Сердце — это достаточно мощная мышца. В ней синхронно возбуждается много волокон, и в среде, окружающей сердце, течет достаточно сильный ток, который даже на поверхности тела создает разности потенциалов порядка 1 мВ.

Для того чтобы больше узнать по ЭКГ о состоянии сердца врачи записывают много кривых между разными точками тела, Для понимания этих кривых нужен большой опыт. С появлением вычислительной техники стало возможным в значительной мере автоматизировать процесс «чтения» ЭКГ. ЭВМ сравнивает ЭКГ данного больного с образцами, хранящимися в ее памяти, и выдает врачу предполагаемый диагноз (или несколько возможных диагнозов).

Сейчас возникло много и других новых подходов к анализу ЭКГ. Очень интересным представляется такой. По по зарегистрированным с многих точек тела, и их изменению во времени можно рассчитать, как движется волна возбуждения по сердцу и какие участки сердца стали невозбудимы (например, поражены инфарктом). Расчеты эти весьма трудоемки, но они стали возможны с появлением ЭВМ.

Такой подход к анализу ЭКГ был развит сотрудником Института проблем передачи информации АН СССР Л. И. Титомиром. Вместо многих кривых, в которых трудно разобраться, вычислительная машина рисует на экране сердце и распространение возбуждения по его отделам. Можно прямо видеть, в какой области сердца возбуждение идет медленнее, какие участки сердца вообще не возбуждаются и т. д.

Потенциалы сердца были использованы в медицине не только для диагностики, но и для управления медицинской аппаратурой. Представьте себе, что врачу необходимо сделать рентгеновские снимки сердца в разные фазы его цикла, т. е. в момент максимального сокращения, максимального расслабления и т.д. Это бывает необходимо при некоторых заболеваниях. Но как поймать момент наибольшего сокращения? Приходится делать много снимков в надежде, что один из них попадет в нужную фазу.

И вот советские ученые В, С. Гурфинкель, В. Б, Малкин и М. Л. Цетлин решили включать рентгеновскую аппаратуру от зубца ЭКГ. Для этого потребовалось не очень сложное электронное устройство, которое включало съемку с заданной задержкой относительно зубца ЭКГ. Остроумное само по себе решение задачи особенно интресно тем, что это было одно из первых (ныне многочисленных) устройств, в которых естественные потенциалы организма управляют теми или иными искусственными устройствами; эта область техники получила название биоуправления.

Скелетные мышцы тела тоже генерируют потенциалы, которые можно регистрировать с поверхности кожи. Однако для этого требуется более совершенная аппаратура, чем для регистрации ЭКГ. Отдельные мышечные волокна обычно работают асинхронно, их сигналы, накладываясь друг на друга, частично компенсируются, и в результате получаются меньшие потенциалы, чем в случае ЭКГ.

Электрическая активность скелетной мышцы называется электромиограммой — ЭМГ. Впервые потенциалы мышечных волокон человека обнаружил, прослушивая их с помощью телефонного аппарата, русский ученый Н. Е. Введенский еще в 1882 г.

В 1907 г. немецкий ученый Г. Пипер использовал для их объективной регистрации струнный гальванометр. Однако это был сложный и трудоемкий метод. Только после того как в 1923 г. появился катодный осциллограф и электронная техника, электромиография стала усиленно развиваться. Сейчас ее широко применяют в науке, в медицине, в спорте, а также для биоуправления.

Одно из первых замечательных применений биоуправления с помощью ЭМГ — создание протезов для людей, потерявших руку. Такие протезы впервые были созданы в нашей стране.

Это электроэнцефалограмма, т. е. электрическая активность мозга, колебания потенциала, создаваемые работой нейронов мозга и регистрируемые прямо с поверхности головы. Нервные клетки, как и мышечные волокна, работают неодновременно: когда одни из них создают на поверхности кожи положительный потенциал, другие создают отрицательный. Взаимная компенсация потенциалов тут еще сильнее, чем в случае ЭМГ. В результате амплитуда ЭЭГ примерно в сто раз меньше, чем ЭКГ, поэтому их регистрация требует более чувствительной аппаратуры.

Впервые ЭЭГ была зарегистрирована русским ученым В, В. Правдич-Немским на собаках с помощью струнного гальванометра. Он вводил собакам кураре, чтобы более сильные мышечные токи не мешали регистрации токов мозга.

В 1924 г. немецкий психиатр Г. Бергер начал в Йенском университете изучение ЭЭГ человека. Он описал периодические колебания потенциалов мозга, имеющие частоту около 10 Гц, которые называют альфа-ритмом, Он же впервые зарегистрировал ЭЭГ «человека при припадке эпилепсии и пришел к выводу, что Гальвани был прав, предполагая, что при эпилепсии в нервной системе возникает участок, где токи особенно сильны (клетки там непрерывно возбуждаются с большой частотой).

Поскольку речь шла об очень слабых потенциалах, зарегистрированных малоизвестным врачом, результаты Бергера долго не привлекали внимания; он сам опубликовал их только через 5 лет после сделанного открытия. И только после того как в 1930 г. их подтвердили знаменитые английские ученые Эдриан и Мэтьюс, на них была «. поставлена печать академического одобрения», по выражению Г. Уолтера, английского ученого, который занимался клиническими аспектами ЭЭГ в лаборатории Голла. В этой лаборатории были разработаны методы, которые позволяли по ЭЭГ определять местоположение опухоли или кровоизлияния в мозгу, подобно тому, как ранее научились по ЭКГ определять место инфаркта в сердце.

В дальнейшем кроме альфа-ритма были открыты и другие ритмы мозга, в частности ритмы, связанные с разными типами сна. Существует масса проектов биоуправления с помощью ЭЭГ. Например, если у водителя все время регистрировать ЭЭГ, то можно с помощью ЭВМ определить момент, кода он начинает дремать, и будить его. К сожалению, все такие проекты пока трудно реализовать, так как амплитуда ЭЭГ очень мала.

