Ce fel de procedură este aceasta? Tehnica electroencefalografiei

Electroencefalografia (EEG) este o metodă de înregistrare a activității electrice a creierului folosind electrozi plasați pe scalp.

Prin analogie cu funcționarea unui computer, de la funcționarea unui tranzistor individual la funcționarea programe de calculatorși aplicații, activitatea electrică a creierului poate fi luată în considerare la diferite niveluri: pe de o parte, potențialele de acțiune ale neuronilor individuali, pe de altă parte, activitatea bioelectrică generală a creierului, care este înregistrată cu ajutorul EEG.

Rezultatele EEG sunt folosite atât pentru diagnosticul clinic, și în scopuri științifice. Există EEG intracranian (icEEG), numit și EEG subdural (sdEEG) și electrocorticografie (ECoG). La efectuarea acestor tipuri de EEG, activitatea electrică este înregistrată direct de la suprafața creierului, și nu de la scalp. ECoG se caracterizează printr-o rezoluție spațială mai mare în comparație cu EEG de suprafață (transcutanat), deoarece oasele craniului și scalpului „înmoaie” oarecum semnalele electrice.

Cu toate acestea, electroencefalografia transcraniană este mult mai des utilizată. Această metodă este cheia în diagnosticul epilepsiei și oferă, de asemenea, informații valoroase suplimentare într-o varietate de alte tulburări neurologice.

Referință istorică

În 1875, un medic practicant din Liverpool, Richard Caton (1842-1926), a prezentat în British Medical Journal rezultatele unui studiu al fenomenelor electrice observate în timpul studiului său asupra emisferelor cerebrale ale iepurilor și maimuțelor. În 1890, Beck a publicat un studiu al activității electrice spontane a creierului iepurilor și câinilor, care s-a manifestat sub forma unor oscilații ritmice care se schimbau atunci când sunt expuse la lumină. În 1912, fiziologul rus Vladimir Vladimirovici Pravdich-Neminsky a publicat primul EEG și a evocat potențialele unui mamifer (câine). În 1914, alți oameni de știință (Cybulsky și Jelenska-Macieszyna) au fotografiat înregistrarea EEG a unei crize induse artificial.

Fiziologul german Hans Berger (1873-1941) a început să o facă Studii EEG uman în 1920. El a dat dispozitivului numele său modern și, deși alți oameni de știință au efectuat anterior experimente similare, Berger este uneori creditat cu descoperirea EEG. Ideile sale au fost dezvoltate ulterior de Edgar Douglas Adrian.

În 1934, a fost demonstrat pentru prima dată un model de activitate epileptiformă (Fisher și Lowenback). Începutul encefalografiei clinice este considerat a fi anul 1935, când Gibbs, Davis și Lennox au descris activitatea interictală și tiparul crizei mici mal. Ulterior, în 1936, Gibbs și Jasper au caracterizat activitatea interictală ca o trăsătură focală a epilepsiei. În același an, primul laborator EEG a fost deschis la Spitalul General din Massachusetts.

Franklin Offner (1911-1999), profesor de biofizică la Universitatea Northwestern, a dezvoltat un prototip de electroencefalograf care includea un înregistrator piezoelectric (întregul dispozitiv a fost numit Offner Dinograph).

În 1947, în legătură cu înființarea Societății Americane de EEG, a avut loc primul Congres Internațional de EEG. Și deja în 1953 (Aserinsky și Kleitmean) au descoperit și descris faza de somn cu mișcarea rapidă a ochilor.

În anii 50 ai secolului XX, medicul englez William Gray Walter a dezvoltat o metodă numită topografie EEG, care a făcut posibilă cartografierea activității electrice a creierului pe suprafața creierului. Această metodă nu este aplicabilă în practica clinica, este folosit doar pentru cercetare științifică. Metoda a câștigat o popularitate deosebită în anii 80 ai secolului XX și a fost de interes deosebit pentru cercetătorii din domeniul psihiatriei.

Bazele fiziologice ale EEG

La efectuarea unui EEG se măsoară curenţii postsinaptici totali. Un potențial de acțiune (AP, modificarea pe termen scurt a potențialului) în membrana presinaptică a axonului determină eliberarea unui neurotransmițător în fanta sinaptică. Neurotransmițător sau neurotransmițător, - Substanta chimica, efectuând transferul impulsuri nervoase prin sinapsele dintre neuroni. După ce a trecut prin fanta sinaptică, neurotransmițătorul se leagă de receptorii de pe membrana postsinaptică. Acest lucru determină curenți ionici în membrana postsinaptică. Ca urmare, în spațiul extracelular apar curenți compensatori. Acești curenți extracelulari formează potențialele EEG. EEG este insensibil la potențialul de acțiune axonal.

Deși potențialele postsinaptice sunt responsabile pentru generarea semnalului EEG, EEG de suprafață nu este capabil să înregistreze activitatea unei singure dendrite sau neuron. Este mai corect să spunem că EEG-ul de suprafață este suma activității sincrone a sute de neuroni cu aceeași orientare în spațiu, localizați radial față de scalp. Curenții direcționați tangențial către scalp nu sunt înregistrați. Astfel, în timpul EEG, se înregistrează activitatea dendritelor apicale situate radial în cortex. Deoarece tensiunea câmpului scade proporțional cu distanța până la sursa sa până la a patra putere, activitatea neuronilor din straturile profunde ale creierului este mult mai dificil de detectat decât curenții direct în apropierea pielii.

Curenții înregistrați pe EEG sunt caracterizați prin frecvențe diferite, distribuții spațiale și relații cu diferite stări ale creierului (de exemplu, somn sau veghe). Astfel de potențiale fluctuații reprezintă activitatea sincronizată a unei întregi rețele de neuroni. Doar câteva dintre rețelele neuronale responsabile pentru oscilațiile înregistrate au fost identificate (de exemplu, rezonanța talamocorticală care stau la baza fusurilor de somn - ritmuri alfa rapide în timpul somnului), în timp ce multe altele (de exemplu, sistemul care formează ritmul fundamental occipital) nu au fost identificate. a fost încă identificat.

Tehnica EEG

Pentru a obține un EEG de suprafață tradițional, înregistrarea se face folosind electrozi plasați pe scalp folosind gel sau unguent conductiv electric. De obicei, înainte de plasarea electrozilor, celulele moarte ale pielii, care cresc rezistența, sunt îndepărtate dacă este posibil. Tehnica poate fi îmbunătățită prin utilizarea nanotuburilor de carbon, care pătrund în straturile superioare ale pielii și ajută la îmbunătățirea contactului electric. Acest sistem de senzori se numește ENOBIO; cu toate acestea, metodologia prezentată în practică generală(nu în cercetare științifică, cu atât mai puțin în clinică) nu este încă folosit. De obicei, multe sisteme folosesc electrozi, fiecare cu un fir separat. Unele sisteme folosesc capace speciale sau structuri de plasă asemănătoare unei căști care înglobează electrozii; cel mai adesea această abordare se justifică atunci când o trusă cu o cantitate mare electrozi dens distanțați.

Pentru majoritatea aplicațiilor clinice și de cercetare (cu excepția seturilor cu un număr mare de electrozi), locația și numele electrozilor sunt determinate de sistemul internațional „10-20”. Utilizarea acestui sistem asigură că numele electrozilor sunt strict consecvente între diferitele laboratoare. Cel mai comun set de 19 electrozi de plumb (plus electrozi de împământare și de referință) este utilizat clinic. De obicei, se folosesc mai puțini electrozi pentru înregistrarea EEG la nou-născuți. Pentru a obține un EEG al unei anumite regiuni a creierului cu rezoluție spațială mai mare, pot fi utilizați electrozi suplimentari. Un set cu un număr mare de electrozi (de obicei sub formă de șapcă sau cască de plasă) poate conține până la 256 de electrozi amplasați pe cap la mai mult sau mai puțin la aceeași distanță unul de celălalt.

Fiecare electrod este conectat la o intrare a unui amplificator diferenţial (adică un amplificator per pereche de electrozi); într-un sistem standard, electrodul de referință este conectat la cealaltă intrare a fiecărui amplificator diferențial. Un astfel de amplificator crește potențialul dintre electrodul de măsurare și electrodul de referință (de obicei de 1.000-100.000 de ori, sau un câștig de tensiune de 60-100 dB). În cazul EEG analogic, semnalul trece apoi printr-un filtru. La ieșire, semnalul este înregistrat de un reportofon. Cu toate acestea, în zilele noastre, multe recordere sunt digitale, iar semnalul amplificat (după trecerea printr-un filtru de reducere a zgomotului) este convertit folosind un convertor analog-digital. Pentru EEG de suprafață clinică, frecvența conversiei analog-digital are loc la 256-512 Hz; frecvența de conversie de până la 10 kHz este utilizată în scopuri științifice.

