Электроэнцефалография

Электроэнцефалография (от электро..., греч. enkephalos — головной мозг и ...графия), метод исследования деятельности головного мозга животных и человека; основан на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей, долей мозга.

В 1929 г. Бергер (Н. Berger), применив струнный гальванометр, зарегистрировал биоэлектрическую активность коры головного мозга человека. Показав возможность отводить биоэлектрическую активность от неповрежденной поверхности головы, он открыл перспективность использования этого метода при обследовании больных с нарушениями деятельности головного мозга. Однако электрическая активность головного мозга является очень слабой (величина биопотенциалов составляет в среднем 5—500 мкВ). Дальнейшее развитие этих исследований и их практическое использование стало возможным после создания усилительной электронной аппаратуры. Она дала возможность получить значительное усиление биопотенциалов и вследствие своей безинерционности позволила наблюдать колебания без искажения их формы.

Для регистрации биоэлектрической активности используют электроэнцефалограф, содержащий электронные усилители с достаточно высоким коэффициентом усиления, низким уровнем собственных шумов и полосой частот от 1 до 100 Гц или выше. Кроме этого, в электроэнцефалограф входит регистрирующая часть, представляющая осциллографическую систему с выходом на чернильное перо, электроннолучевой или шлейфный осциллографы. Отводящие электроды, соединяющие исследуемый объект со входом усилителя, могут быть наложены на поверхность головы или вживлены на более или менее длительный срок в исследуемые участки головного мозга. В настоящее время начинает развиваться телеэлектроэнцефалография, которая позволяет регистрировать электрическую активность головного мозга на расстоянии от объекта. В этом случае биоэлектрическая активность модулирует частоту передатчика ультракоротких волн, расположенного на голове человека или животного, а входное устройство электроэнцефалографа принимает эти сигналы. Запись биоэлектрической активности головного мозга называют электроэнцефалограммой (ЭЭГ), если она зарегистрирована от неповрежденного черепа, и электрокортикограммой (ЭКоГ) при регистрации непосредственно от коры головного мозга. В последнем случае метод регистрации биотоков мозга называют электрокортикографией. ЭЭГ представляют собой суммарные кривые изменений во времени разностей потенциалов, возникающих под электродами. Для оценки ЭЭГ разработаны приборы — анализаторы, автоматически разлагающие эти сложные кривые на составляющие их частоты. Большинство анализаторов содержит ряд узкополосных фильтров, настроенных на определенные частоты. На эти фильтры с выхода электроэнцефалографа подается биоэлектрическая активность. Результаты частотного анализа представляются регистрирующим прибором обычно параллельно ходу эксперимента (анализаторы Уолтера и Кожевникова). Для анализа ЭЭГ и ЭКоГ используют также интеграторы, дающие суммарную оценку интенсивности колебаний за некоторый промежуток времени. Их действие основано на измерении потенциалов конденсатора, который заряжается током, пропорциональным мгновенным значениям исследуемого процесса.

Цель ЭЭГ:

• Выявление эпилептической активности и определение типа эпилептических припадков.

• Диагностика интракраниальных очагов поражения (абсцесс, опухоли).

• Оценка электрической активности головного мозга при болезнях обмена веществ, ишемии мозга, его травмах, менингите, энцефалите, нарушении умственного развития, психических заболеваниях и лечении различными препаратами.

• Оценка степени активности головного мозга, диагностика смерти мозга.

Подготовка пациента:

• Следует объяснить пациенту, что исследование позволяет оценить электрическую активность головного мозга.

• Следует объяснить суть исследования пациенту и его родным и ответить на их вопросы.

• Перед исследованием пациент должен воздержаться от употребления напитков, содержащих кофеин; других ограничений в диете и режиме питания не требуется. Следует предупредить пациента, что если он не позавтракает перед исследованием, то у него возникнет гипогликемия, которая скажется на результате исследования.

• Пациенту следует тщательно помыть и высушить волосы для удаления остатков спреев, кремов, масел.

• ЭЭГ регистрируют в положении пациента полулежа или лежа на спине. Электроды прикрепляют к коже головы с помощью специальной пасты. Следует успокоить пациента, объяснив ему, что электроды не ударяют током.

• Пластинчатые электроды используются чаще, но если исследование проводят с помощью игольчатых электродов, следует предупредить пациента, что он будет чувствовать уколы при введении электродов.

• Следует по возможности устранить страх и тревогу у пациента, так как они существенно влияют на ЭЭГ.

• Следует выяснить, какие препараты пациент принимает. Например, прием противосудорожных, транквилизаторов, барбитуратов и других седативных препаратов следует прекратить за 24-48 ч до исследования. Детям, которые часто плачут во время исследования, и беспокойным пациентам желательно назначить седативные средства, хотя они могут повлиять на результат исследования.

