Електроенцефалография

Електроенцефалографията (ЕЕГ) е запис на електрически вълни, характеризиращи се с определен ритъм. При анализа на ЕЕГ се обръща внимание на базалния ритъм, симетрията на електрическата активност на мозъка, пиковата активност и реакцията на функционални тестове. Диагнозата се поставя, като се взема предвид клиничната картина. Първата човешка ЕЕГ е записана от немския психиатър Ханс Бергер през 1929 г.

Електроенцефалографията е метод за изследване на мозъка чрез записване на разликата в електрическите потенциали, възникващи по време на жизнените му функции. Записващите електроди се поставят в определени области на главата, така че всички основни части на мозъка да бъдат представени в записа. Полученият запис - електроенцефалограма (ЕЕГ) - е общата електрическа активност на много милиони неврони, представена главно от потенциалите на дендритите и телата на нервните клетки: възбуждащи и инхибиторни постсинаптични потенциали и частично от акционните потенциали на телата и аксоните на невроните. По този начин ЕЕГ отразява функционалната активност на мозъка. Наличието на редовен ритъм върху ЕЕГ показва, че невроните синхронизират своята активност. Обикновено тази синхронизация се определя главно от ритмичната активност на пейсмейкърите (пейсмейкърите) на неспецифичните ядра на таламуса и техните таламокортикални проекции.

Тъй като нивото на функционална активност се определя от неспецифични медианни структури (ретикуларна формация на мозъчния ствол и предния мозък), същите тези системи определят ритъма, външния вид, общата организация и динамиката на ЕЕГ. Симетричната и дифузна организация на връзките на неспецифичните медианни структури с кората определя двустранната симетрия и относителната хомогенност на ЕЕГ за целия мозък.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Целта на електроенцефалографията

Основната цел на използването на електроенцефалография в клиничната психиатрия е да се идентифицират или изключат признаци на органично мозъчно увреждане (епилепсия, мозъчни тумори и травми, мозъчно-съдови и метаболитни нарушения, невродегенеративни заболявания) за диференциална диагноза и изясняване на естеството на клиничните симптоми. В биологичната психиатрия ЕЕГ се използва широко за обективна оценка на функционалното състояние на определени структури и системи на мозъка, за изучаване на неврофизиологичните механизми на психичните разстройства, както и ефектите на психотропните лекарства.

Показания за електроенцефалография

• Диференциална диагностика на невроинфекции с обемни лезии на централната нервна система.
• Оценка на тежестта на увреждането на ЦНС при невроинфекции и инфекциозни енцефалопатии.
• Изясняване на локализацията на патологичния процес при енцефалит.

Подготовка за електроенцефалографско изследване

Преди изследването пациентът трябва да се въздържа от пиене на напитки, съдържащи кофеин, прием на сънотворни и успокоителни. 24-48 часа преди електроенцефалографията (ЕЕГ) пациентът спира приема на антиконвулсанти, транквиланти, барбитурати и други успокоителни.

Техника на изследване с електроенцефалография

Преди прегледа пациентът е информиран за ЕЕГ метода и неговата безболезненост, защото емоционалното състояние влияе значително върху резултатите от изследването. ЕЕГ се извършва сутрин преди хранене в легнало положение или полулегнало на стол в отпуснато състояние.

Електродите на скалпа се поставят в съответствие с Международната схема.

Първо, със затворени очи на пациента се записва фонова (базална) ЕЕГ, след което се прави запис на фона на различни функционални тестове (активация - отваряне на очите, фотостимулация и хипервентилация). Фотостимулацията се извършва с помощта на стробоскопичен светлинен източник, мигащ с честота 1-25 в секунда. По време на хипервентилационния тест пациентът се моли да диша бързо и дълбоко в продължение на 3 минути. Функционалните тестове могат да разкрият патологична активност, която не се открива в друга ситуация (включително фокус на гърчова активност) и да провокират припадък у пациента, което е възможно дори след изследването, така че е необходимо да се обърне специално внимание на пациента, при когото се откриват определени форми на патологична активност.