Cu EEG digital, semnalul este stocat în în format electronic; trece și printr-un filtru pentru a fi afișat. Setările tipice pentru filtrul trece jos și filtrul trece înalt sunt 0,5-1 Hz și, respectiv, 35-70 Hz. Un filtru trece-jos îndepărtează de obicei artefactele cu undă lentă (de exemplu, artefactele de mișcare), în timp ce un filtru trece-înalt reduce sensibilitatea canalului EEG la fluctuațiile de înaltă frecvență (de exemplu, semnalele electromiografice). În plus, un filtru de crestătură opțional poate fi utilizat pentru a elimina interferențele cauzate de liniile de alimentare (60 Hz în SUA și 50 Hz în multe alte țări). Un filtru notch este adesea folosit dacă înregistrarea EEG este efectuată în departament terapie intensivă, adică în condiții tehnice extrem de nefavorabile pentru EEG.

Pentru a evalua posibilitatea tratarii chirurgicale a epilepsiei, devine necesara amplasarea electrozilor pe suprafata creierului, sub dura mater. Pentru a efectua această versiune de EEG, se efectuează o craniotomie, adică se formează o gaură de bavură. Această versiune de EEG se numește EEG intracranian sau intracranian (EEG intracranian, icEEG) sau EEG subdural (EEG subdural, sdEEG) sau electrocorticografie (ECoG sau electrocorticografie, ECoG). Electrozii pot fi scufundați în structurile creierului, de exemplu, amigdala sau hipocampul - părți ale creierului în care se formează focare de epilepsie, dar ale căror semnale nu pot fi înregistrate în timpul unui EEG de suprafață. Semnalul electrocorticogramei este procesat în același mod ca semnalul digital al unui EEG de rutină (vezi mai sus), dar există mai multe diferențe. De obicei, ECoG este înregistrat la frecvențe mai mari în comparație cu EEG de suprafață, deoarece, conform teoremei Nyquist, semnalul subdural este dominat de frecvente inalte. În plus, multe dintre artefactele care afectează rezultatele EEG de suprafață nu afectează ECoG și, prin urmare, adesea nu necesită un filtru pentru semnalul de ieșire. De obicei, amplitudinea semnalului EEG la un adult este de aproximativ 10-100 μV când este măsurată pe scalp și de aproximativ 10-20 mV când este măsurată subdural.

Deoarece semnalul EEG reprezintă diferența de potențial dintre doi electrozi, Rezultate EEG poate fi descris în mai multe moduri. Ordinea de afișare simultană a unui anumit număr de derivații la înregistrarea unui EEG se numește montaj.

Montaj bipolar

Fiecare canal (adică o curbă separată) reprezintă diferența de potențial dintre doi electrozi adiacenți. Instalarea este o colecție de astfel de canale. De exemplu, canalul „Fp1-F3” este diferența de potențial dintre electrodul Fp1 și electrodul F3. Următorul canal de montaj, „F3-C3”, reflectă diferența de potențial dintre electrozii F3 și C3 și așa mai departe pentru întregul set de electrozi. Nu există un electrod comun pentru toate cablurile.

Montaj referenţial

Fiecare canal reprezintă diferența de potențial dintre electrodul selectat și electrodul de referință. Nu există o locație standard pentru electrodul de referință; cu toate acestea, locația sa este diferită de locația electrozilor de măsurare. Electrozii sunt adesea plasați în zona proiecțiilor structuri de linie mediană creierul pe suprafața craniului, deoarece în această poziție nu amplifică semnalul din nicio emisferă. Un alt sistem popular de fixare a electrozilor este atașarea electrozilor la lobii urechii sau la procesele mastoide.

Montaj Laplace

Folosit în înregistrarea digitală EEG, fiecare canal reprezintă diferența de potențial a unui electrod și o medie ponderată a electrozilor din jur. Semnalul mediat se numește atunci potențialul de referință medie. Când se utilizează EEG analogic, în timpul înregistrării, specialistul trece de la un tip de editare la altul pentru a reflecta la maximum toate caracteristicile EEG. În cazul EEG digital, toate semnalele sunt stocate conform un anumit tip montaj (de obicei referenţial); Deoarece orice tip de montaj poate fi construit matematic din oricare altul, un specialist poate observa EEG-ul în orice tip de montaj.

Activitate EEG normală

EEG este de obicei descris folosind termeni precum (1) activitate ritmică și (2) componente pe termen scurt. Activitatea ritmică se modifică în frecvență și amplitudine, în special formând ritmul alfa. Dar unele modificări ale parametrilor activității ritmice pot avea semnificație clinică.

Cele mai cunoscute semnale EEG corespund intervalului de frecvență de la 1 la 20 Hz (în condiții standard de înregistrare, ritmurile a căror frecvență se încadrează în afara acestui interval sunt cel mai probabil artefacte).

Unde delta (ritm δ)

Frecvența ritmului delta este de până la aproximativ 3 Hz. Acest ritm este caracterizat de unde lente de amplitudine mare. Prezentă de obicei la adulți în timpul somnului cu unde lente. În mod normal, apare și la copii. Ritmul delta poate apărea în pete în zona leziunilor subcorticale sau răspândit peste tot cu leziuni difuze, encefalopatie metabolică, hidrocefalie sau leziuni profunde ale structurilor de linie mediană a creierului. De obicei, acest ritm este cel mai vizibil la adulții din regiunea frontală (activitate delta ritmică intermitentă frontală, sau FIRDA - Frontal Intermittent Rhythmic Delta) și la copiii din regiunea occipitală (activitate delta ritmică intermitentă occipitală sau OIRDA - Occipital Intermittent Rhythmic Delta).

Unde Theta (ritm θ)

Ritmul theta este caracterizat de o frecvență de 4 până la 7 Hz. Se observă de obicei la copii vârstă mai tânără. Poate apărea la copii și adulți în stare de somn sau în timpul activării, precum și în stare de gândire profundă sau meditație. Ritmurile theta excesive la pacienții vârstnici indică activitate patologică. Poate fi observată ca o tulburare focală cu leziuni subcorticale locale; si in plus, se poate raspandi intr-o maniera generalizata cand tulburări difuze, encefalopatie metabolică, leziuni ale structurilor profunde ale creierului și, în unele cazuri, hidrocefalie.

Unde alfa (ritm α)

Ritmul alfa are o frecvență caracteristică de 8 până la 12 Hz. Numele acestui tip de ritm a fost dat de descoperitorul său, fiziologul german Hans Berger. Undele alfa sunt observate în partea din spate a capului pe ambele părți, amplitudinea lor fiind mai mare în partea dominantă. Acest tip de ritm este detectat atunci când subiectul închide ochii sau se află într-o stare relaxată. S-a observat că ritmul alfa se estompează dacă deschizi ochii, precum și într-o stare de stres mental. Acest tip de activitate se numește acum „ritmul de bază”, „ritmul dominant occipital” sau „ritmul alfa occipital”. În realitate, la copii, ritmul fundamental are o frecvență mai mică de 8 Hz (adică se încadrează din punct de vedere tehnic în intervalul de ritm theta). Pe lângă ritmul alfa occipital principal, sunt prezente în mod normal câteva variante mai normale: ritmul mu (ritmul μ) și ritmurile temporale - ritmurile kappa și tau (ritmurile κ și τ). Ritmurile alfa pot apărea și în situații patologice; de exemplu, dacă în comă pt EEG pacientului Există un ritm alfa difuz care apare fără stimulare externă; acest ritm se numește „comă alfa”.

Ritm senzoriomotor (μ-ritm)

Ritmul mu se caracterizează prin frecvența ritmului alfa și se observă în cortexul senzoriomotor. Mișcarea mâinii opuse (sau imaginarea unei astfel de mișcări) determină scăderea ritmului mu.

unde beta (ritm β)

Frecvența ritmului beta este de la 12 la 30 Hz. De obicei, semnalul are o distribuție simetrică, dar este cel mai evident în regiunea frontală. Ritmul beta de amplitudine scăzută cu frecvență variabilă este adesea asociat cu gândirea agitată și agitată și concentrarea activă. Sunt asociate unde beta ritmice cu un set dominant de frecvențe diverse patologiiși acțiune medicamente, în special benzodiazepinele. Un ritm cu o frecvență mai mare de 25 Hz, observat la efectuarea unui EEG de suprafață, reprezintă cel mai adesea un artefact. Poate fi absentă sau ușoară în zonele cu leziuni corticale. Ritmul beta domină EEG la pacienții aflați într-o stare de anxietate sau neliniște sau la pacienții cu ochii deschiși.

unde gamma (ritm γ)

Frecvența undelor gamma este de 26-100 Hz. Deoarece scalpul și oasele craniului au proprietăți de filtrare, ritmurile gamma sunt detectate doar prin electrocortigrafie sau, eventual, magnetoencefalografie (MEG). Se crede că ritmurile gamma sunt rezultatul activității diferitelor populații de neuroni uniți într-o rețea pentru a îndeplini o funcție motrică specifică sau munca mentala.

În scopuri de cercetare, un amplificator de curent continuu este utilizat pentru a înregistra activitatea care este apropiată de curentul continuu sau care este caracterizată de unde extrem de lente. De obicei, un astfel de semnal nu este înregistrat în setarile clinice, deoarece un semnal cu astfel de frecvențe este extrem de sensibil la o serie de artefacte.

