Электроэнцефалография
Электроэнцефалография (ЭЭГ) – электрофизиологический метод исследования электрической активности головного мозга.
История электроэнцефалографии берет начало с работ Ханса Бергера (Hans Berger, 1873–1941), выдающегося австрийского психиатра и психофизиолога, которому в 1924 году при помощи гальванометра удалось зафиксировать на бумаге в виде кривой электрические сигналы от поверхности головы (а не непосредственно от самого мозга, как до него), генерируемые головным мозгом (сам факт генерации мозгом электрического тока открыл английский врач Р. Катон в 1875 году). Кроме того, он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого. Наиболее заметными были синхронные волны относительно большой амплитуды (около 50 микровольт) с характерной частотой около 10 циклов в секунду (10 Гц). Бергер назвал их «альфа-волнами» и противопоставил высокочастотным «бета-волнам», которые появляются, когда человек переходит в более активное состояние. Альфа-волны мозговой активности, имеющие частоту 8–12 Гц, получили название «волн Бергера».
Позднейшие исследования показали, что ЭЭГ качественно отличается от открытых ранее более простых показателей активности вегетативной нервной системы. Периодические сокращения сердца и связанные с ними сдвиги потенциала – это сама простота по сравнению с громадной сложностью ритмов ЭЭГ. Ученые могли предполагать, что код работы мозга более сложен, чем законы сокращения мышц. ЭЭГ эти ожидания оправдывает и даже с избытком. Для интерпретации наблюдаемых волн существенно не только место их возникновения: сложность их формы как будто бросает вызов исследователям, пытающимся найти в них хоть какой-то смысл.
Сегодня ЭЭГ остается наиболее перспективным, но пока наименее расшифрованным источником данных для психофизиолога. Одна из ее самых поразительных черт – это ее спонтанный, автономный характер. Регулярные электрические осцилляции прекращаются только с наступлением смерти: даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина мозговых волн.
На протяжении уже без малого ста лет ЭЭГ является единственным методом функциональной диагностики головного мозга, широко применяемым в неврологии, психиатрии, нейрохирургии, реабилитологии, реанимационной практике. ЭЭГ позволяет:
• оценить общее функциональное состояние головного мозга с учетом индивидуальных особенностей конкретного пациента;
• выявить наличие и характер нарушений в его работе;
• определить локальные и очаговые повреждения и в ряде случаев установить их природу;
• определить характер и объем применения как лекарственных препаратов, так и других лечебных процедур;
• уточнить показания к применению тех или иных дополнительных исследований (МРТ, УЗДГ), тех или иных лечебных воздействий и процедур, а также хирургических вмешательств.
Особую значимость ЭЭГ приобрела в изучении эпилепсии и разработке методов ее лечения. И по сей день ЭЭГ остается, по сути, единственным методом объективной диагностики этого распространенного заболевания, позволяющим:
• провести дифференциальную диагностику с другими пароксизмальными состояниями;
• определить наличие, локализацию и характер эпилептического очага;
• спрогнозировать дальнейшее развитие эпилептического процесса;
• подобрать наиболее эффективные лекарственные препараты и их дозы;
• выработать оптимальную схему и режим лечения и наблюдения;
• оценить в динамике эффективность лечения;
• предложить схему отмены лекарств при достижении длительной ремиссии.
Основными характеристиками ЭЭГ являются частота, амплитуда и фаза.
• Частота определяется количеством колебаний в 1 секунду.
• Амплитуда – это размах колебаний электрического потенциала на ЭЭГ, ее измеряют от пика предыдущей волны в противоположной фазе.
• Фаза определяет текущее состояние процесса и указывает направление его изменений. Монофазным называют колебание в одном направлении от изоэлектрической линии с возвращением к начальному уровню, двухфазным – такое колебание, когда после завершения одной фазы кривая переходит начальный уровень, поворачивается в противоположном направлении и возвращается к изоэлектрической линии.