Положение на електродите

За да се оцени функционалното състояние на основните сензорни, двигателни и асоциативни зони на мозъчната кора и техните подкоркови проекции с помощта на ЕЕГ, върху скалпа се инсталира значителен брой електроди (обикновено от 16 до 21).

За да се осигури възможност за сравняване на ЕЕГ при различни пациенти, електродите се поставят съгласно стандартната международна система 10-20%. В този случай, мостът на носа, тилната издатина и външните слухови канали служат като референтни точки за инсталиране на електродите. Дължината на надлъжния полуокръжност между моста на носа и тилната издатина, както и напречният полуокръжност между външните слухови канали се разделят в съотношение 10%, 20%, 20%, 20%, 20%, 10%. Електродите се инсталират в пресечните точки на меридианите, прокарани през тези точки. Фронтално-полярните електроди (Fр 1, Fрz и Fр2) се инсталират най-близо до челото (на разстояние 10% от моста на носа), а след това (след 20% от дължината на полуокръжността) - фронталните (FЗ, Fz и F4) и предно-темпоралните (F7 и F8). след това - централни (C3, Cz и C4) и темпорални (T3 и T4), след това - париетални (P3, Pz и P4), задни темпорални (T5 и T6) и тилни (01, Oz и 02) електроди, съответно.

Нечетните числа означават електроди, разположени в лявото полукълбо, четните числа означават електроди, разположени в дясното полукълбо, а z-индексът означава електроди, разположени по средната линия. Референтните електроди на ушните миди са обозначени като A1 и A2, а на мамиларните израстъци като M1 и M2.

Обикновено електродите за ЕЕГ запис са метални дискове с контактен прът и пластмасов корпус (мостови електроди) или вдлъбнати „чашки“ с диаметър около 1 см със специално покритие от сребърен хлорид (Ag-AgCI), за да се предотврати тяхната поляризация.

За да се намали съпротивлението между електрода и кожата на пациента, върху дисковите електроди се поставят специални тампони, напоени с разтвор на NaCl (1-5%). Чашковидните електроди се пълнят с проводим гел. Косата под електродите се разделя, а кожата се обезмаслява с алкохол. Електродите се закрепват към главата с помощта на каска, изработена от ластици или специални лепила, и се свързват с входното устройство на електроенцефалографа с помощта на тънки гъвкави проводници.

В момента са разработени специални каски-шапки, изработени от еластична тъкан, в които електродите са монтирани по системата 10-20%, а проводниците от тях под формата на тънък многожилен кабел са свързани към електроенцефалографа с помощта на многоконтактен конектор, което опростява и ускорява процеса на инсталиране на електроди.

Регистрация на електрическата активност на мозъка

Амплитудата на ЕЕГ потенциалите обикновено не надвишава 100 μV, следователно оборудването за запис на ЕЕГ включва мощни усилватели, както и лентови и отхвърлящи филтри за изолиране на нискоамплитудни трептения на мозъчни биопотенциали на фона на различни физически и физиологични смущения - артефакти. Освен това, електроенцефалографските инсталации съдържат устройства за фото- и фоностимулация (по-рядко за видео- и електрическа стимулация), които се използват при изучаване на така наречената „евокирана активност“ на мозъка (евокирани потенциали), а съвременните ЕЕГ комплекси включват и компютърни средства за анализ и визуално графично показване (топографско картографиране) на различни ЕЕГ параметри, както и видео системи за наблюдение на пациента.

Функционално натоварване

В много случаи функционалните натоварвания се използват за идентифициране на скрити нарушения на мозъчната активност.

Видове функционални натоварвания:

• ритмична фотостимулация с различни честоти на светлинни проблясъци (включително синхронизирани с ЕЕГ вълни);
• фоностимулация (тонове, щраквания);
• хипервентилация;
• лишаване от сън;
• непрекъснато записване на ЕЕГ и други физиологични параметри по време на сън (полисомнография) или през целия ден (ЕЕГ мониторинг);
• ЕЕГ запис по време на изпълнение на различни перцептивно-когнитивни задачи;
• фармакологични тестове.