Кроме ЭЭГ — колебаний потенциала мозга в отсутствие специальных воздействий, существует еще и другая форма потенциалов мозга — вызванные потенциалы (ВП).

Вызванные потенциалы — это электрические реакции, возникающие в ответ на вспышку света, звук и т. д. Так как на яркую вспышку света отвечают почти одновременно сразу много нейронов мозга, то вызванные потенциалы обычно имеют гораздо большую величину, чем ЭЭГ. Не случайно они были обнаружены гораздо раньше, чем ЭЭГ (в 1875 г, англичанином Кетоном и независимо от него в 1876 г. русским исследователем В. Я. Данилевским).

С помощью вызванных потенциалов можно решать интересные научные задачи. Например, после вспышки света ответ (ВП) раньше всего возникает в затылочной области мозга. Отсюда можно сделать вывод, что именно в эту область поступают сигналы о свете.

При электрическом раздражении кожи вызванные потенциалы возникают в темной области мозга.

При раздражении кожи руки они возникают в одном месте, кожи ноги — в другом. Можно составить карту таких ответов и эта карта показывает, что поверхность кожи дает проекцию на теменную область коры мозга человека. Интересно, что при этом проектировании нарушаются некоторые пропорции, например проекция кисти руки оказывается непропорционально большой. Да это и естественно: о руке мозгу нужна гораздо более подробная информация, чем, например, о спине.

Источник

ЭКГ, суточное мониторирование ЭКГ и артериального давления

Мы располагаем высококачественным оборудованием для регистрации и описания ЭЭГ и ЭКГ. Возможны запись и описание ЭКГ дома у пациента. Проводится суточный мониторинг артериального давления и ЭКГ по Холтеру. Установка приборов возможна и дома у пациента и в стационаре.

Электрокардиограмма (ЭКГ)

Хотите сделать ЭКГ, но не знаете где? Добро пожаловать в «Балашихинский диагностический центр». Мы проводим исследования на современных кардиографах.

Описание метода

Электрокардиограмма (ЭКГ) — простой и доступный метод исследования. Прибор записывает на термобумагу электрические импульсы, возникающие при сокращении сердечной мышцы.

Современные кардиографы могут проводить анализ полученных результатов и давать стандартные заключения. Однако окончательную оценку кардиограммы производит врач, выполняющий описание.

При помощи ЭКГ можно выявить нарушения сердечного ритма и проводимости в сердце, признаки увеличения сердечной мышцы (гипертрофии), а также установить ишемические изменения и инфаркт.

Области применения

Приборы для регистрации ЭКГ есть практически в любом медицинском учреждении, ими оснащены все бригады скорой медицинской помощи. Существует аппаратура для длительной регистрации кардиограммы (мониторинга) — она используется во время операций, для наблюдения за тяжёлыми больными в реанимации или палате интенсивной терапии.

Подготовка к исследованию

От пациента ничего особенного не требуется. Если вы страдаете сердечно-сосудистыми заболеваниями или направлены на исследование в связи с подозрением на них, возьмите с собой предыдущие результаты ЭКГ, выписки и протоколы других исследований. Приготовьтесь ответить на вопросы о заболеваниях сердечно-сосудистой системы, назвать наименования и дозы препаратов, которые вы принимаете. Богатый волосяной покров на груди у некоторых мужчин может создать сложности в прикреплении электродов. Иногда, приходится сбривать волосы, чтобы установить электрод.

Ход исследования

На руки и грудь пациента крепятся специальные электроды (обычно 12 штук). Для того чтобы обеспечить лучший контакт с кожей, используется специальный раствор или гель. После этого на экране прибора появляются кривые кардиограммы. Врач нажимает кнопку записи, и аппарат начинает печать результата.

Времени требуется не более 3 минут. Ещё столько же нужно, чтобы подготовить описание.

Электроэнцефалограмма

Проблемы со сном, обмороки, головокружения беспокоят людей разного возраста. Узнать, в чем причина проблем, помогут специалисты «Балашихинского диагностического центра». У нас работают только опытные врачи на современном оборудовании для проведения электроэнцефалограммы ЭЭГ.

Описание метода

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — исследование, регистрирующее электрическую активность головного мозга. Регистрируются токи, возникающие при работе больших групп нервных клеток.

ЭЭГ оценивает активность (уровень бодрствования) человека, поэтому метод часто используется при обследовании пациентов с расстройствами сознания (коматозные состояния, интоксикации, острые энцефалопатии, наркоз).

Области применения

Аппаратура для регистрации ЭЭГ входит в состав полиграфа — «детектора лжи», а также в набор оборудования для комплексной оценки сна — полисомнографии.

При эпилепсии, ЭЭГ позволяет уточнить тип припадков и оценить эффективность лечения. Необходимо помнить, что вне припадка возможна нормальная картина, а у пациентов с изменениями ЭЭГ может никогда не возникать эпилептических приступов. Учитывая эти особенности, результаты должен оценивать врач-эпилептолог, хорошо знакомый с течением болезни и схемой лечения пациента.

Метод используется в диагностике причины различных приступов (обмороков, вегетативных кризов, панических атак, приступообразных болей различной локализации, головокружений).

В ряде случаев, результаты ЭЭГ позволяют заподозрить опухолевое или воспалительное заболевание, острые и хронические сосудистые поражения, аномалии развития головного мозга. При этом, признаки этих состояний не однозначны. Требуется консультация врача и, как правило, проведение других уточняющих исследований.