O anumită activitate EEG poate fi tranzitorie și nu se repetă. La pacienții cu sau predispuși la epilepsie, pot apărea țepi și unde ascuțite ca urmare a convulsiilor sau a activității interictale. Alte fenomene temporare (potenţialele de vârf şi fusurile de somn) sunt considerate variante normale şi se observă în timpul somnului normal.

Este de remarcat faptul că există unele tipuri de activitate care sunt statistic foarte rare, dar apariția lor nu este asociată cu nicio boală sau tulburare. Acestea sunt așa-numitele „variante normale” ale EEG. Un exemplu al acestei opțiuni este ritmul mu.

Parametrii EEG depind de vârstă. EEG-ul unui nou-născut este foarte diferit de EEG-ul unui adult. EEG al unui copil include de obicei oscilații cu frecvență mai mică comparativ cu EEG-ul adultului.

De asemenea, parametrii EEG variază în funcție de afecțiune. EEG este înregistrat împreună cu alte măsurători (electrooculograma, EOG și electromiograma, EMG) pentru a determina etapele somnului în timpul unui studiu polisomnografic. Prima etapă de somn (somnolență) pe EEG se caracterizează prin dispariția ritmului fundamental occipital. În acest caz, se poate observa o creștere a numărului de unde teta. Există un întreg catalog de opțiuni EEG diferite în timpul somnului (Joan Santamaria, Keith H. Chiappa). În timpul celei de-a doua etape a somnului apar fusurile de somn - serii de activitate ritmică pe termen scurt în intervalul de frecvență de 12-14 Hz (numite uneori „banda sigma”), care se înregistrează cel mai ușor în regiunea frontală. Frecvența majorității undelor din a doua etapă a somnului este de 3-6 Hz. A treia și a patra etapă de somn sunt caracterizate prin prezența undelor delta și sunt de obicei denumite „ somn lent" Etapele unu până la patru cuprind așa-numitul somn cu mișcare lentă a globilor oculari (NonRapid Eye Movements, non-REM, NREM). EEG în timpul somnului cu mișcare rapidă a ochilor (REM) este similar în parametrii săi cu EEG în timpul stării de veghe.

Rezultatele EEG efectuate sub anestezie generala, depind de tipul de anestezic folosit. Când se administrează anestezice halogenate, cum ar fi halotanul sau substanțe care administrare intravenoasă, de exemplu, propofol, în aproape toate derivațiile, în special în regiunea frontală, se observă un model EEG special „rapid” (ritmuri alfa și beta slabe). Conform terminologiei anterioare, acest tip de EEG a fost numit model frontal, larg răspândit rapid (Widespread Anterior Rapid, WAR), spre deosebire de modelul larg răspândit lent (Widespread Slow, WAIS), care apare atunci când doze mari opiacee. Abia recent oamenii de știință au ajuns să înțeleagă mecanismele efectului substanțelor anestezice asupra semnalelor EEG (la nivelul interacțiunii substanței cu tipuri variate sinapsele și înțelegerea circuitelor care permit activitatea neuronală sincronizată).

Artefacte

Artefacte biologice

Artefactele sunt semnale EEG care nu sunt asociate cu activitatea. creier. Astfel de semnale sunt aproape întotdeauna prezente pe EEG. Prin urmare, interpretarea corectă a EEG necesită o experiență vastă. Cele mai comune tipuri de artefacte sunt:

artefacte cauzate de mișcarea ochilor (inclusiv globul ocular, mușchii oculari și pleoapa);
artefacte ECG;
artefacte din EMG;
artefacte cauzate de mișcarea limbii (artefacte glosocinetice).

Artefactele cauzate de mișcările ochilor provin din diferențele de potențial dintre cornee și retină, care sunt destul de mari în comparație cu potențialele creierului. Nu apar probleme dacă ochiul este într-o stare de repaus complet. Cu toate acestea, mișcările reflexe ale ochilor sunt aproape întotdeauna prezente, generând un potențial, care este apoi înregistrat de derivațiile frontopolare și frontale. Mișcări ale ochilor - verticale sau orizontale (sacade - mișcări rapide de sărituri ale ochilor) - apar din cauza contracției muschii ochilor, care creează un potențial electromiografic. Indiferent dacă clipirea ochilor este conștientă sau reflexă, aceasta duce la apariția potențialelor electromiografice. Cu toate acestea, în în acest caz, Când clipește, mișcările reflexe ale globului ocular sunt cele mai importante, deoarece provoacă apariția unui număr de artefacte caracteristice pe EEG.

Artefacte aspectul caracteristic, apărute ca urmare a tremurului pleoapelor, au fost numite anterior ritmul kappa (sau undele kappa). Ele sunt de obicei înregistrate de derivațiile prefrontale, care sunt situate direct deasupra ochilor. Uneori pot fi detectate în timpul muncii mentale. De obicei, au o frecvență theta (4-7 Hz) sau alfa (8-13 Hz). Acest tip de activitate a primit un nume deoarece se credea că este rezultatul activității creierului. Ulterior s-a descoperit că aceste semnale sunt generate ca urmare a mișcărilor pleoapelor, uneori atât de subtile încât sunt foarte greu de observat. Ele nu ar trebui să fie numite cu adevărat un ritm sau undă pentru că sunt zgomot sau un „artefact” al EEG. Prin urmare, termenul de ritm kappa nu mai este folosit în electroencefalografie, iar semnalul indicat trebuie descris ca un artefact cauzat de tremorul pleoapelor.

Cu toate acestea, unele dintre aceste artefacte se dovedesc a fi utile. Analiza mișcării ochilor este extrem de importantă în polisomnografie și este utilă și în EEG tradițional pentru a evalua posibilele modificări ale stărilor de anxietate, veghe sau somn.

Artefactele ECG sunt foarte frecvente și pot fi confundate cu activitatea de vârf. Mod modernÎnregistrarea EEG include de obicei un canal ECG care vine de la membre, ceea ce face posibilă distingerea ritmului ECG de undele de vârf. Această metodă permite, de asemenea, să se determine diverse opțiuni aritmii, care, împreună cu epilepsia, pot provoca sincopă (leșin) sau alte tulburări episodice și convulsii. Artefactele glosocinetice sunt cauzate de diferențele de potențial dintre baza și vârful limbii. Mișcările mici ale limbii „înfunda” EEG, în special la pacienții care suferă de parkinsonism și alte boli caracterizate prin tremor.

Artefacte de origine externă

Pe lângă artefactele de origine internă, există multe artefacte care sunt externe. Deplasarea în jurul pacientului și chiar ajustarea poziției electrozilor poate provoca interferențe asupra EEG, explozii de activitate care apar din cauza unei modificări pe termen scurt a rezistenței sub electrod. Împământarea defectuoasă a electrozilor EEG poate cauza artefacte semnificative (50-60 Hz) în funcție de parametrii sistemului de alimentare local. O picurare intravenoasă poate fi, de asemenea, o sursă de interferență, deoarece dispozitivul poate produce explozii de activitate ritmice, rapide, de joasă tensiune, care pot fi ușor confundate cu potențialele reale.

Corectarea artefactelor

Recent, pentru corectarea și eliminarea artefactelor EEG s-a folosit o metodă de descompunere, care constă în descompunerea semnalelor EEG într-un număr de componente. Există mulți algoritmi pentru descompunerea unui semnal în părți. Fiecare metodă se bazează pe următorul principiu: este necesar să se efectueze astfel de manipulări care să permită obținerea unui EEG „curat” ca urmare a neutralizării (reducerea la zero) a componentelor nedorite.

Activitate patologică

Activitatea patologică poate fi împărțită în general în epileptiformă și non-epileptiformă. În plus, poate fi împărțit în local (focal) și difuz (generalizat).

Activitatea epileptiformă focală este caracterizată prin potențiale rapide și sincrone ale unui număr mare de neuroni dintr-o anumită regiune a creierului. Poate apărea în afara unei convulsii și poate indica o zonă a cortexului (o zonă de excitabilitate crescută) care este predispusă la apariția crizelor epileptice. Înregistrarea activității interictale nu este suficientă nici pentru a stabili dacă un pacient are de fapt epilepsie, nici pentru a localiza zona de unde provine criza în cazul epilepsiei focale sau neregulate.

Activitatea epileptiformă generalizată (difuză) maximă este observată în zona frontală, dar poate fi observată și în toate celelalte proiecții ale creierului. Prezența semnalelor de această natură pe EEG sugerează prezența epilepsiei generalizate.

Activitatea patologică focală nonepileptiformă poate fi observată în locurile de afectare a cortexului sau a substanței albe a creierului. Conține mai multe ritmuri de joasă frecvență și/sau se caracterizează prin absența ritmurilor normale de înaltă frecvență. În plus, o astfel de activitate se poate manifesta ca o scădere focală sau unilaterală a amplitudinii semnalului EEG. Activitatea anormală difuză nonepileptiformă se poate manifesta ca ritmuri difuze anormal de lente sau încetinirea bilaterală a ritmurilor normale.