• У пациента с эпилепсией может потребоваться ЭЭГ сна. В таких случаях накануне исследования он должен провести бессонную ночь, а перед исследованием ему дают седативный препарат (например, хлоралгидрат), чтобы он заснул во время регистрации ээг.

• Если ЭЭГ записывают для подтверждения диагноза смерти мозга, следует поддержать родственников пациента психологически.

Процедура и последующий уход:

• Пациента укладывают в положение лежа на спине или полулежа и прикрепляют электроды к коже головы.

• Перед тем как начать регистрацию ЭЭГ, пациента просят расслабиться, закрыть глаза и не двигаться. В процессе регистрации следует отмечать на бумаге момент, когда пациент моргнул, сделал глотательное или другие движения, так как это отражается на ЭЭГ и может явиться причиной неправильной ее интерпретации.

• Регистрацию при необходимости можно приостановить, чтобы дать пациенту передохнуть, устроиться поудобнее. Это важно, так как беспокойство и усталость пациента могут отрицательно сказаться на качестве ЭЭГ.

• После начального периода регистрации базальной ЭЭГ запись продолжают на фоне различных нагрузочных проб, т.е. действий, которые он не выполняет обычно в спокойном состоянии. Так, пациента просят быстро и глубоко дышать в течение 3 мин, что вызывает гипервентиляцию, которая может спровоцировать у него типичный эпилептический припадок или другие расстройства. Эту пробу обычно используют для диагностики припадков типа абсанса. Аналогично фотостимуляция позволяет исследовать реакцию головного мозга на яркий свет, она усиливает патологическую активность при эпилептических припадках типа абсанса или при миоклонических судорогах. Фотостимуляцию осуществляют с помощью стробоскопического источника света, мигающего с частотой 20 в секунду. ЭЭГ регистрируют при закрытых и открытых глазах пациента.

• Необходимо проследить за тем, чтобы пациент возобновил прием противосудорожных и других препаратов, который был прерван перед исследованием.

• После исследования возможны эпилептические припадки, поэтому пациенту предписывают щадящий режим и обеспечивают внимательный уход за ним.

• Следует помочь пациенту удалить остатки пасты для электродов с кожи головы.

• Если пациент перед исследованием принял седативные препараты, следует обеспечить его безопасность, например поднять борта кровати.

• Если на ЭЭГ выявлена смерть мозга, следует поддержать морально родственников пациента.

• Если припадки оказываются неэпилептическими, пациента должен обследовать психолог.

Данные ЭЭГ оказываются различными у здорового и больного человека. В состоянии покоя на ЭЭГ взрослого здорового человека видны ритмические колебания биопотенциалов двух типов. Более крупные колебания, со средней частотой 10 в 1 сек. и с напряжением, равным 50 мкв, называются альфа-волнами. Другие, более мелкие колебания, со средней частотой 30 в 1 сек. и напряжением, равным 15—20 мкв, называются бета-волнами. Если мозг человека переходит от состояния относительного покоя к состоянию деятельности, то альфа-ритм ослабевает, а бета-ритм усиливается. Во время сна как альфа-ритм, так и бета-ритм уменьшаются и появляются более медленные биопотенциалы с частотой 4—5 или 2—3 колебания в 1 сек. и частотой 14—22 колебания в 1 сек. У детей ЭЭГ отличается от результатов исследования электрической активности головного мозга у взрослых и приближается к ним по мере полного созревания мозга, т. е. к 13— 17 годам жизни. При различных заболеваниях мозга на ЭЭГ возникают разнообразные нарушения. Признаками патологии на ЭЭГ покоя считаются: стойкое отсутствие альфа-активности (десинхронизация альфа-ритма) или, наоборот, резкое ее усиление (гиперсинхронизация); нарушение регулярности колебаний биопотенциалов; а также появление патологических форм биопотенциалов — высокоамплитудных медленных (тета- и дельта-волн, острых волн, комплексов пик-волна и пароксизмальных разрядов и т. д. По этим нарушениям врач-невропатолог может определить тяжесть и до известной степени характер мозгового заболевания. Так, например, если в головном мозге имеется опухоль или произошло кровоизлияние в мозг, электроэнцефалографические кривые дают врачу указание, где (в какой части мозга) это повреждение находится. При эпилепсии на ЭЭГ даже в межприпадочном периоде можно наблюдать возникновение на фоне обычной биоэлектрической активности острых волн или комплексов пик-волна. Особенно важна электроэнцефалография когда встает вопрос о необходимости операции на мозге для удаления у больного опухоли, абсцесса или инородного тела. Данные электроэнцефалографии в сочетании с другими методами исследования используют, намечая план будущей операции. Во всех тех случаях, когда при осмотре больного с заболеванием ЦНС у врача-невропатолога возникают подозрения о структурных поражениях головного мозга, целесообразно электроэнцефалографическое исследование, С этой целью рекомендуется направлять больных в специализированные учреждения, где работают кабинеты электроэнцефалографии.