Подготовка к исследованию

Перед ЭЭГ не нужно сложной подготовки. Накануне исследования необходимо вымыть голову, в день исследования не использовать средств для укладки волос: они снижают проводимость. Не трудитесь над причёской — она будет испорчена. Однако, поскольку мы используем солевой раствор, а не гель, несложную укладку можно будет восстановить самостоятельно.

Ход исследования

Во время исследования оценивается реакция головного мозга на внешние раздражители (звук, свет), а также на изменение газового состава крови (учащённое дыхание — «гипервентиляция»).

Часто дополнительно проводятся «функциональные пробы» (закрывание и открывание глаз, воздействие мерцающего света, звуковых, обонятельных и прочих раздражителей).

Провокация изменений результатов позволяет улучшить точность исследования.

Специальной подготовки не требуется. На голову пациента надевается шапочка, на которой закрепляются электроды, регистрирующие слабые биотоки непосредственно с головы пациента. Для улучшения контакта с кожей используется специальный раствор или гель. Пациент сидит в кресле в течение 15–20 минут.

Часто используются функциональные пробы (закрывание и открывание глаз, воздействие мерцающего света, звуковых, обонятельных и прочих раздражителей).

Суточное мониторирование артериального давления

Описание метода

Суточное мониторирование артериального давления (СМАД) — метод регистрации артериального давления, при котором автоматический прибор с заданной частотой выполняет измерения артериального давления.

Области применения

Также оправдано проведение исследования:

Подготовка к исследованию

Специальной подготовки тела не требуется. Запишите все лекарственные препараты, которые вы принимаете и передайте список врачу до установки монитора или возвращая монитор.

Ход исследования

Размеры современных аппаратов позволяют комфортно носить их на теле, сохраняя привычную активность. Манжетка накачивается на несколько секунд каждые полчаса-час, что создает определённые неудобства.

После регистрации врач функциональной диагностики проводит расшифровку результатов в специальной программе.

Суточное мониторирование ЭКГ по Холтеру

Описание метода

Суточный мониторинг ЭКГ по Холтеру или холтеровское мониторирование (ХМ) — непрерывная запись электрокардиограммы (ЭКГ). Чаще продолжительность исследования составляет сутки. Для выявления редко возникающих нарушений в специализированных центрах проводится более длительная запись кардиограммы при помощи «петлевых регистраторов». Прибор для исследования по Холтеру может быть внешним, а при длительных сроках оценки — имплантируемым. В течение недель или месяцев ведётся регистрация сердечного ритма, предыдущие результаты замещаются последующими. Если пациент обращается с жалобами или возникают нарушения, показания прибора считываются и анализируются врачом.

Области применения

Исследование по Холтеру выявляет пароксизмальные (приступообразные) нарушения ритма сердца. Это даёт кардиологу ценную информацию и позволяет подобрать лечение. Пациенты с нарушениями сердечного ритма характеризуются большим риском сердечно-сосудистых осложнений (инфаркты и инсульты). У пациентов, принимающих лекарственные препараты, влияющие на автоматизм и проводимость сердца, при помощи ислледования по Холтеру устанавливается величина интервалов ЭКГ и их изменение в течение суток.

Данные ХМ ЭКГ помогают при обследовании пациентов с ишемической болезнью сердца: в привычной для пациента обстановке, под действием стандартной ежедневной нагрузки устанавливаются эпизоды ишемии миокарда. На основании результатов корректируется схема лечения.

Исследование по Холтеру показано пациентам, перенесшим внезапную потерю сознания. В ряде случаев, даже в молодом возрасте, она может быть вызвана опасными аритмиями. Таким пациентам требуется лечение у кардиолога, поскольку нарушения ритма представляют угрозу для жизни.

У пациентов с вегетативными нарушениями (системные заболевания, полиневропатии) анализ вариабельности сердечного ритма позволяет оценить степень тяжести и течение болезни.

Подготовка к исследованию

Подготовка тела как к обычному ЭКГ исследованию. Запишите все лекарственные препараты, которые вы принимаете и передайте список врачу до установки монитора или возвращая монитор.

Ход исследования

Для проведения исследования на тело пациента наклеиваются электроды, к которым крепятся провода аппарата. Современное оборудование для исследования по Холтеру по размеру сравнимо с мобильным телефоном и не создает проблем для пациента при ношении на теле.

Источник

Структура и принципы функционирования ЭКГ и ЭЭГ мониторных систем

Общие представления о методических основах электроэнцефалографии. Элементы центральной нервной системы, участвующие в генерации электрической активности мозга. Аппаратура для электроэнцефалографических исследований. Электроды и фильтры для снятия ЭКГ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Тема: Структура и принципы функционирования ЭКГ и ЭЭГ мониторных систем

Выполнил: студент гр. МБПв-10

1) Осуществить литературный обзор структуры и принципа функционирования ЭКГ мониторных систем.

2) Осуществить литературный обзор структуры и принципа функционирования ЭЭГ мониторных систем.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ЭКГ МОНИТОРНЫХ СИСТЕМ

1.1 Мониторное наблюдение

Многие мониторы, снабженные ЭВМ, предусматривают использование большего числа датчиков, в т.ч. позволяющих получить сведения о кислотно-щелочном равновесии, содержании газов в крови и ряде других биохимических параметров. В зависимости от конкретной задачи обычно производят контроль одного-двух показателей, т.к. постоянное наблюдение за большим числом жизненно важных функций при необходимости одновременно следить за состоянием нескольких больных приводит к рассредоточению внимания врача, его быстрому утомлению и может быть причиной ошибочных действий. Так, в блоках интенсивной терапии для больных острым инфарктом миокарда, как правило, проводят только мониторный контроль ЭКГ (кардиомониторное наблюдение), поскольку наиболее внезапным и притом одним из самых частых и тяжелых осложнений этого заболевания являются острые нарушения ритма и проводимости сердца. Кардиомониторное наблюдение позволяет резко снизить, а в ряде случаев практически ликвидировать случаи смерти больных острым инфарктом миокарда от первичной фибрилляции желудочков. При отравлениях и в отделениях реанимации часто бывает необходимо мониторирование нескольких показателей одновременно, например ЭКГ, частоты дыхания, газового состава крови, кислотно-щелочного равновесия.