Avantajele metodei

EEG ca instrument pentru cercetarea creierului are mai multe avantaje semnificative, de exemplu, EEG are o rezoluție în timp foarte mare (la nivelul de o milisecundă). Pentru alte metode de studiere a activității creierului, cum ar fi tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și RMN funcțional (fMRI sau Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională, fMRI), rezoluția în timp este între secunde și minute.

EEG măsoară direct activitatea electrică a creierului, în timp ce alte metode înregistrează modificări ale vitezei fluxului sanguin (de exemplu, emisia unui singur foton). scanare CT, SPECT sau Tomografie computerizată cu emisie de un singur foton, SPECT; și fMRI), care sunt indicatori indirecti ai activității creierului. EEG poate fi efectuat simultan cu fMRI pentru a înregistra în comun date atât la rezoluție temporală ridicată, cât și la rezoluție spațială mare. Cu toate acestea, deoarece evenimentele înregistrate prin fiecare metodă au loc pe perioade diferite de timp, setul de date nu reflectă neapărat aceeași activitate a creierului. Există dificultăți tehnice în combinarea acestor două metode, care includ necesitatea de a elimina artefactele pulsurilor de radiofrecvență și mișcarea sângelui pulsatoriu din EEG. În plus, pot apărea curenți în firele electrozilor EEG din cauza camp magnetic, creat de RMN.

EEG poate fi înregistrat simultan cu magnetoencefalografia, astfel încât rezultatele acestor metode de cercetare complementare cu rezoluție în timp mare pot fi comparate între ele.

Limitele metodei

Metoda EEG are mai multe limitări, dintre care cea mai importantă este rezoluția spațială slabă. EEG-ul este deosebit de sensibil la un anumit set de potențiale postsinaptice: cele care se formează în straturile superioare ale cortexului, la vârfurile girului direct adiacente craniului, îndreptate radial. Dendritele situate mai adânc în cortex, în interiorul șanțurilor, situate în structuri profunde (de exemplu, girusul cingulat sau hipocampus), sau ai căror curenți sunt direcționați tangențial la craniu, au un efect semnificativ mai mic asupra semnalului EEG.

Meningele, lichidul cefalorahidian și oasele craniului „untează” semnalul EEG, ascunzându-i originea intracraniană.

Nu este posibil să se recreeze matematic o singură sursă de curent intracranian pentru un anumit semnal EEG, deoarece unii curenți produc potențiale care se anulează reciproc. Se fac multe lucrări științifice pentru a localiza sursele de semnal.

Aplicație clinică

O înregistrare standard EEG durează de obicei între 20 și 40 de minute. Pe lângă starea de veghe, studiul poate fi efectuat în stare de somn sau sub influența diferite feluri iritanti. Acest lucru favorizează apariția unor ritmuri care sunt diferite de cele care pot fi observate într-o stare de veghe relaxată. Astfel de acțiuni includ stimularea periodică a luminii cu flash-uri de lumină (fotostimulare), îmbunătățită respirație adâncă(hiperventilație) și deschiderea și închiderea ochilor. Când se evaluează un pacient care are sau este expus riscului de epilepsie, EEG este întotdeauna revizuit pentru prezența descărcărilor interictale (adică, activitate anormală din cauza " activitate epileptică creier”, ceea ce indică o predispoziție la Crize de epilepsie, lat. inter - între, printre, ictus - potrivire, atac).

În unele cazuri, se efectuează monitorizare video-EEG (înregistrare simultană a semnalelor EEG și video/audio), iar pacientul este internat pe o perioadă de la câteva zile până la câteva săptămâni. În timpul spitalului, pacientul nu ia medicamente antiepileptice, ceea ce face posibilă înregistrarea unui EEG în perioada de atac. În multe cazuri, înregistrarea debutului unei crize îi spune specialistului informații mult mai specifice despre boala pacientului decât un EEG interictal. Monitorizarea continuă EEG presupune utilizarea unui electroencefalograf portabil conectat la pacient în secția de terapie intensivă pentru a monitoriza activitatea convulsivă care nu este evidentă clinic (adică nedetectabilă prin observarea pacientului sau a mișcărilor corpului său). stare mentala). Când un pacient este pus într-o comă indusă de medicamente, modelul EEG poate indica profunzimea comei și, în funcție de Indicatori EEG medicamentele sunt titrate. „EEG-ul integrat în amplitudine” folosește un tip special de reprezentare a semnalului EEG și este utilizat împreună cu monitorizarea continuă a funcției creierului la nou-născuți în secția de terapie intensivă.

Diferite tipuri de EEG sunt utilizate în următoarele situații clinice:

pentru a distinge o criză epileptică de alte tipuri de crize, de exemplu, de crize psihogene de natură non-epileptică, sincopă (leșin), tulburări de mișcare și variante de migrenă;
pentru a descrie natura atacurilor în scopul selectării tratamentului;
pentru a localiza zona creierului în care are originea atacul, pentru a efectua intervenție chirurgicală;
pentru monitorizarea crizelor non-convulsive/varianta non-convulsivă a epilepsiei;
pentru a diferenția encefalopatia organică sau delirul (acut dezordine mentala cu elemente de excitare) de la boli mintale primare, cum ar fi catatonia;
pentru a monitoriza profunzimea anesteziei;
ca indicator indirect al perfuziei cerebrale în timpul endarterectomiei carotide (înlăturarea peretelui interior al arterei carotide);
Cum cercetări suplimentare pentru a confirma moartea cerebrală;
în unele cazuri în scop de prognostic la pacienții în coma.

Utilizarea EEG cantitativ (interpretarea matematică a semnalelor EEG) pentru a evalua tulburările mentale, comportamentale și de învățare primare pare a fi destul de controversată.

Utilizarea EEG în scopuri științifice

Utilizarea EEG în cercetarea neurobiologică are o serie de avantaje față de altele metode instrumentale. În primul rând, EEG este o modalitate neinvazivă de a studia un obiect. În al doilea rând, nu există o nevoie atât de strictă de a rămâne nemișcat ca în timpul RMN-ului funcțional. În al treilea rând, EEG înregistrează activitatea spontană a creierului, astfel încât subiectul nu este obligat să interacționeze cu cercetătorul (așa cum, de exemplu, este necesar în testarea comportamentală ca parte a unui studiu neuropsihologic). În plus, EEG are o rezoluție temporală mare în comparație cu tehnici precum RMN funcțional și poate fi folosit pentru a identifica fluctuațiile în milisecunde în activitatea electrică a creierului.

Multe studii EEG ale abilităților cognitive folosesc potențiale legate de evenimente (ERP). Cele mai multe modele ale acestui tip de cercetare se bazează pe următoarea afirmație: atunci când un subiect este influențat, el reacționează fie într-o formă deschisă, explicită, fie într-o manieră voalată. În timpul studiului, pacientul primește niște stimuli și se înregistrează un EEG. Potențialele legate de evenimente sunt izolate prin medierea semnalului EEG în toate încercările într-o anumită stare. Valorile medii pentru diferite condiții pot fi apoi comparate între ele.

Alte caracteristici EEG

EEG este efectuat nu numai ca parte a unei examinări tradiționale pentru diagnosticul clinic și studierea funcționării creierului din punct de vedere neurobiologic, ci și în multe alte scopuri. Opțiunea terapiei cu neurofeedback (Neurofeedback) este încă o aplicație suplimentară importantă a EEG, care, în forma sa cea mai avansată, este considerată ca bază pentru dezvoltarea interfețelor computerizate pentru creier. Există o serie de produse comerciale care se bazează în principal pe EEG. De exemplu, pe 24 martie 2007, o companie americană (Emotiv Systems) a introdus un dispozitiv de joc video controlat de gândire, bazat pe metoda electroencefalografiei.

ElectroencefalologAfiya(din electro..., greaca enkephalos - creier si...grafie), metoda de studiere a activitatii creierului animalelor si oamenilor; se bazează pe înregistrarea sumară a activității bioelectrice a zonelor, regiunilor și lobilor individuale ale creierului.

În 1929 Berger (N. Berger), folosind un galvanometru cu corzi, a înregistrat activitatea bioelectrică a cortexului cerebral uman. După ce a arătat posibilitatea deturării activității bioelectrice de la suprafața intactă a capului, el a descoperit perspectivele utilizării acestei metode în examinarea pacienților cu tulburări ale activității creierului. Totuși, activitatea electrică a creierului este foarte slabă (valoarea biopotențialelor este în medie de 5-500 μV). Dezvoltarea în continuare a acestor studii și utilizarea lor practică a devenit posibilă după crearea echipamentelor electronice de amplificare. A făcut posibilă obținerea unei creșteri semnificative a biopotențialelor și, datorită naturii sale lipsite de inerție, a făcut posibilă observarea vibrațiilor fără a le distorsiona forma.