Противопоказания за електроенцефалография

• Нарушение на жизненоважни функции.
• Конвулсивно състояние.
• Психомоторна възбуда.

[ 5 ], [ 6 ]

Интерпретация на резултатите от електроенцефалографията

Основните ритми, които се идентифицират на ЕЕГ, включват α, β, δ, θ-ритмове.

• α-Ритъм - основният кортикален ритъм на ЕЕГ-покой (с честота 8-12 Hz) се записва, когато пациентът е буден и със затворени очи. Той е най-силно изразен в окципитално-теменните области, има редовен характер и изчезва при наличие на аферентни стимули.
• β-ритъмът (13-30 Hz) обикновено се свързва с тревожност, депресия, употреба на успокоителни и се регистрира най-добре във фронталната област.
• θ-ритъмът с честота 4-7 Hz и амплитуда 25-35 μV е нормален компонент на ЕЕГ при възрастни и доминира в детска възраст. При възрастни θ-осцилациите обикновено се регистрират в състояние на естествен сън.
• δ-ритъмът с честота 0,5-3 Hz и различна амплитуда обикновено се регистрира в състояние на естествен сън, в будно състояние се открива само с малка амплитуда и в малки количества (не повече от 15%) с наличие на α-ритъм в 50%. δ-трептенията, надвишаващи амплитудата от 40 μV и заемащи повече от 15% от общото време, се считат за патологични. Появата на 5-ритъма показва предимно признаци на нарушение на функционалното състояние на мозъка. При пациенти с вътречерепни лезии на ЕЕГ се откриват бавни вълни над съответната област. Развитието на енцефалопатия (чернодробна) причинява промени в ЕЕГ, чиято тежест е пропорционална на степента на нарушение на съзнанието, под формата на генерализирана дифузна бавновълнова електрическа активност. Крайният израз на патологичната електрическа активност на мозъка е липсата на каквито и да е трептения (права линия), което показва мозъчна смърт. Ако се установи мозъчна смърт, човек трябва да е готов да окаже морална подкрепа на близките на пациента.

Визуален анализ на ЕЕГ

Информативните параметри за оценка на функционалното състояние на мозъка, както при визуален, така и при компютърен анализ на ЕЕГ, включват амплитудно-честотните и пространствените характеристики на биоелектричната активност на мозъка.

Индикатори за визуален анализ на ЕЕГ:

• амплитуда;
• средна честота;
• индекс - време, заето от определен ритъм (в %);
• степента на обобщаване на основните ритмични и фазови компоненти на ЕЕГ;
• локализация на фокуса - най-голям израз по амплитуда и индекс на основните ритмични и фазови компоненти на ЕЕГ.

Алфа ритъм

При стандартни условия на запис (състояние на неподвижно, спокойно будно състояние със затворени очи), ЕЕГ на здрав човек е набор от ритмични компоненти, които се различават по честота, амплитуда, кортикална топография и функционална реактивност.

Основният компонент на ЕЕГ при стандартни условия е α-ритъмът [регулярна ритмична активност с квазисинусоидални вълни с честота 8-13 Hz и характерни амплитудни модулации (α-вретена)], максимално представен в задните (тилни и париетални) отвеждания. Потискането на α-ритъма се случва при отваряне и движения на очите, зрителна стимулация и реакция на ориентиране.

В α-честотния диапазон (8-13 Hz) се разграничават още няколко вида α-подобна ритмична активност, които се откриват по-рядко от окципиталния α-ритъм.