Факторы, влияющие на результат исследования

• Наводки от электрических приборов, движения глаз, головы, языка, тела (наличие артефактов на ЭЭГ).

• Прием противосудорожных и седативных препаратов, транквилизаторов и барбитуратов может маскировать судорожную активность. Острое отравление наркотическими препаратами или выраженная гипотермия вызывают снижение уровня сознания.

Другие методы

Компьютерная томография головного мозга.

КТ головного мозга позволяет получить на экране монитора с помощью компьютера серийные срезы (томограммы) головного мозга в различных плоскостях: горизонтальной, сагиттальной и фронтальной. Для получения изображения анатомических срезов различной толщины используется информация, получаемая от облучения ткани головного мозга на сотне тысяч уровнях. Специфичность и достоверность исследования повышаются с увеличением степени разрешения, которая зависит от рассчитываемой на компьютере плотности облучения нервной ткани. Несмотря на то что, МРТ превосходит КТ по качеству визуализации структур головного мозга в норме и при патологии, КТ нашла более широкое применение, особенно в острых случаях, и экономически более выгодна.

Цель

• Диагностика поражений головного мозга.

• Контроль эффективности хирургического лечения, лучевой и химиотерапии опухолей головного мозга.

• Выполнение операций на головном мозге под контролем КТ.

Оборудование

КТ-сканер, осциллоскоп, контрастное вещество (меглумина йоталамат или диатризоат натрия), 60-милли-литровый шприц, игла 19-го или 21-го калибра, внутривенный катетер и система для внутривенных вливаний на случай необходимости.

Процедура и последующий уход

• Пациента укладывают на спину на рентгеновский стол, голову при необходимости фиксируют ремешками и просят пациента не двигаться.

• Головной конец стола вдвигают в сканер, который вращается вокруг головы пациента, производя рентгенографию с шагом 1 см по дуге 180°.

• После получения этой серии срезов внутривенно вводят от 50 до 100 мл контрастного вещества в течение 1-2 мин. Внимательно следят за пациентом, с тем чтобы своевременно выявить признаки аллергической реакции (крапивница, затруднение дыхания), которая обычно появляется в течение первых 30 мин.

• После введения контрастного вещества делают другую серию срезов. Информация о срезах хранится на магнитных лентах, которую вводят в компьютер, преобразующий эту информацию в изображения, выводимые на осциллоскоп. При необходимости отдельные срезы фотографируют для изучения после исследования.

• Если была выполнена контрастная КТ, смотрят, нет ли у пациента остаточных проявлений непереносимости контрастного вещества (головная боль, тошнота, рвота), и напоминают ему, что он может перейти на обычный для него режим питания.

Меры предосторожности

• КТ головного мозга с контрастированием противопоказана пациентам с непереносимостью йода или контрастного вещества.

• Введение йодсодержащего контрастного вещества может оказать повреждающее действие на плод, особенно в I триместре беременности.

Нормальная картина

Количество радиации, проникающей через ткани, зависит от ее плотности. Плотность ткани выражается белым и черным цветом и различными оттенками серого цвета. Кость как наиболее плотная ткань имеет на компьютерной томограмме белый цвет. Спинномозговая жидкость, заполняющая желудочки гловного мозга и субарахноидальное пространство, как наименее плотная имеет на снимках черный цвет. Вещество головного мозга имеет различные оттенки серого цвета. Оценка состояния структур головного мозга производится исходя из их плотности, размеров, формы и расположения.

Отклонение от нормы

Изменение плотности в виде более светлых или темных участков на снимках, смещение сосудов и других структур наблюдаются при опухолях головного мозга, внутричерепных гематомах, атрофии, инфаркте, отеке, а также врожденных аномалиях развития мозга, в частности водянке головного мозга.

Опухоли головного мозга значительно отличаются друг от друга по своим особенностям. Метастазы обычно вызывают значительный отек на ранней стадии и могут быть распознаны при контрастной КТ.

В норме сосуды головного мозга на компьютерных томограммах не видны. Но при артериовенозной мальформации сосуды могут иметь повышенную плотность. Введение контрастного вещества позволяет лучше разглядеть пораженную область, однако в настоящее время более предпочтительным методом диагностики сосудистых поражений головного мозга является МРТ. Другим методом визуализации головного мозга является позитронно-эмиссионная томография.