Pentru a înregistra activitatea bioelectrică, utilizați electroencefalograf, care conțin amplificatoare electronice cu un câștig suficient de mare, nivel scăzut zgomot inerent și o bandă de frecvență de la 1 la 100 Hz sau mai mare. În plus, electroencefalograful include o parte de înregistrare, care este un sistem oscilografic cu ieșire către un stilou cu cerneală, fascicul de electroni sau osciloscop cu buclă. Electrozii de plumb care conectează obiectul studiat la intrarea amplificatorului pot fi aplicați pe suprafața capului sau implantați pentru o perioadă mai mult sau mai puțin lungă de timp în zonele creierului studiate. În prezent, începe să se dezvolte teleelectroencefalografia, ceea ce face posibilă înregistrarea activității electrice a creierului la distanță de obiect. În acest caz, activitatea bioelectrică modulează frecvența unui transmițător de unde ultrascurte situat pe capul unei persoane sau al unui animal, iar dispozitivul de intrare al electroencefalografului primește aceste semnale. Înregistrarea activității bioelectrice a creierului se numește electroencefalograma (EEG), dacă este înregistrată dintr-un craniu intact și electrocorticograma (ECoG) la înregistrarea direct din cortexul cerebral. În acest din urmă caz, se numește metoda de înregistrare a biocurenților cerebrali electrocorticografie. EEG reprezintă curbele totale ale modificărilor în timp ale diferențelor de potențial care apar sub electrozi. Pentru a evalua EEG, au fost dezvoltate instrumente - analizoare care descompun automat aceste curbe complexe în frecvențele lor componente. Majoritatea analizoarelor conțin un număr de filtre notch reglate la frecvențe specifice. Activitatea bioelectrică este furnizată acestor filtre de la ieșirea electroencefalografului. Rezultatele analizei de frecvență sunt prezentate de un dispozitiv de înregistrare, de obicei în paralel cu progresul experimentului (analizoare Walter și Kozhevnikov). Pentru analiza EEG și ECoG se folosesc și integratori, oferind o evaluare totală a intensității oscilațiilor pe o anumită perioadă de timp. Acțiunea lor se bazează pe măsurarea potențialelor unui condensator, care este încărcat cu un curent proporțional cu valorile instantanee ale procesului studiat.

Scopul EEG:

Detectarea activității epileptice și determinarea tipului de crize epileptice.

Diagnosticul leziunilor intracraniene (abcese, tumori).

Evaluarea activității electrice a creierului în boli metabolism, ischemie cerebrală, leziuni cerebrale, meningită, encefalită, retard mintal, boală mintală si tratament cu diverse medicamente.

Evaluarea gradului de activitate cerebrală, diagnosticul morții cerebrale.

Pregatirea pacientului:

Trebuie explicat pacientului că studiul permite evaluarea activității electrice a creierului.

Esența studiului ar trebui explicată pacientului și familiei sale și trebuie să li se răspundă întrebărilor acestora.

Înainte de studiu, pacientul trebuie să se abțină de la consumul de băuturi care conțin cofeină; Nu sunt necesare alte restricții cu privire la dietă sau nutriție. Pacientul trebuie avertizat că dacă nu ia micul dejun înainte de test, va experimenta hipoglicemie, care va afecta rezultatul testului.

Pacientul trebuie să-și spele bine și să-și usuce părul pentru a îndepărta orice spray, creme sau uleiuri rămase.

EEG-ul este înregistrat cu pacientul înclinat sau întins pe spate. Electrozii sunt atașați de scalp folosind o pastă specială. Pacientul trebuie să fie liniștit explicându-i că electrozii nu produc șoc electric.

Electrozii cu plăci sunt folosiți mai des, dar dacă testul este efectuat cu electrozi cu ace, pacientul trebuie avertizat că va simți senzații de înțepătură atunci când electrozii sunt introduși.

Dacă este posibil, frica și anxietatea pacientului ar trebui eliminate, deoarece acestea afectează semnificativ EEG.

Ar trebui să aflați ce medicamente ia pacientul. De exemplu, anticonvulsivantele, tranchilizantele, barbituricele și alte sedative trebuie întrerupte cu 24-48 de ore înainte de test. Pentru copiii care plâng des în timpul studiului și pentru pacienții neliniştiți, este indicat să se prescrie sedative, deși pot influența rezultatul studiului.

La un pacient cu epilepsie, poate fi necesar Somnul EEG. În astfel de cazuri, trebuie să petreacă o noapte nedorită în ajunul studiului, iar înainte de studiu i se administrează un sedativ (de exemplu, hidrat de cloral) pentru a adormi în timpul înregistrării EEG.

Dacă se înregistrează un EEG pentru a confirma un diagnostic de moarte cerebrală, rudele pacientului trebuie sprijinite psihologic.

Procedură și îngrijire ulterioară:

Pacientul este plasat în decubit dorsal sau înclinat și electrozii sunt atașați la nivelul scalpului.

Înainte de a începe înregistrarea EEG, pacientul este rugat să se relaxeze, să închidă ochii și să nu se miște. În timpul procesului de înregistrare, trebuie să marcați pe hârtie momentul în care pacientul a clipit, a înghițit sau a făcut alte mișcări, deoarece acest lucru se reflectă în EEG și poate determina interpretarea lui incorectă.

Înregistrarea poate fi întreruptă, dacă este necesar, pentru a permite pacientului să se odihnească și să devină mai confortabil. Acest lucru este important deoarece anxietatea și oboseala pacientului pot afecta negativ calitatea EEG.

După perioada inițială de înregistrare a EEG-ului bazal, înregistrarea continuă pe fundalul diferitelor teste de stres, de ex. acțiuni pe care de obicei nu le execută într-o stare calmă. Astfel, pacientului i se cere să respire rapid și profund timp de 3 minute, ceea ce provoacă hiperventilație, care poate provoca o criză epileptică tipică sau alte tulburări. Acest test este de obicei folosit pentru a diagnostica crizele de absență. În mod similar, fotostimularea face posibilă studierea răspunsului creierului la lumina puternică; îmbunătățește activitatea patologică atunci când Crize de epilepsie cum ar fi convulsii de absență sau convulsii mioclonice. Fotostimularea se realizează folosind o sursă de lumină stroboscopică care clipește cu o frecvență de 20 pe secundă. EEG este înregistrat cu ochii închiși și deschiși ai pacientului.

Este necesar să se asigure că pacientul reia administrarea de anticonvulsivante și alte medicamente care au fost întrerupte înainte de studiu.

După studiu, sunt posibile crize de epilepsie, astfel încât pacientului i se prescrie un regim blând și i se acordă o îngrijire atentă.

Pacientul trebuie ajutat să îndepărteze orice pastă de electrozi rămase de pe scalp.

Dacă pacientul a luat sedative înainte de studiu, ar trebui să îi asigurați siguranța, de exemplu, ridicând părțile laterale ale patului.

Dacă un EEG relevă moartea cerebrală, rudele pacientului ar trebui sprijinite moral.

Dacă convulsiile par a fi non-epileptice, pacientul trebuie evaluat de un psiholog.

Datele EEG se dovedesc a fi diferite la o persoană sănătoasă și bolnavă. În repaus, EEG-ul unui adult sănătos prezintă fluctuații ritmice a două tipuri de biopotențiale. Oscilații mai mari, cu o frecvență medie de 10 pe 1 sec. și cu o tensiune egală cu 50 µV se numesc unde alfa. Alte oscilații, mai mici, cu o frecvență medie de 30 la 1 sec. iar o tensiune egală cu 15-20 μV se numesc unde beta. Dacă creierul unei persoane trece de la o stare de repaus relativ la o stare de activitate, atunci ritmul alfa slăbește și ritmul beta crește. În timpul somnului, atât ritmul alfa cât și ritmul beta scad și apar biopotențiale mai lente cu o frecvență de 4-5 sau 2-3 vibrații pe 1 secundă. si o frecventa de 14-22 vibratii pe 1 secunda. La copii, EEG diferă de rezultatele studierii activității electrice a creierului la adulți și le abordează pe măsură ce creierul se maturizează complet, adică până la 13-17 ani de viață. Cu diferite boli ale creierului, apar diverse anomalii pe EEG. Sunt luate în considerare semnele de patologie pe EEG de repaus: lipsa persistentă a activității alfa (desincronizare a ritmului alfa) sau, dimpotrivă, creșterea bruscă a acestuia (hipersincronizare); încălcarea regularității fluctuațiilor biopotențialelor; precum și apariția formelor patologice de biopotențiale - lente de amplitudine mare (unde teta și delta, unde ascuțite, complexe de vârf de unde și descărcări paroxistice etc. Pe baza acestor tulburări, un neurolog poate determina severitatea și, la un anumit măsura, natura bolii creierului. Deci, de exemplu, dacă există o tumoare la creier sau a avut loc o hemoragie cerebrală, curbele electroencefalografice oferă medicului o indicație despre unde (în ce parte a creierului) este localizată această leziune .În epilepsie, EEG, chiar și în perioada interictală, poate observa apariția undelor ascuțite pe fondul activității bioelectrice normale sau al complexelor de vârf de unde.Electroencefalografia este deosebit de importantă atunci când se pune întrebarea despre necesitatea unei intervenții chirurgicale pe creier pentru a îndepărta un tumoră, abces sau corp strain. Datele electroencefalografice în combinație cu alte metode de cercetare sunt utilizate pentru a schița un plan pentru intervenții chirurgicale viitoare. În toate cazurile când, la examinarea unui pacient cu o boală a sistemului nervos central, un neurolog suspectează leziuni structurale ale creierului, se recomandă efectuarea unui studiu electroencefalografic.În acest scop, se recomandă trimiterea pacienţilor către instituţii specializate în care funcţionează sălile de electroencefalografie.