Основные ритмы ЭЭГ взрослого человека, который находится в состоянии спокойного бодрствования:
• альфа (?) – ритм. Его частота – 8–13 Гц, амплитуда до 100 мкВ. Регистрируется у 85–95 % здоровых взрослых лиц. Лучше всего он выражен в затылочных отведениях, по направлению к лобной доле полушарий амплитуда его постепенно уменьшается. Самая большая амплитуда ?-ритма у человека, который находится в спокойном расслабленном состоянии;
• бета (?) – ритм. Частота – 14–40 Гц, амплитуда – до 15 мкВ. Лучше всего этот ритм регистрируется в участке передних центральных извилин.
К ритмам и феноменам, которые являются патологическими для взрослого человека, относятся:
• тета (?) – ритм. Частота – 4–6 Гц, амплитуда патологического ?-ритма чаще всего выше амплитуды нормальной электрической активности и превышает 40 мкВ. При некоторых патологических состояниях она достигает 300 мкВ и больше;
• дельта (?) – ритм. Частота – 1–3 Гц, амплитуда такая же, как и ?-ритма. ?– и ?-ритмы могут в небольшом количестве наблюдаться на ЭЭГ взрослого человека, который находится в состоянии бодрствования, при амплитуде, не превышающей ?-ритма, что свидетельствует о некотором смещении уровня функциональной активности мозга.
Эпилептическая (эпилентиформная, судорожная, конвульсивная) активность. При эпилепсии мозг подвергается определенным функциональным перестройкам на макро– и микроструктурном уровнях. Одной из основных особенностей мозга при этой патологии является свойство нейронов давать более активные реакции возбуждения и вступать в синхронизированную активность. Если разряды отдельных нейронов очень плотно группируются во времени, кроме нарастания амплитуды может наблюдаться уменьшение продолжительности суммарного потенциала в связи с укорочением временной дисперсии, которая приводит к образованию высокоамплитудного, но короткого феномена – пика.
Пик, или спайк (от англ. spike) – это потенциал пикообразной формы. Продолжительность его 5–50 мс, амплитуда превышает амплитуду активности фона и может достигать сотен и даже тысяч микровольт.
Близким по происхождению феноменом, характерным для эпилептического синдрома, является острая волна. Внешне она напоминает пик и отличается от него только растянутостью во времени. Продолжительность острой волны свыше 50 мс. Амплитуда ее может достигать тех же самых значений, что и амплитуда пиков.
Острые волны и пики чаще всего комбинируются с медленными волнами, образуя стереотипный комплекс.
«Пик-волна» – это комплекс с большой амплитудой, возникающий вследствие комбинации пика с медленной волной.
«Острая волна – медленная волна» – это комплекс, который по форме напоминает комплекс пик-волна, однако имеет бо?льшую продолжительность. Особенности ЭЭГ, связанные с течением времени, при ее анализе определяются терминами «периоды», «вспышки», «разряды», «пароксизмы», «комплексы».
Периодом называют более или менее продолжительный отрезок, в течение которого на ЭЭГ регистрируют относительно однородную активность. Так, различают периоды десинхронизации и периоды временного ?-ритма на фоне десинхронизированной ЭЭГ.
Разрядами называют компактные группы электрических феноменов, которые длятся относительно короткое время, возникают внезапно и существенным образом превышают амплитуду активности общего фона. Термин «разряды» используют главным образом относительно патологических проявлений на ЭЭГ. Различают разряды высокоамплитудных волн типа ?– или ?-ритма, разряды высокоамплитудных полифазных колебаний, разряды ?– и ?-волн, комплексов «пик-волна» и т. п.
Комплексами называют короткие разряды описанного выше типа, которые длятся больше 2 с и имеют обычно стереотипную морфологию.
Топографические особенности ЭЭГ описывают пространственными терминами. Одним из основных таких терминов при анализе ЭЭГ является симметричность. Под симметричностью ЭЭГ понимают значительное совпадение частот, амплитуд и фаз ЭЭГ симметричных отделов обоих полушарий мозга.