1.2 Основные характеристики ЭКГ

Рис. 1. Кардиограмма

Обычно на ЭКГ можно выделить 5 зубцов: P, Q, R, S, T. Иногда можно увидеть малозаметную волну U (рис. 2).

Другие методы электрокардиографии:

Применение диаграмм ЭКГ:

Показывает острое или хроническое повреждение миокарда (инфаркт миокарда, ишемия миокарда).

Может быть использована для выявления нарушений обмена калия, кальция, магния и других электролитов.

Выявление нарушений внутрисердечной проводимости (различные блокады).

Метод скрининга при ишемической болезни сердца, в том числе и при нагрузочных пробах.

Даёт понятие о физическом состоянии сердца (гипертрофия левого желудочка).

Может дать информацию о внесердечных заболеваниях, таких как тромбоэмболия лёгочной артерии.

Позволяет удалённо диагностировать острую сердечную патологию (инфаркт миокарда, ишемия миокарда) с помощью кардиофона.

Обязательно применяется при прохождении диспансеризации.

1.3 Электроды, отведения и фильтры для снятия ЭКГ

Для измерения разности потенциалов на различные участки тела накладываются электроды. Так как плохой электрический контакт между кожей и электродами создает помехи, то для обеспечения проводимости на участки кожи в местах контакта наносят токопроводящий гель. Ранее использовались марлевые салфетки, смоченные солевым раствором.

Каждая из измеряемых разностей потенциалов в электрокардиографии называется отведением.

При так называемом однополюсном отведении регистрирующий (или активный) электрод определяет разность потенциалов между точкой электрического поля, к которой он подведён, и условным электрическим нулём (например, по системе Вильсона). Однополюсные грудные отведения обозначаются буквой V. В таблице 1 указаны расположения регистрирующих электродов.

Таблица 1. Расположение регистрирующих электродов

Применяемые в современных электрокардиографах фильтры сигнала позволяют получать более высокое качество электрокардиограммы, внося при этом некоторые искажения в форму полученного сигнала. Низкочастотные фильтры 0,5-1 Гц позволяют уменьшать эффект плавающей изолинии, внося при этом искажения в форму сегмента ST. Режекторный фильтр 50-60 Гц нивелирует сетевые наводки. Антитреморный фильтр низкой частоты (35 Гц) подавляет помехи, связанные с активностью мышц.

электроэнцефалографический центральный нервный мозг

ГЛАВА 2. СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ЭЭГ МОНИТОРНЫХ СИСТЕМ

Электроэнцефалография дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей. Запись ЭЭГ широко применяется в диагностической и лечебной работе (особенно часто при эпилепсии), в анестезиологии, а также при изучении деятельности мозга, связанной с реализацией таких функций, как восприятие, память, адаптация и т. д.

2.1 Общие представления о методических основах электроэнцефалографии

Австрийский психиатр Ганс Бергер в 1928 г. впервые осуществил регистрацию электрических потенциалов головного мозга у человека, используя скальповые игольчатые электроды (Berger H., 1928, 1932). В его же работах были описаны основные ритмы ЭЭГ и их изменения при функциональных пробах и патологических изменениях в мозге. Большое влияние на развитие метода оказали публикации G.Walter (1936) о значении ЭЭГ в диагностике опухолей мозга, а также работы F.Gibbs, E.Gibbs, W.G.Lennox (1937), F.Gibbs, E.Gibbs (1952, 1964), давшие подробную электроэнцефалографическую семиотику эпилепсии.

В последующие годы работы исследователей были посвящены не только феноменологии электроэнцефалографии при различных заболеваниях и состояниях мозга, но и изучению механизмов генерации электрической активности. Существенный вклад в эту область внесен работами E.D.Adrian, B.Metthews (1934), G.Walter (1950), В.С.Русинова (1954), В.Е.Майорчик (1957), Н.П.Бехтеревой (1960), ЛА.Новиковой (1962), H.Jasper (1954).

Большое значение для понимания природы электрических колебаний головного мозга имели исследования нейрофизиологии отдельных нейронов с помощью метода микроэлектродов, выявившие те структурные субъединицы и механизмы, из которых слагается суммарная ЭЭГ (Костюк П.Г., Шаповалов А.И., 1964, Eccles J., 1964).

ЭЭГ представляет собой сложный колебательный электрический процесс, который может быть зарегистрирован при расположении электродов на мозге или на поверхности скальпа, и является результатом электрической суммации и фильтрации элементарных процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

Многочисленные исследования показывают, что электрические потенциалы отдельных нейронов головного мозга связаны тесной и достаточно точной количественной зависимостью с информационными процессами. Для того чтобы нейрон генерировал потенциал действия, передающий сообщение другим нейронам или эффекторным органам, необходимо, чтобы собственное его возбуждение достигло определенной пороговой величины.

Уровень возбуждения нейрона определяется суммой возбуждающих и тормозных воздействий, оказываемых на него в данный момент через синапсы. Если сумма возбуждающих воздействий больше суммы тормозных на величину, превышающую пороговый уровень, нейрон генерирует нервный импульс, распространяющийся затем по аксону. Описанным тормозным и возбуждающим процессам в нейроне и его отростках соответствуют определенной формы электрические потенциалы.

При внутриклеточной регистрации спайк имеет вид высокоамплитудного, короткого, быстрого положительного пика.