Factorii care influențează rezultatul studiului

Interferențe de la dispozitive electrice, mișcări ale ochilor, capului, limbii, corpului (prezența artefactelor pe EEG).

Luarea de anticonvulsivante și sedative, tranchilizante și barbiturice poate masca activitatea convulsivă. Intoxicatia acuta droguri narcotice sau hipotermia severă provoacă o scădere a nivelului de conștiență.

Alte metode

Tomografia computerizată a creierului .

O scanare CT a creierului vă permite să obțineți secțiuni în serie (tomograme) ale creierului pe un ecran de monitor folosind un computer în diferite planuri: orizontal, sagital și frontal. Pentru a obține imagini ale secțiunilor anatomice de diferite grosimi, se utilizează informații obținute din iradierea țesutului cerebral la sute de mii de niveluri. Specificitatea și fiabilitatea studiului cresc odată cu creșterea rezoluției, care depinde de densitatea de iradiere a țesutului nervos calculată pe computer. În ciuda faptului că RMN este superior CT în ceea ce privește calitatea vizualizării structurilor creierului în condiții normale și patologice, CT și-a găsit o aplicare mai largă, în special în cazurile acute, și este mai rentabil.

Ţintă

Diagnosticul leziunilor cerebrale.

Monitorizarea performantei tratament chirurgical, radiații și chimioterapie a tumorilor cerebrale.

Efectuarea unei intervenții chirurgicale pe creier sub îndrumarea CT.

Echipamente

Scanner CT, osciloscop, agent de contrast (iotalamat de meglumină sau diatrizoat de sodiu), seringă de 60 mililitri, ac de calibrul 19 sau 21, cateter IV și linie IV dacă este necesar.

Procedura și îngrijirea ulterioară

Pacientul este asezat pe spate pe masa cu raze X, capul ii este asigurat cu curele daca este necesar, iar pacientul este rugat sa nu se miste.

Capătul mesei este împins în scaner, care se rotește în jurul capului pacientului, producând radiografie în trepte de 1 cm de-a lungul unui arc de 180°.

După obținerea acestei serii de secțiuni, se injectează intravenos 50 până la 100 ml de agent de contrast în decurs de 1-2 minute. Monitorizați pacientul îndeaproape pentru a identifica semnele precoce reactie alergica(urticarie, dificultăți de respirație), care apare de obicei în primele 30 de minute.

După injectarea agentului de contrast, se realizează o altă serie de secțiuni. Informațiile despre felii sunt stocate pe benzi magnetice, care sunt introduse într-un computer, care convertește aceste informații în imagini afișate pe un osciloscop. Dacă este necesar, secțiunile individuale sunt fotografiate pentru examinarea post-examinare.

Dacă a fost efectuată o scanare CT cu contrast, căutați pentru a vedea dacă pacientul are manifestări reziduale de intoleranță la agent de contrast ( durere de cap, greață, vărsături) și amintește-i că poate trece la dieta lui obișnuită.

Masuri de precautie

Scanarea CT a creierului cu substanță de contrast este contraindicată la pacienții cu intoleranță la iod sau agent de contrast.

Administrarea unui agent de contrast iodat poate avea un efect dăunător asupra fătului, mai ales în primul trimestru de sarcină.

Imagine normală

Cantitatea de radiații care pătrunde în țesut depinde de densitatea acestuia. Densitatea țesăturii este exprimată în alb și negru și în diferite nuanțe de gri. Osul, ca țesut cel mai dens, apare alb pe o scanare CT. Lichidul cefalorahidian, care umple ventriculii creierului și spațiul subarahnoidian, este cel mai puțin dens și are o culoare neagră în fotografii. Materia creierului are diverse nuanțe de gri. Starea structurilor creierului este evaluată pe baza densității, mărimii, formei și locației acestora.

Abatere de la normă

Modificări ale densității sub formă de zone mai deschise sau mai întunecate în imagini, deplasarea vaselor de sânge și a altor structuri sunt observate cu tumori cerebrale, hematoame intracraniene, atrofie, infarct, edem, precum și anomalii congenitale ale dezvoltării creierului, în special hidrocel.

Tumorile cerebrale diferă semnificativ unele de altele prin caracteristicile lor. Metastazele provoacă, de obicei, umflături semnificative la nivelul stadiu timpuriuși poate fi recunoscut cu CT cu contrast.

În mod normal, vasele cerebrale nu sunt vizibile pe tomografii. Dar cu malformația arteriovenoasă, vasele pot avea o densitate crescută. Injectarea unui agent de contrast permite o mai bună vizualizare a zonei afectate, dar RMN este în prezent metoda preferată pentru diagnosticarea leziunilor vasculare ale creierului. O altă tehnică de imagistică a creierului este tomografia cu emisie de pozitroni.

TKEAM- cartografierea topografică a activității electrice a creierului - un domeniu al electrofiziologiei care operează cu o varietate de metode cantitative pentru analiza electroencefalogramei și potențialelor evocate (vezi Video). Utilizarea pe scară largă a acestei metode a devenit posibilă odată cu apariția computerelor personale relativ ieftine și de mare viteză. Hartizarea topografică crește semnificativ eficiența metodei EEG. TKEAM permite o analiză foarte subtilă și diferențiată a modificărilor stărilor funcționale ale creierului la nivel local în conformitate cu tipurile de activitate mentală efectuate de subiect. Cu toate acestea, trebuie subliniat că metoda de cartografiere a creierului nu este altceva decât o formă foarte convenabilă de prezentare a analizei statistice a EEG și EP pe un ecran de afișare.

Metoda de cartografiere a creierului în sine poate fi împărțită în trei componente principale:

înregistrarea datelor;
analiza datelor;
prezentarea datelor.

Înregistrarea datelor. Numărul de electrozi utilizați pentru înregistrarea EEG și EP, de regulă, variază în intervalul de la 16 la 32, dar în unele cazuri ajunge la 128 sau chiar mai mult. În același timp, un număr mai mare de electrozi îmbunătățește rezoluția spațială la înregistrarea câmpurilor electrice ale creierului, dar este asociat cu depășirea dificultăților tehnice mai mari. Pentru a obține rezultate comparabile, se folosește sistemul „10-20” și se folosește în principal înregistrarea monopolară. Este important ca, cu un număr mare de electrozi activi, să poată fi utilizat doar un electrod de referință, adică. electrodul față de care este înregistrat EEG-ul tuturor celorlalte puncte de plasare a electrozilor. Locul de aplicare a electrodului de referință este lobii urechii, puntea nasului, sau unele puncte de pe suprafața scalpului (occiput, vârf). Există modificări ale acestei metode care fac posibilă să nu se folosească deloc un electrod de referință, înlocuindu-l cu valori potențiale calculate pe computer.

Analiza datelor. Există mai multe metode principale de analiză cantitativă a EEG: temporală, de frecvență și spațială. Temporar este o variantă de reflectare a datelor EEG și EP pe un grafic, cu timpul trasat pe axa orizontală și amplitudinea pe axa verticală. Analiza timpului este utilizată pentru a evalua potențialele totale, vârfurile EP și descărcările epileptice. Frecvență analiza constă în gruparea datelor pe intervale de frecvență: delta, theta, alfa, beta. Spațial analiza implică utilizarea diferitelor metode de procesare statistică atunci când se compară EEG de la diferite derivații. Metoda cea mai des folosită este calculul coerenței.

Metode de prezentare a datelor. Cele mai moderne instrumente computerizate pentru cartografierea creierului fac posibilă afișarea cu ușurință a tuturor etapelor de analiză pe afișaj: „date brute” ale EEG și EP, spectre de putere, harti topografice- atât statistice, cât și dinamice sub formă de desene animate, diverse grafice, diagrame și tabele, precum și, la solicitarea cercetătorului, diverse prezentări complexe. Trebuie subliniat în special faptul că utilizarea diferitelor forme de vizualizare a datelor ne permite să înțelegem mai bine caracteristicile proceselor complexe ale creierului.