Нормальная ЭЭГ взрослого человека, который находится в состоянии бодрствования
У большинства (85–90 %) здоровых людей во время закрывания глаз в состоянии покоя на ЭЭГ регистрируется доминирующий ?-ритм. Максимальная его амплитуда наблюдается в затылочных отделах. По направлению к лобной доле ?-ритм уменьшается по амплитуде и комбинируется с ?-ритмом.
У 10–15 % здоровых обследуемых регулярный ?-ритм на ЭЭГ не превышает 10 мкВ, и по всему мозгу регистрируются высокочастотные низкоамплитудные колебания. Такого типа ЭЭГ называют плоскими, а ЭЭГ с амплитудой колебаний, которая не превышает 20 мкВ, низкоамплитудными. Плоские и низкоамплитудные ЭЭГ, по современным данным, являются вариантом нормы.
В настоящее время можно считать общепризнанным, что обнаружение явных патологических изменений на ЭЭГ является проявлением ненормального функционирования ткани головного мозга, а следовательно, церебральной патологии.
Выделяют три группы ЭЭГ:
• нормальные;
• пограничные между нормой и патологией;
• патологические. Нормальными называются ЭЭГ, содержащие ?-или ?-ритмы, которые по амплитуде не превышают соответственно 100 и 15 мкВ в зонах их физиологической максимальной выраженности. На нормальной ЭЭГ взрослого бодрствующего человека могут наблюдаться ?– и ?-волны, по амплитуде не превышающие основной ритм, не носящие характера билатеральносинхронных организованных разрядов или четкой локальности и охватывающие не более 15 % общего времени записи. Пограничными называют ЭЭГ, выходящие за указанные рамки, но не имеющие характера явной патологической активности. К пограничным можно
отнести ЭЭГ, на которых наблюдаются следующие феномены:
• ?-ритм с амплитудой выше 100 мкВ, но ниже 150 мкВ, имеющий нормальное распределение, которое дает нормальные веретенообразные модуляции во времени;
• ?-ритм с амплитудой выше 15 мкВ, но ниже 40 мкВ, регистрирующийся в пределах отведения;
• ?– и ?-волны, не превышающие по амплитуде доминирующего ?-ритма и 50 мкВ, в количестве более 15 %, но менее 25 % общего времени регистрации, не имеющие характера билатерально
синхронных вспышек или регулярных локальных изменений;
• четко очерченные вспышки ?-волн амплитудой свыше 50 мкВ или ?-волн амплитудой в пределах 20–30 мкВ на фоне плоской или низкоамплитудной активности;
• ?-волны заостренной формы в составе нормального ?-ритма;
• билатерально-синхронные генерализированные ?– и ?-волны с амплитудой до 120 мкВ при гипервентиляции.
Патологическими называют ЭЭГ, которые выходят за вышеуказанные границы.
При регистрации электрической активности мозга в условиях покоя можно и не выявить так называемую эпилептическую активность. В этих случаях используют функциональную электроэнцефалографию – запись в процессе применения различных функциональных нагрузок. Важными специфическими пробами для больных эпилепсией являются гипервентиляция и фотостимуляция.
Наиболее распространена фотостимуляция, которая осуществляется с помощью специального прибора. Импульсную газоразрядную лампу устанавливают на расстоянии 12–15 см от глаз по средней линии, и она работает в заданном ритме от 1 до 35 Гц; продолжительность процедуры до 10 с. При подобном исследовании на ЭЭГ наблюдается реакция усвоения ритма мелькания преимущественно в затылочных областях мозга. В начале стимуляции наблюдается депрессия ?-ритма, затем амплитуда воспроизводимого ритма постепенно увеличивается, особенно в диапазоне 8–13 Гц.
Проба гипервентиляции состоит в записи ЭЭГ во время глубокого и регулярного дыхания (20 вдохов за 1 мин в течение 2 мин) с последующей задержкой дыхания. Во время проб у больных эпилепсией могут участиться патологические волны, усилиться синхронизация ?-ритма, появиться или усилиться пароксизмальная активность под влиянием прогрессирующего снижения уровня С02 в крови и возникшего после этого повышения тонуса неспецифичных систем головного мозга.