Характерными особенностями спайков являются их высокая амплитуда (порядка 50-125 мВ), небольшая длительность (порядка 1-2 мс), приуроченность их возникновения к достаточно строго ограниченному электрическому состоянию мембраны нейрона (критический уровень деполяризации) и относительная стабильность амплитуды спайка для данногонейрона (закон все или ничего).

Градуальные электрические реакции присущи в основном дендритам в соме нейрона и представляют собой постсинаптические потенциалы (ПСП), возникающие в ответ на приход к нейрону спайковых потенциалов по афферентным путям от других нервных клеток. В зависимости от активности возбуждающих или тормозящих синапсов соответственно различают возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) и тормозные постсинаптические потенциалы (ТПСП).

Именно процессы суммации ТПСП и ВПСП определяют уровень деполяризации нейрона и, соответственно, вероятность генерации нейроном спайка, т. е. передачи накопленной информации другим нейронам.

Как видно, оба эти процесса оказываются тесно связанными: если уровень спайковой бомбардировки, обусловленной приходом спайков по афферентным волокнам к нейрону, определяет колебания мембранного потенциала, то уровень мембранного потенциала (градуальные реакции) в свою очередь обусловливает вероятность генерации спайка данным нейроном.

Как следует из изложенного выше, спайковая активность представляет собой значительно более редкое событие, чем градуальные колебания соматодендритного потенциала. Приблизительное соотношение между временным распределением этих событий можно получить из сопоставления следующих цифр: спайки генерируются нейронами мозга со средней частотой10 в секунду; в то же время по каждому из синаптических окончаний кдендритам и соме притекает соответственно в среднем 10 синаптических воздействий за секунду. Если учесть, что на поверхности дендритов и сомы одного коркового нейрона могут оканчиваться до нескольких сотен и тысяч синапсов, то объем синаптической бомбардировки одного нейрона, а соответственно и градуальных реакций, составит несколько сотен или тысяч за секунду. Отсюда соотношение между частотой спайковой и градуальной реакции одного нейрона составляет 1-3 порядка.

Относительная редкость спайковой активности, кратковременность импульсов, приводящая к их быстрому затуханию из-за большой электрической емкости коры, определяют отсутствие значительного вклада в суммарную ЭЭГ со стороны спайковой нейронной активности.

Таким образом, электрическая активность мозга отображает градуальные колебания соматодендритных потенциалов, соответствующих ВПСП и ТПСП.

Связь ЭЭГ с элементарными электрическими процессами на уровне нейронов нелинейная. Наиболее адекватной в настоящее время представляется концепция статистического отображения активности множественных нейронных потенциалов в суммарной ЭЭГ. Она предполагает, что ЭЭГ является результатом сложной суммации электрических потенциалов многих нейронов, работающих в значительной степени независимо. Отклонения от случайного распределения событий в этой модели будут зависеть от функционального состояния мозга (сон, бодрствование) и от характера процессов, вызывающих элементарные потенциалы (спонтанная или вызванная активность). В случае значительной временной синхронизации активности нейронов, как это отмечается при некоторых функциональных состояниях мозга или при поступлении на корковые нейроны высокосинхронизированной посылки от афферентного раздражителя, будет наблюдаться значительное отклонение от случайного распределения. Это может реализоваться в повышении амплитуды суммарных потенциалов и увеличении когерентности между элементарными и суммарными процессами.

Как показано выше, электрическая активность отдельных нервных клеток отражает их функциональную активность по переработке и передаче информации. Отсюда можно сделать заключение, что суммарная ЭЭГ также в преформированном виде отражает функциональную активность, но уже не отдельных нервных клеток, а их громадных популяций, т.е., иначе говоря, функциональную активность мозга. Это положение, получившее многочисленные неоспоримые доказательства, представляется исключительно важным для анализа ЭЭГ, поскольку дает ключ к пониманию того, какие системы мозга определяют внешний вид и внутреннюю организацию ЭЭГ.

На разных уровнях ствола и в передних отделах лимбической системы имеются ядра, активация которых приводит к глобальному изменению уровня функциональной активности практически всего мозга. Среди этих систем выделяют так называемые восходящие активирующие системы, расположенные на уровне ретикулярной формации среднего и в преоптических ядрах переднего мозга, и подавляющие или тормозящие, сомногенные системы, расположенные главным образом в неспецифических таламических ядрах, в нижних отделах моста и продолговатом мозге. Общими для обеих этих систем являются ретикулярная организация их подкорковых механизмов и диффузные, двусторонние корковые проекции. Такая общая организация способствует тому, что локальная активация части неспецифической подкорковой системы, благодаря ее сетевидному строению, приводит к вовлечению в процесс всей системы и к практически одновременному распространению ее влияний на весь мозг (рис. 3).

2.2 Основные элементы центральной нервной системы, участвующие в генерации электрической активности мозга

Рис. 4. Виды потенциалов, регистрируемых в ЦНС, их временные и амплитудные соотношения

Длительность этого процесса составляет около 1 мс (рис. 4). Одно из важных свойств ПД состоит в том, что он является основным механизмом, с помощью которого аксоны нейронов несут информацию на значительные расстояния. Распространение импульса по нервным волокнам происходит следующим образом. Потенциал действия, возникающий в одном месте нервного волокна, деполяризует соседние участки и бездекрементно, за счет энергии клетки, распространяется по нервному волокну. Согласно теории распространения нервных импульсов, эта распространяющаяся деполяризация локальных токов является основным фактором, ответственным за распространение нервных импульсов (Brazier, 1979). У человека длина аксона может достигать одного метра. Такая длина аксона позволяет передавать информацию на значительные расстояния.

На дистальном конце аксон делится на многочисленные ветви, которые оканчиваются синапсами. Мембранный потенциал, генерируемый на дендритах, распространяется пассивно в сому клетки, где происходит суммация разрядов от других нейронов и контролируются нейронные разряды, инициирующиеся в аксоне.