Imagistica prin rezonanță magnetică nucleară a creierului. Tomografia computerizată a devenit strămoșul unui număr de alte metode de cercetare și mai avansate: tomografia folosind efectul rezonanței magnetice nucleare (tomografia RMN), tomografia cu emisie de pozitroni (PET), rezonanța magnetică funcțională (FMR). Aceste metode sunt printre cele mai promițătoare metode pentru studiul combinat neinvaziv al structurii, metabolismului și fluxului sanguin al creierului. La tomografie RMN Achiziția de imagini se bazează pe determinarea distribuției densității nucleelor de hidrogen (protoni) în materia creierului și înregistrarea unora dintre caracteristicile acestora folosind electromagneți puternici aflați în jurul corpului uman. Imaginile obținute prin tomografia RMN oferă informații despre structurile cerebrale studiate nu doar de natură anatomică, ci și fizico-chimică. În plus, avantajul rezonanței magnetice nucleare este absența radiațiilor ionizante; în posibilitatea cercetărilor multiplanare efectuate exclusiv prin mijloace electronice; la rezoluție mai mare. Cu alte cuvinte, folosind această metodă, este posibil să obțineți imagini clare ale „felii” ale creierului în diferite planuri. Tomografie transaxială cu emisie de pozitroni ( Scanere PET) combină capacitățile CT și diagnosticul cu radioizotopi. Utilizează izotopi care emit pozitroni cu durată ultrascurtă („coloranți”) care fac parte din metaboliții naturali ai creierului care sunt introduși în corpul uman prin Căile aeriene sau intravenos. Zonele active ale creierului au nevoie de mai mult flux sanguin, astfel încât se acumulează mai mult „colorant” radioactiv în zonele de lucru ale creierului. Emisiile de la acest „colorant” sunt convertite în imagini pe afișaj. Scanările PET măsoară fluxul sanguin cerebral regional și metabolismul glucozei sau oxigenului în anumite zone ale creierului. PET permite cartografierea intravitală a metabolismului regional și a fluxului sanguin pe „felii” ale creierului. În prezent, sunt dezvoltate noi tehnologii pentru studiul și măsurarea proceselor care au loc în creier, bazate, în special, pe combinația RMN cu măsurarea metabolismului creierului folosind emisia de pozitroni. Aceste tehnologii sunt numite metoda rezonanței magnetice funcționale (FMR).

Electrozii de înregistrare sunt poziționați astfel încât toate părțile principale ale creierului să fie reprezentate pe înregistrarea multicanal, desemnate prin literele lor inițiale. nume latine. În practica clinică, sunt utilizate două sisteme principale de derivații EEG: sistemul internațional „10-20” și un circuit modificat cu un număr redus de electrozi. Dacă este necesar să obțineți o imagine mai detaliată a EEG, schema „10-20” este de preferat.

Un cablu se numește referință atunci când un potențial este aplicat la „intrarea 1” a amplificatorului de la un electrod situat deasupra creierului și la „intrarea 2” - de la un electrod la distanță de creier. Electrodul situat deasupra creierului este cel mai adesea numit activ. Electrodul scos din țesutul cerebral este numit electrod de referință. Lobii urechii stâng (A 1) și dreptului (A 2) sunt utilizați ca atare. Electrodul activ este conectat la „intrarea 1” a amplificatorului, aplicând o deplasare negativă a potențialului, care face ca stiloul de înregistrare să se devieze în sus. Electrodul de referință este conectat la „intrarea 2”. În unele cazuri, un cablu de la doi electrozi în scurtcircuit (AA) localizați pe lobii urechii este folosit ca electrod de referință. Deoarece EEG înregistrează diferența de potențial dintre doi electrozi, poziția unui punct pe curbă va fi afectată în mod egal, dar în sens opus, de modificările potențialului sub fiecare pereche de electrozi. Un potențial cerebral alternativ este generat în cablul de referință sub electrodul activ. Sub electrodul de referință, situat departe de creier, există un potențial constant care nu trece în amplificatorul de curent alternativ și nu afectează modelul de înregistrare. Diferența de potențial reflectă, fără distorsiuni, fluctuațiile potențialului electric generate de creier sub electrodul activ. Cu toate acestea, zona capului dintre electrozii activi și de referință face parte din circuitul electric amplificator-obiect, iar prezența în această zonă a unei surse de potențial suficient de intense situată asimetric față de electrozi va afecta semnificativ citirile. . În consecință, cu o pistă de referință, judecata cu privire la localizarea sursei potențiale nu este complet de încredere.

Bipolar este un cablu în care electrozii situati deasupra creierului sunt conectați la „intrarea 1” și la „intrarea 2” a amplificatorului. Poziția punctului de înregistrare EEG pe monitor este influențată în mod egal de potențialele de sub fiecare pereche de electrozi, iar curba înregistrată reflectă diferența de potențial a fiecăruia dintre electrozi. Prin urmare, este imposibil să se judece forma oscilației sub fiecare dintre ele pe baza unui cablu bipolar. Totodată, analiza EEG înregistrată de la mai multe perechi de electrozi în diverse combinații face posibilă determinarea localizării surselor de potențiale care alcătuiesc componentele curbei totale complexe obținute cu plumb bipolar.

De exemplu, dacă există o sursă locală de oscilații lente în regiunea temporală posterioară, la conectarea electrozilor temporali anterior și posterior (Ta, Tr) la bornele amplificatorului, se obține o înregistrare care conține o componentă lentă corespunzătoare activității lente în regiunea temporală posterioară (Tr), cu oscilații mai rapide suprapuse generate de medularul normal al regiunii temporale anterioare (Ta). Pentru a clarifica întrebarea care electrod înregistrează această componentă lentă, perechile de electrozi sunt comutate pe două canale suplimentare, în fiecare dintre care unul este reprezentat de un electrod din perechea originală, adică Ta sau Tr. iar cel de-al doilea corespunde cu o plumb non-temporal, de exemplu F și O.

Este clar că în perechea nou formată (Tr-O), inclusiv electrodul temporal posterior Tr, situat deasupra medulului alterat patologic, va fi din nou prezentă o componentă lentă. Într-o pereche ale cărei intrări sunt introduse de la doi electrozi situati deasupra unui creier relativ intact (Ta-F), va fi înregistrat un EEG normal. Astfel, în cazul unui focar cortical patologic local, conectarea unui electrod situat deasupra acestui focar, asociat cu oricare altul, duce la apariția unei componente patologice pe canalele EEG corespunzătoare. Acest lucru ne permite să determinăm locația sursei de vibrații patologice.

Un criteriu suplimentar pentru determinarea localizării sursei potențialului de interes pe EEG este fenomenul de distorsiune a fazei de oscilație. Dacă conectați trei electrozi la intrările a două canale ale electroencefalografului, după cum urmează: electrodul 1 - la „intrarea 1”, electrodul 3 - la „intrarea 2” a amplificatorului B și electrodul 2 - simultan la „intrarea 2” a amplificatorului A și „intrarea 1” a amplificatorului B; presupunem că sub electrodul 2 există o schimbare pozitivă a potențialului electric în raport cu potențialul restului creierului (indicat prin semnul „+”), atunci este evident că electricitate, cauzată de această deplasare de potențial, va avea direcția opusă în circuitele amplificatoarelor A și B, care se va reflecta în deplasări direcționate opus ale diferenței de potențial - antifaze - în înregistrările EEG corespunzătoare. Astfel, oscilațiile electrice sub electrodul 2 în înregistrările pe canalele A și B vor fi reprezentate prin curbe care au aceleași frecvențe, amplitudini și formă, dar opuse ca fază. La comutarea electrozilor de-a lungul mai multor canale ale unui electroencefalograf sub formă de lanț, se vor înregistra oscilații antifază ale potențialului studiat de-a lungul acelor două canale la ale căror intrări opuse este conectat un electrod comun, aflat deasupra sursei acestui potențial.

Reguli pentru înregistrarea electroencefalogramei și a testelor funcționale

În timpul examinării, pacientul trebuie să se afle într-o cameră izolată la lumină și fonic, într-un scaun confortabil cu cu ochii inchisi. Subiectul este observat direct sau cu ajutorul unei camere video. În timpul înregistrării, evenimentele semnificative și testele funcționale sunt marcate cu markeri.

La testarea deschiderii și închiderii ochilor, pe EEG apar artefacte caracteristice de electrooculogramă. Modificările EEG rezultate fac posibilă identificarea gradului de contact al subiectului, nivelul conștiinței sale și evaluarea aproximativă a reactivității EEG.

Pentru a identifica răspunsul creierului la influente externe stimuli unici sunt utilizați sub forma unui fulger scurt de lumină sau a unui semnal sonor. La pacientii in comatoasă Este permisă utilizarea stimulilor nociceptivi prin apăsarea unghiei pe baza patului unghial al degetului arătător al pacientului.

Pentru fotostimulare se folosesc fulgere scurte (150 μs) de lumină cu un spectru apropiat de alb și o intensitate destul de mare (0,1-0,6 J). Fotostimulatoarele fac posibilă prezentarea unei serii de blițuri folosite pentru studierea reacției de achiziție a ritmului - capacitatea oscilațiilor electroencefalografice de a reproduce ritmul stimulilor externi. În mod normal, reacția de asimilare a ritmului este bine exprimată la o frecvență de pâlpâire apropiată de cea naturală. Ritmuri EEG. Undele ritmice de asimilare au cea mai mare amplitudine în regiunile occipitale. În timpul crizelor epileptice de fotosensibilitate, fotostimularea ritmică relevă un răspuns fotoparoxistic - o descărcare generalizată a activității epileptiforme.