• μ-Ритъм (роландичен, централен, дъгообразен ритъм) е сензомоторни аналог на окципиталния α-ритъм, който се регистрира предимно в централните отвеждания (над централния или роландичния сулкус). Понякога има специфична дъгообразна вълнова форма. Потискането на ритъма се случва при тактилна и проприоцептивна стимулация, както и при реално или въображаемо движение.
• κ-ритъмът (вълните на Кенеди) се регистрира в темпоралните отвеждания. Той се появява в ситуация на високо зрително внимание с потискане на окципиталния α-ритъм.

Други ритми. Съществуват също θ- (4-8 Hz), σ- (0,5-4 Hz), β- (над 14 Hz) и γ- (над 40 Hz) ритми, както и редица други ритмични и апериодични (фазови) ЕЕГ компоненти.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Фактори, влияещи върху резултата

По време на процеса на регистрация се отбелязват моменти от двигателната активност на пациента, тъй като това се отразява в ЕЕГ и може да е причина за неправилното му тълкуване.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Електроенцефалограма в психичната патология

ЕЕГ отклоненията от нормата при психични разстройства, като правило, нямат изразена нозологична специфичност (с изключение на епилепсията ) и най-често се свеждат до няколко основни типа.

Основните видове ЕЕГ промени при психични разстройства: забавяне и десинхронизация на ЕЕГ, сплескване и нарушаване на нормалната пространствена структура на ЕЕГ, поява на „патологични“ вълнови форми.

• Забавяне на ЕЕГ - намаляване на честотата и/или потискане на α-ритъма и повишено съдържание на θ- и σ-активност (например при деменция на възрастни хора, в области с нарушено мозъчно кръвообращение или при мозъчни тумори).
• Десинхронизацията на ЕЕГ се проявява като потискане на α-ритъма и повишаване на съдържанието на β-активност (например при арахноидит, повишено вътречерепно налягане, мигрена, мозъчно-съдови нарушения: церебрална атеросклероза, стеноза на мозъчните артерии).
• „Сплескването“ на ЕЕГ включва общо потискане на амплитудата на ЕЕГ и намалено съдържание на високочестотна активност [например при атрофични процеси, с разширяване на субарахноидалните пространства (външна хидроцефалия), върху повърхностно разположен мозъчен тумор или в областта на субдурален хематом].
• Нарушаване на нормалната пространствена структура на ЕЕГ. Например, груба междуполусферична асиметрия на ЕЕГ при локални кортикални тумори; изглаждане на междузоналните разлики в ЕЕГ поради потискане на тилния α-ритъм при тревожни разстройства или с генерализация на α-честотната активност поради почти еднаква експресия на α- и μ-ритмове, което често се открива при депресия; изместване на фокуса на β-активността от предните към задните отвеждания при вертебробазиларна недостатъчност.
• Появата на „патологични“ вълнови форми (предимно остри вълни, пикове, комплекси с висока амплитуда [например пик-вълната при епилепсия)! Понякога такава „епилептиформна“ ЕЕГ активност липсва в конвенционалните повърхностни отвеждания, но може да бъде записана от назофарингеален електрод, който се вкарва през носа до основата на черепа. Това позволява да се идентифицира дълбока епилептична активност.

Трябва да се отбележи, че изброените характеристики на промените във визуално определените и количествените характеристики на ЕЕГ при различни невропсихиатрични заболявания се отнасят главно до κ-фонова ЕЕГ, записана при стандартни условия на ЕЕГ регистрация. Този тип ЕЕГ изследване е възможно за повечето пациенти.

Интерпретацията на ЕЕГ аномалиите обикновено се дава по отношение на намалено функционално състояние на мозъчната кора, дефицит в кортикалното инхибиране, повишена възбудимост на структурите на мозъчния ствол, кортикално-мозъчно-стволово дразнене, наличие на ЕЕГ признаци за намален гърчов праг с посочване (ако е възможно) на локализацията на тези аномалии или източника на патологична активност (в кортикалните области и/или в подкорковите ядра (дълбок преден мозък, лимбични, диенцефални или долни структури на мозъчния ствол)).