Рис. 5. Представление возбужденного нервного волокна и нервного центра как электрического диполя с линиями поля в объемном проводнике; конструкция трехфазной характеристики потенциала в зависимости от относительного расположения источника по отношению к отводящему электроду

Основные элементы ЦНС, дающие вклад в генерацию ЭЭГ и ВП:

А. Схематическое изображение процессов от генерации до отведения скальпового вызванного потенциала.

Б. Ответ одного нейрона в Tractus opticus после электрического раздражения Chiasma opticum. Для сравнения: в верхнем правом углу изображен спонтанный ответ.

В. Ответ этого же нейрона на вспышку света (последовательность разрядов ПД).

Г. Связь гистограммы нейронной активности с потенциалами ЭЭГ.

В настоящее время признано, что электрическая активность мозга, регистрируемая на скальпе в виде ЭЭГ и ВП, обусловлена в основном синхронным возникновением большого числа микрогенераторов под воздействием синаптических процессов на мембране нейронов и пассивным затеканием внеклеточных токов в области регистрации. Эта активность является небольшим, но существенным отражением электрических процессов собственно в мозге и связана со строением головы человека (Гутман, 1980; Nunes, 1981; Жадин, 1984). Мозг окружен четырьмя основными слоями ткани, существенно отличающимися по электропроводности и влияющими на измерение потенциалов: спинномозговая жидкость (СМЖ), твердая мозговая оболочка, кость черепа и кожа скальпа (рис. 7).

Такая электропроводящая структура существенно уменьшает плотность токов, текущих в скальпе. Кроме того, она сглаживает пространственные вариации плотности токов, то есть локальные неоднородности токов, вызванных активностью в ЦНС, находят небольшое отражение на поверхности скальпа, где картина потенциалов содержит сравнительно мало высокочастотных деталей (Гутман, 1980).

Существенным фактом является также то, что картина поверхностных потенциалов (рис. 8) оказывается более «размазанной», чем определяющие эту картину распределения внутримозговых потенциалов (Baumgartner, 1993).

3.3 Аппаратура для электроэнцефалографических исследований

Из изложенного выше следует, что ЭЭГ представляет собой процесс, обусловленный активностью огромного числа генераторов, и, в соответствии с этим, создаваемое ими поле представляется весьма неоднородным по всему пространству мозга и меняющимся во времени. В связи с этим между двумя точками мозга, а также между мозгом и удаленными от него тканями организма возникают переменные разности потенциалов, регистрация которых и составляет задачу электроэнцефалографии. В клинической электроэнцефалографии ЭЭГ отводится с помощью электродов, расположенных на интактных покровах головы и в некоторых экстракраниальных точках. При такой системе регистрации потенциалы, генерируемые мозгом, существенно искажаются вследствие влияния покровов мозга и особенностей ориентации электрических полей при различном взаимном расположении отводящих электродов. Эти изменения отчасти обусловлены суммацией, усреднением и ослаблением потенциалов за счет шунтирующих свойств сред, окружающих мозг.

ЭЭГ, отведенная скальповыми электродами, в 10-15 раз ниже по сравнению с ЭЭГ, отведенной от коры. Высокочастотные составляющие при прохождении через покровы мозга ослабляются значительно сильнее, чем медленные компоненты (Воронцов Д.С., 1961). Кроме того, помимо амплитудных и частотных искажений, различия в ориентации отводящих электродов вызывают также изменения фазы регистрируемой активности. Все эти факторы необходимо иметь в виду при записи и интерпретации ЭЭГ. Разность электрических потенциалов на поверхности интактных покровов головы имеет относительно небольшую амплитуду, в норме не превышающую 100-150 мкВ. Для регистрации таких слабых потенциалов используют усилители с большим коэффициентом усиления (порядка 20 000- 100 000). Учитывая, что регистрацию ЭЭГ практически всегда производят в помещениях, снабженных устройствами передачи и эксплуатации промышленного переменного тока, создающими мощные электромагнитные поля, применяют дифференциальные усилители. Они обладают усилительными свойствами только в отношении разностного напряжения на двух входах и нейтрализуют синфазное напряжение, в одинаковой мере действующее на оба входа. Учитывая, что голова представляет собой объемный проводник, ее поверхность практически эквипотенциальна в отношении источника помех, действующих извне. Таким образом, помеха прикладывается ко входам усилителя в виде синфазного напряжения.

Количественной характеристикой этой особенности дифференциального усилителя является коэффициент подавления синфазных помех (коэффициент режекции), который определяется как отношение величины синфазного сигнала на входе к его величине на выходе.

В современных электроэнцефалографах коэффициент режекции достигает 100 000. Использование таких усилителей позволяет проводить регистрацию ЭЭГ в большинстве больничных помещений при условии, что поблизости не работают какие-либо мощные электротехнические устройства типа распределительных трансформаторов, рентгеновской аппаратуры, физиотерапевтических устройств.

В тех случаях, когда невозможно избежать соседства мощных источников помех, используют экранированные камеры. Наилучшим способом экранирования является обшивка стен камеры, в которой располагается обследуемый, листами металла, сваренными между собой, с последующим автономным заземлением с помощью провода, припаянного к экрану и вторым концом соединенного с металлической массой, зарытой в землю до уровня контакта с грунтовыми водами.

Современные электроэнцефалографы представляют собой многоканальные регистрирующие устройства, объединяющие от 8 до 24 и более идентичных усилительно-регистрирующих блоков (каналов), позволяющих таким образом регистрировать одномоментно электрическую активность от соответствующего числа пар электродов, установленных на голове обследуемого.

В зависимости от того, в каком виде регистрируется и представляется для анализа электроэнцефалографисту ЭЭГ, электроэнцефалографы подразделяются на традиционные бумажные (перьевые) и более современные безбумажные.