Hiperventilația este efectuată în primul rând pentru a induce activitate epileptiformă. Subiectului i se cere să respire adânc, ritmic, timp de 3 minute. Frecvența respirației trebuie să fie între 16-20 pe minut. Înregistrarea EEG începe cu cel puțin 1 minut înainte de debutul hiperventilației și continuă pe toată durata hiperventilației și cel puțin 3 minute după terminarea acesteia.

Pagina 2 din 37

Mijloace tehnice destinate înregistrării EEG.

Electroencefalograf

Valoarea scăzută a semnalului util (de ordinul unităților și zecilor de microvolți - µV) și imunitatea sa slabă la zgomot determină dificultățile metodologice care apar la înregistrarea EEG. Pentru a le depăși, se folosesc amplificatoare de curent alternativ cu zgomot scăzut foarte sensibile, care sunt elementele principale ale electroencefalografelor, și circuite de plumb rezistente la zgomot.

Poza 1.

- capul subiectului cu electrozi de descărcare ( vedere de sus),
- panou de corecție,
- cabluri de conectare,
- bloc selector cu comutatoare pentru fiecare canal.
- unitate de amplificare cu control al filtrului de înaltă și joasă frecvență (F) și control grosier și neted al câștigului (U),
- bloc de înregistrare.

Citat conform L. R. Zenkov și M. Ronkin, 1991.

O diagramă bloc a unui suport electrofiziologic conceput pentru înregistrarea EEG la oameni este prezentată în FIGURA 1. Elementele sale principale sunt un panou de comutare și un electroencefalograf. Tabloul de distribuție este conceput pentru a conecta electrozii plasați pe capul omului la intrările amplificatoarelor, care sunt elementele principale ale electroencefalografului. Alături de amplificatoarele care asigură amplificarea semnalelor de intrare, de obicei de 100.000 de ori sau mai mult, elementele principale ale tuturor tipurilor de encefalografe sunt filtrele de frecvență, care fac posibilă limitarea gamei semnalelor înregistrate în frecvență mai sus și mai jos. Prezența filtrelor de frecvență distorsionează oarecum forma semnalelor de calibrare dreptunghiulare (FIGURA 2) utilizate pentru estimarea mărimii reale a semnalelor la intrările amplificatorului. Electroencefalografele produse în serie au ajustări graduale și netede, permițându-le să fie configurate pentru a înregistra EEG în intervalul de la 0,5 la 30 sau mai multe numărări/sec. Mijloacele standard de vizualizare a semnalelor înregistrate sunt galvanometrele cu înregistrare cu cerneală, incluse și în electroencefalografe.
Amplificatoarele diferențiale utilizate în prezent sunt critice pentru valoarea impedanței de intrare sub electrozi. În acest sens, măsurarea rezistenței de intrare este o procedură obligatorie la înregistrarea EEG. Pentru a asigura o rezistență de intrare acceptabilă (de obicei de la câteva până la câteva zeci de kOhmi), locurile de instalare a electrozilor de pe suprafața pielii sunt pre-tratate cu soluții de degresare (în special, alcool sau eter), după care se face o pastă conductivă. aplicate acestora. Adesea, în același scop se folosesc tampoane speciale înmuiate în pastă. Unele tipuri de electrozi (FIGURA 3) sunt proiectați pentru a conține aceste distanțiere.

Figura 2.
Înregistrarea unui semnal de calibrare dreptunghiular la sensuri diferite filtre trece-înalt și jos. Primele trei canale au aceeași lățime de bandă de joasă frecvență la o constantă de timp de 0,3 s. Cele trei canale de jos au aceeași lățime de bandă superioară, limitată la 75 Hz. Canalele 1 - 4 corespund modului normal de înregistrare EEG.
Citat conform L. R. Zenkov și M. A. Ronkin, 1991.

Instalarea unor tipuri de electrozi necesită utilizarea unor căști speciale care să permită fixarea lor deasupra puncte date. În unele cazuri, în special, în timpul înregistrării EEG pe termen lung, electrozii sunt lipiți de piele cu adeziv special (colodion medical).

Figura 3.
Tipuri de electrozi și metode de atașare a acestora la cap, a - electrod punte, b - electrod cu ac, c - electrod în formă de cupă (1 - metal, 2 - bandă adezivă, 3 - pastă de electrozi), d - atașarea electrozilor la capul folosind un garou de cauciuc
Citat conform L.R. Zenkov și M.A. Ronkin, 1991.

Figura 4.
Schema unei instalații moderne concepute pentru înregistrarea EEG la om. 1 - subiect, 2 - panou de corecție, 3 - cabluri de conectare, 4 - amplificatoare (electroencefalograf), 5 - monitor, 6 - convertor analog-digital, 7 - convertor digital-analogic, 8 - panou de control pentru subiect , 9 - computer.

Structura unui suport electroencefalografic modern (precum și a unui suport proiectat pentru înregistrarea oricăror semnale bioelectrice) este oarecum diferită de cea descrisă mai sus (FIGURA 4). De regulă, împreună cu bioamplificatoarele (în bandă îngustă sau largă), include un convertor analog-digital multicanal și un computer personal, cum ar fi IBM PC/AT. Dispunând de viteză semnificativă, memorie extinsă (atât RAM, cât și pe suporturi speciale) și instrumente de vizualizare, computerul personal modern a înlocuit practic mediile de stocare analogice și dispozitivele speciale (mecanice - precum galvanometrele de înregistrare cu cerneală sau electronice - precum indicatoarele cu fascicul de electroni) din standul electroencefalografic.

Diagrame de amplasare a electrozilor și diagrame de derivare EEG.

La înregistrarea EEG la om, aranjamentul electrozilor propus de RR Jasper (1958) este cel mai utilizat. Acesta este cunoscut ca sistemul „10x20” și este recomandat de Federația Internațională a Societăților de Electroencefalografie și Neurofiziologie Clinică (FIGURA 5).
Punctele de localizare ale electrozilor activi în sistemul „10x20” sunt determinate după cum urmează. Se măsoară distanța de-a lungul liniei sagitale de la inion la nasion, care este considerată 100%. A doua linie principală trece între cele două canalele urechii prin vârf. Lungimea sa este de asemenea considerată 100%. Pe fiecare dintre aceste linii, în primul rând, la o distanță egală cu 10% față de polii corespunzători (inion, nasion, ambele canale auditive), electrozii frontali inferiori (Fp), occipitalii (O) și temporali inferiori (T3 și T4) sunt electrozii. instalat, respectiv. Apoi, distanțe egale cu 20% sunt puse deoparte pe ambele linii, iar electrozii Fz, Cz și Pz sunt instalați de-a lungul liniei sagitale, iar electrozii SZ, Cz și C4 sunt instalați de-a lungul liniei biurale. Prin punctele T3, S3, C4 și T4 se trasează linii din inion și nasion și electrozii rămași sunt plasați de-a lungul lor (R3, P4, T5, Tb, F3, F4, F7, F8, Fp și Fpz). Electrozii de referință (indiferenți), desemnați A1 și, respectiv, A2, sunt plasați pe lobii urechii (sau deasupra oaselor mastoide ale craniului). Simbolurile cu litere reprezintă regiuni majore ale creierului și repere pe cap; O - occipitalis, C - centralis, F - frontalis, A - auricularis. Indicii digitali impari corespund electrozilor de deasupra stângi, iar cei pari - emisferei drepte a creierului.
Există și alte sisteme de plasare a electrozilor utilizate în înregistrarea EEG, de exemplu, sistemul Young, precum și diverse modificări ale sistemului „10x20”.
În funcție de sarcinile care se rezolvă, în prezent sunt utilizate diverse metode de derivare a EEG (FIGURILE 6 și 7). În derivațiile bipolare, ambii electrozi sunt activi și sunt localizați pe suprafața capului. În timpul înregistrării EEG monopolare, doar unul dintre electrozi este activ, în timp ce al doilea este fie plasat într-un punct relativ neutru din punct de vedere electric (de exemplu, pe lobul urechii, pe procesul mastoid etc.), fie este utilizat un electrod, care este o combinație a tuturor electrozilor activi. Acesta din urmă este permis cu un număr semnificativ de electrozi activi, deoarece procesele sub fiecare dintre ei au loc doar relativ independent în timp. Ca rezultat, în cele mai multe cazuri astăzi sunt utilizate derivații bipolare sau derivații în raport cu punctul izoelectric. Avantajele unui circuit bipolar includ o imunitate la zgomot destul de mare, iar un circuit monopolar are o localizare clară a procesului sub electrodul activ.

Figura 5.
Aranjament internațional al electrozilor propus de N.N. Jasper, 1957.
Informațiile obținute la utilizarea unei metode de derivație mono- sau bipolară variază semnificativ (FIGURA 7), ceea ce trebuie reținut la interpretarea rezultatelor examinării. În primul caz, rezultatul este diferența de potențial sub doi electrozi activi, iar în al doilea, modificările reale ale potențialelor electrice ale creierului sub electrodul activ.

Figura 7.
Sistem diverse metode derivații EEG. 1 - mono(uni)polar, 2 - pereche bipolară,
3 - lanț bipolar, 4 - triangulație bipolară.
Citat de L.I.Sandrigailo, 1986.