ТКЭАМ — топографическое картирование электрической активности мозга — область электрофизиологии, оперирующая с множеством количественных методов анализа электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов (см. Видео). Широкое применение этого метода стало возможным при появлении относительно недорогих и быстродействующих персональных компьютеров. Топографическое картирование существенным образом повышает эффективность ЭЭГ-метода. ТКЭАМ позволяет очень тонко и дифференцированно анализировать изменения функциональных состояний мозга на локальном уровне в соответствии с видами выполняемой испытуемым психической деятельности. Однако, следует подчеркнуть, что метод картирования мозга является не более чем очень удобной формой представления на экране дисплея статистического анализа ЭЭГ и ВП.

• Сам метод картирования мозга можно разложить на три основные составляющие:

  • регистрацию данных;

  • анализ данных;

  • представление данных.

Регистрация данных. Используемое число электродов для регистрации ЭЭГ и ВП, как правило, варьирует в диапазоне от 16 до 32, однако в некоторых случаях достигает 128 и даже больше. При этом большее число электродов улучшает пространственное разрешение при регистрации электрических полей мозга, но сопряжено с преодолением больших технических трудностей.           Для получения сравнимых результатов используется система "10-20", при этом применяется в основном монополярная регистрация.           Важно, что при большом числе активных электродов можно использовать лишь один референтный электрод, т.е. тот электрод, относительно которого регистрируется ЭЭГ всех остальных точек постановки электродов. Местом приложения референтного электрода служат мочки ушей, переносица или некоторые точки на поверхности скальпа (затылок, вертекс). Существуют такие модификации этого метода, которые позволяют вообще не использовать референтный электрод, заменяя его значениями потенциала, вычисленными на компьютере.

Анализ данных. Выделяют несколько основных способов количественного анализа ЭЭГ:временной,частотныйипространственный.           Временный представляет собой вариант отражения данных ЭЭГ и ВП на графике, при этом время откладывается по горизонтальной оси, а амплитуда — по вертикальной. Временной анализ применяют для оценки суммарных потенциалов, пиков ВП, эпилептических разрядов.           Частотный анализ заключается в группировке данных по частотным диапазонам: дельта,тета,альфа,бета.           Пространственный анализ сопряжен с использованием различных статистических методов обработки при сопоставлении ЭЭГ из разных отведений. Наиболее часто применяемый способ — это вычисление когерентности.

Способы представления данных. Самые современные компьютерные средства картирования мозга позволяют легко отражать на дисплее все этапы анализа: "сырые данные" ЭЭГ и ВП, спектры мощности, топографические карты — как статистические, так и динамические в виде мультфильмов, различные графики, диаграммы и таблицы, а также, по желанию исследователя, — различные комплексные представления. Следует особо указать на то, что применение разнообразных форм визуализации данных позволяет лучше понять особенности протекания сложных мозговых процессов.

Ядерно-магнитно-резонансная томография мозга. Компьютерная томография стала родоночальницей ряда других еще более совершенных методов исследования: томографии с использованием эффекта ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томография), позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), функционального магнитного резонанса (ФМР). Эти методы относятся к наиболее перспективным способам неинвазивного совмещенного изучения структуры, метаболизма и кровотока мозга.           При ЯМР-томографии получение изображения основано на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода (протонов) и на регистрации некоторых их характеристик при помощи мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. Полученные посредством ЯМР-томографии изображения дают информацию об изучаемых структурах головного мозга не только анатомического, но и физикохимического характера. Помимо этого преимущество ядерно-магнитного резонанса заключается в отсутствии ионизирующего излучения; в возможности многоплоскостного исследования, осуществляемого исключительно электронными средствами; в большей разрешающей способности. Другими словами, с помощью этого метода можно получить четкие изображения "срезов" мозга в различных плоскостях.           Позитронно-Эмиссионная трансаксиальная Томография (ПЭТ-сканеры) сочетает возможности КТ и радиоизотопной диагностики. В ней используются ультракороткоживущие позитронизлучающие изотопы ("красители"), входящие в состав естественных метаболитов мозга, которые вводятся в организм человека через дыхательные пути или внутривенно. Активным участкам мозга нужен больший приток крови, поэтому в рабочих зонах мозга скапливается больше радиоактивного "красителя". Излучения этого "красителя" преобразуют в изображения на дисплее.           С помощью ПЭТ измеряют региональный мозговой кровоток и метаболизм глюкозы или кислорода в отдельных участках головного мозга. ПЭТ позволяет осуществлять прижизненное картирование на "срезах" мозга регионального обмена веществ и кровотока.           В настоящее время разрабатываются новые технологии для изучения и измерения происходящих в мозге процессов, основанные, в частности, на сочетании метода ЯМР с измерением мозгового метаболизма при помощи позитронной эмиссии. Эти технологии получили название метода функционального магнитного резонанса (ФМР)