В первых ЭЭГ после усиления подается на катушки электромагнитных или термопишущих гальванометров и пишется непосредственно на бумажную ленту.

Электроэнцефалографы второго типа преобразуют ЭЭГ в цифровую форму и вводят ее в компьютер, на экране которого и отображается непрерывный процесс регистрации ЭЭГ, одновременно записываемой в память компьютера.

Бумажнопишущие электроэнцефалографы обладают преимуществом простоты эксплуатации и несколько дешевле при приобретении. Безбумажные обладают преимуществом цифровой регистрации со всеми вытекающими отсюда удобствами записи, архивирования и вторичной компьютерной обработки.

Мостовой электрод представляет собой металлический стержень, закрепленный в держателе. Нижний конец стержня, контактирующий с кожей головы, покрыт гигроскопическим материалом, который перед установкой смачивают изотоническим раствором хлорида натрия. Электрод крепят с помощью резинового жгута таким образом, что контактный нижний конец металлического стержня прижимается к коже головы. К противоположному концу стержня подсоединяют отводящий провод с помощью стандартного зажима или разъема. Преимуществом таких электродов являются быстрота и простота их подсоединения, отсутствие необходимости использовать специальную электродную пасту, поскольку гигроскопический контактный материал долго удерживает и постепенно выделяет на поверхность кожи изотонический раствор хлорида натрия. Использование электродов этого типа предпочтительно при обследовании контактных больных, способных находиться сидя или полулежа.

При регистрации ЭЭГ для контроля наркоза и состояния центральной нервной системы во время хирургических операций допустимо отведение потенциалов с помощью игольчатых электродов, вкалываемых в покровы головы. После отведения электрические потенциалы подаются на входы усилительно-регистрирующих устройств. Входная коробка электроэнцефалографа содержит 20-40 и более пронумерованных контактных гнезд, с помощью которых к электроэнцефалографу может быть подсоединено соответствующее количество электродов. Помимо этого, на коробке имеется гнездо нейтрального электрода, соединенного с приборной землей усилителя и поэтому обозначаемого знаком заземления или соответствующим буквенным символом, например «Gnd» или «N». Соответственно электрод, установленный на теле обследуемого и подсоединяемый к этому гнезду, называется электродом заземления. Он служит для выравнивания потенциалов тела пациента и усилителя. Чем ниже подэлектродный импеданс нейтрального электрода, тем лучше выровнены потенциалы и, соответственно, меньшее синфазное напряжение помехи будет приложено на дифференциальные входы. Не следует путать этот электрод с заземлением прибора.

3.4 Отведение и запись ЭКГ

Перед проведением записи ЭЭГ производят проверку работы электроэнцефалографа и его калибровку. Для этого переключатель режима работы ставят в положение «калибровка», включают двигатель лентопротяжного механизма и перья гальванометров и из калибровочного устройства на входы усилителей подают калибровочный сигнал. При правильной регулировке дифференциального усилителя, верхней полосе пропускания выше 100 Гц и постоянной времени 0,3 с калибровочные сигналы положительной и отрицательной полярности имеют абсолютно симметричную форму и одинаковые амплитуды. Калибровочный сигнал имеет скачкообразный подъем и экспоненциальный спад, скорость которого определяется выбранной постоянной времени. При верхней частоте пропускания ниже 100 Гц вершина калибровочного сигнала из заостренной становится несколько закругленной, причем закругленность тем больше, чем ниже верхняя полоса пропускания усилителя (рис. 6). Понятно, что такие же изменения будут претерпевать и собственно электроэнцефалографические колебания. Используя повторную подачу калибровочного сигнала, производят подгонку уровня усиления по всем каналам.

Рис. 6. Регистрация калибровочного прямоугольного сигнала при разных значениях фильтров низких и высоких частот

Верхние три канала имеют одинаковую полосу пропускания в отношении низких частот; постоянная времени составляет 0,3 с. Нижние три канала имеют одинаковую верхнюю полосу пропускания, ограниченную 75 Гц. 1 и 4 каналы соответствуют нормальному режиму регистрации ЭЭГ.

3.5 Общие методические принципы исследования

Для получения правильной информации при электроэнцефалографическом исследовании необходимо соблюдение некоторых общих правил. Поскольку, как уже указывалось, ЭЭГ отображает уровень функциональной активности мозга и весьма чувствительна к изменениям уровня внимания, эмоциональному состоянию, воздействию внешних факторов, пациент во время исследования должен находиться в свето- и звукоизолированном помещении. Предпочтительным является положение обследуемого полулежа в удобном кресле, мышцы расслаблены. Голова покоится на специальном подголовнике. Необходимость расслабления, помимо обеспечения максимального покоя обследуемого, определяется тем, что напряжение мышц, особенно головы и шеи, сопровождается появлением артефактов ЭМГ в записи. Глаза пациента во время исследования должны быть закрыты, так как при этом наблюдается наибольшая выраженность нормального альфа-ритма на ЭЭГ, а также некоторых патологических феноменов у больных. Кроме того, при открытых глазах обследуемые, как правило, двигают глазными яблоками и совершают мигательные движения, что сопровождается появлением на ЭЭГ глазодвигательных артефактов. Перед проведением исследования больному объясняют его суть, говорят о его безвредности и безболезненности, излагают общий порядок процедуры и указывают ее приблизительную продолжительность. Для нанесения световых и звуковых раздражений используют фото- и фоностимуляторы. Для фотостимуляции обычно используют короткие (порядка 150 мкс) вспышки света, близкого по спектру к белому, достаточно высокой интенсивности (0,1-0,6 Дж). Некоторые системы фотостимуляторов позволяют изменять интенсивность вспышек света, что, естественно, является дополнительным удобством. Помимо одиночных вспышек света, фотостимуляторы позволяют предъявить по желанию серии одинаковых вспышек желаемой частоты и продолжительности.

