporal);
  • О1,О2 — затылочная (occipital).

Гнезда референтных электродов:

  • A1, А2 — ушные (ear).
Рисунок 3. Схема гнезд

Буквенные символы обозначают области мозга. Нечетные номера соответствуют электродам левого полушария, четные — правому. Символ “Z” означает расположение электрода на средней линии.

Гнезда заземляющих электродов:

Заземляющий электрод, который необходим для снижения уровня помех. Для него существует гнездо нейтрального электрода (N).

В коммутаторе могут присутствовать и специализированные гнезда, необходимые для регистрации дополнительных биосигналов. Например, для полиграфических каналов, для датчика электрокардиосигнала (ЭКГ).

Качество установки электродов проверяют с помощью омметра, который измеряет сопротивление в области контакта электрода с поверхностью кожи. Для получения записи хорошего качества необходимо сопротивление (импеданс электрода), не превышающее 20 кОм.2

Каналы электроэнцефалографа

ЭЭГ различают по канальности, т.е. по числу подключенных электродов. Четырехканальные электроэнцефалографы способны выявлять только грубые изменения биоэлектрической активности, поэтому не используются для диагностических целей.3 Для этого применяют восьми- и двенадцатиканальные. Они позволяют проводить оценку только общего функционального состояния и выявлять грубую очаговую патологию.

Получать более информативную электроэнцефалограмму позволяет ЭЭГ с шестнадцатью каналами регистрации и больше. Такое количество обеспечивает достаточную пространственную разрешающую способность электроэнцефалографии, дает возможность в регистрации биоэлектрической активности со всей поверхности мозга. 

Коммутатор позволяет выбирать пары электродов, между которыми необходимо снять разность потенциалов. Также с его помощью можно выбирать схему съема записи электроэнцефалограммы и определять референтные электроды и активные. Схема записи определяются с помощью специальных переключателей на электроэцнефалографе. В цифровых электроэцефалографах выбор интересующих электродов осуществляются программно, с помощью компьютера.

Виды монтажа отведений

➥ Основная статья: Монтаж отведений ЭЭГ

4. Стандартные ЭЭГ отведения

Стандартные ЭЭГ отведения: 1 – монополярное отведение с ушным референтным электродом; 2 – монополярное вертексное отведение; 3 – биполярное продольное отведение; 4 – биполярное поперечное отведение

В электроэнцефалографии распространены два способа фиксации разности потенциалов под электродами – это моно- и биполярные отведения.

В монополярном съеме все отведения с головы регистрируются между активными электродами и общим электродом, который называется референтным. При неустановленных или поврежденных референтных электродах будет регистрироваться шумоподобный сигнал, не отражающий реальной электрической активности головного мозга. Точка наложения такого электрода располагается либо на ухе (или на обоих ушах), либо на лбу, либо на затылке пациента. Иными словами, эта точка должна находиться в том месте, где отсутствует сильное влияние биоэлектрической активности головного мозга, мышц, сердца и крупных сосудов. Невыполнение этого требования или несколько смещенное расположение референтных электродов (позади ушной раковины, проксимально к горлу) может привести к появлению артефактов. Создаются помехи при съеме ЭЭГ-сигнала или регистрируется разность потенциалов экстрацеребрального происхождения. Монополярный способ дает высокую величину разницы потенциалов, наименьшее искажение сигнала, однако не позволяет получать информацию о точной локализации очага изменений. 

Рисунок 5. Схемы наложения электродов

В случае биполярного съема регистрируются потенциалы между двумя активными гомологичными электродами с областей головы. Это можно реализовать путем коммутации соответствующих аналоговых каналов внутри самого энцефалографа и при помощи математической обработки сигнала на компьютере. Анализируя данные, получаемые с различных вариантов биполярных отведений, можно наблюдать какое подключение электрода в паре с любым другим лучше отражает изменения в электроэнцефалограмме и, таким образом, можно выяснить точную локализацию изменения биоэлектрической активности мозга. В клинической практике зачастую используют сочетание монополярного съема с несколькими биполярными.

В некоторых случаях для записи локальной активности требуется наложение дополнительных электродов, расположенных между стандартными электродами, что реализуется в схеме 10-10.

Footnotes

  1. Понятие цифрового электроэнцефалографа // works.doklad.ru URL: https://works.doklad.ru/view/5X2goy4m5hw/3.html (дата обращения: 17.12.2020).
  2. Устройство для исследования биологической активности мозга [Электронный ресурс]
  3. СТАНДАРТНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ И ВРАЧЕБНО-ТРУДОВОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ // mks.ru URL: https://mks.ru/library/books/eeg/kniga01/maneeg-pr1.html (дата обращения: 17.12.2020).