3.6 Основные принципы анализа ЭЭГ

Анализ ЭЭГ не представляет собой выделенной во времени процедуры, а совершается по существу уже в процессе записи. Анализ ЭЭГ во время записи необходим для контроля за ее качеством, а также для выработки стратегии исследования в зависимости от получаемой информации. Данные анализа ЭЭГ в процессе записи определяют необходимость и возможность проведения тех или иных функциональных проб, а также их продолжительность и интенсивность. Таким образом, выделение анализа ЭЭГ в отдельный параграф определяется не обособленностью этой процедуры, а спецификой задач, которые при этом решаются.

Анализ ЭЭГ складывается из трех взаимосвязанных компонентов:

1. Оценка качества записи и дифференциация артефактов от собственно электроэнцефалографических феноменов.

2. Частотная и амплитудная характеристика ЭЭГ, выделение характерных графоэлементов на ЭЭГ (феномены острая волна, спайк, спайк-волна и др.), определение пространственного и временного распределения этих феноменов на ЭЭГ, оценка наличия и характера переходных явлений на ЭЭГ, таких как вспышки, разряды, периоды и др., а также определение локализации источников различного типа потенциалов в мозге.

3. Физиологическая и патофизиологическая интерпретация данных и формулирование диагностического заключения.

Причины появления этих помех следующие:

1. Наличие мощных источников электромагнитных полей сетевого тока, таких как распределительные трансформаторные станции, рентгеноаппаратура, физиотерапевтическая аппаратура и др., при отсутствии соответствующей экранировки помещения лаборатории.

2. Отсутствие заземления электроэнцефалографической аппаратуры и оборудования (электроэнцефалографа, стимулятора, металлического кресла или кровати, на которых располагается обследуемый, и др.).

3. Плохой контакт между отводящим электродом и телом больного или между заземляющим электродом и телом больного, а также между этими электродами и входной коробкой электроэнцефалографа.

Для выделения на ЭЭГ значимых признаков ее подвергают анализу. Как для всякого колебательного процесса, основными понятиями, на которые опирается характеристика ЭЭГ, являются частота, амплитуда и фаза.

Частота определяется количеством колебаний в секунду, ее записывают соответствующим числом и выражают в герцах (Гц). Поскольку ЭЭГ представляет собой вероятностный процесс, на каждом участке записи встречаются, строго говоря, волны различных частот, поэтому в заключение приводят среднюю частоту оцениваемой активности. Обычно берут 4-5 отрезков ЭЭГ длительностью 1 с и сосчитывают количество волн на каждом из них. Средняя из полученных данных будет характеризовать частоту соответствующей активности на ЭЭГ

Рис. 8. Монофазный спайк (1), двухфазное колебание (2), трехфазное (3), полифазное (4)

Под понятием «ритм» на ЭЭГ подразумевается определенный тип электрической активности, соответствующий некоторому определенному состоянию мозга и связанный с определенными церебральными механизмами. Соответственно при описании ритма указывается его частота, типичная для определенного состояния и области мозга, амплитуда и некоторые характерные черты его изменений во времени при изменениях функциональной активности мозга.

В связи с этим представляется целесообразным при описании основных ритмов ЭЭГ связывать их с некоторыми состояниями человека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электроэнцефалография применяется при всех неврологических, психических и речевых расстройствах. По данным ЭЭГ можно изучить цикл «сон и бодрствование», установить сторону поражения, расположение очага поражения, оценить эффективность проводимого лечения, наблюдать за динамикой реабилитационного процесса. Большое значение ЭЭГ имеет при исследовании больных с эпилепсией, поскольку лишь на электроэнцефалограмме можно выявить эпилептическую активность головного мозга.

Записанная кривая, отражающая характер биотоков мозга, называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Электроэнцефалограмма отражает суммарную активность большого количества клеток мозга и состоит из многих компонентов. Анализ электроэнцефалограммы позволяет выявить на ней волны, различные по форме, постоянству, периодам колебаний и амплитуде (вольтажу).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов Г. А. Преходящие нарушения мозгового кровообращения. Л. Медицина, 1974.с. 168.

2. Бехтерева Н. П., Камбарова Д. К., Поздеев В. К. Устойчивое паталогическое состояние при болезнях головного мозга. Л. Медицина, 1978.с. 240.

3.Боева Е. М. Очерки по патофизиологии закрытой травмы мозга. М. Медицина, 1968.

4. Болдырева Г. Н. Роль диэнцефальных структур в организации электрической активности мозга человека. В кн. Электрофизиологическое исследование стационарной активности мозга. М. Наука, 1983.с. 222-223.

5. Болдырева Г. Н., Брагина Н. Н., Доброхотова К. А., Вихерт Т. М. Отражение в ЭЭГ человека очагового поражения таламоподбугровой области. В кн. Основные проблемы электрофизиологии головного мозга. М. Наука, 1974.с. 246-261.

6. Бронзов И. А., Болдырев А. И. Электроэнцефалографические показатели у больных с висцеральным ревматизмом и пароксизмами ревматического генеза. В кн. Всероссийская конференция по проблеме эпилепсии М. 1964.с. 93-94

7. Бреже М. Электрофизиологическое изучение зрительного бугра и гиппокампа у человека. Физиологический журнал СССР, 1967, т. 63, N 9, с. 1026-1033.

8. Вейн А. М. Лекции по неврологии неспецифических систем мозга М. 1974.

9. Вейн А. М., Соловьева А. Д., Колосова О. А. Вегето-сосудистая дистония М. Медицина, 1981, с. 316.

10.Верищагин Н. В. Патология вертебробазилярной системы и нарушения мозгового кровообращения М. Медицина, 1980, с. 308.

Источник