Тази интерпретация се основава главно на данни за ЕЕГ промените в цикъла сън-бодърстване, на отражението в ЕЕГ картината на установени локални органични мозъчни лезии и нарушения на мозъчния кръвоток в неврологичната и неврохирургичната клиника, на резултатите от множество неврофизиологични и психофизиологични изследвания (включително данни за връзката на ЕЕГ с нивото на будност и внимание, с ефекта на стресовите фактори, с хипоксията и др.) и на богат емпиричен опит в клиничната електроенцефалография.

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ]

Усложнения

При провеждане на функционални тестове може да възникне припадък, който трябва да бъде записан и да сте готови да окажете първа помощ на пациента.

Използването на различни функционални тестове със сигурност повишава информативността на ЕЕГ изследването, но увеличава времето, необходимо за записване и анализ на ЕЕГ, води до умора на пациента и може да бъде свързано с риск от провокиране на гърчове (например при хипервентилация или ритмична фотостимулация). В тази връзка не винаги е възможно тези методи да се използват при пациенти с епилепсия, възрастни хора или малки деца.

[ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ]

Алтернативни методи

[ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ]

Спектрален анализ

Основният метод за автоматичен компютърен анализ на ЕЕГ е спектралният анализ, базиран на преобразуването на Фурие - представяне на нативния ЕЕГ модел като набор от синусоидални трептения, които се различават по честота и амплитуда.

Основни изходни параметри на спектралния анализ:

• средна амплитуда;
• средни и модални (най-често срещани) честоти на ЕЕГ ритми;
• спектрална мощност на ЕЕГ ритмите (интегрален показател, съответстващ на площта под ЕЕГ кривата и зависещ както от амплитудата, така и от индекса на съответния ритъм).

Спектралният анализ на ЕЕГ обикновено се извършва върху кратки (2-4 секунди) фрагменти от записа (епохи на анализ). Осредняването на мощностните спектри на ЕЕГ за няколко десетки отделни епохи с изчисляване на статистическия параметър (спектрална плътност) дава представа за най-характерния ЕЕГ модел за даден пациент.

Чрез сравняване на мощностните спектри (или спектралната плътност; в различни отвеждания се получава индекс на кохерентност на ЕЕГ, който отразява сходството на биопотенциалните трептения в различни области на мозъчната кора. Този индекс има определена диагностична стойност. По този начин, повишена кохерентност в α-честотната лента (особено при десинхронизация на ЕЕГ) се открива при активно съвместно участие на съответните области на мозъчната кора в извършваната дейност. Напротив, повишената кохерентност в 5-ритъмната лента отразява намалено функционално състояние на мозъка (например при повърхностно разположени тумори).

Периодометричен анализ

По-рядко се използва периодометричният анализ (периоден анализ или амплитудно-интервален анализ), когато се измерват периодите между характерните точки на ЕЕГ вълните (вълнови пикове или пресичания на нулевата линия) и амплитудите на вълновите пикове (пикове).

Периодният анализ на ЕЕГ ни позволява да определим средните и екстремните стойности на амплитудата на ЕЕГ вълните, средните периоди на вълните и тяхната дисперсия, както и точно (чрез сумата от всички периоди на вълните в даден честотен диапазон) да измерим индекса на ЕЕГ ритмите.

В сравнение с Фурие анализа, периодичният анализ на ЕЕГ е по-устойчив на смущения, тъй като резултатите му зависят в много по-малка степен от приноса на единични артефакти с висока амплитуда (например смущения от движенията на пациента). Той обаче се използва по-рядко от спектралния анализ, по-специално защото не са разработени стандартни критерии за праговете за откриване на пиковете на ЕЕГ вълните.

Други нелинейни методи за ЕЕГ анализ

Описани са и други нелинейни методи за ЕЕГ анализ, базирани например на изчисляване на вероятността за поява на последователни ЕЕГ вълни, принадлежащи към различни честотни диапазони, или на определяне на времевите зависимости между някои характерни ЕЕГ фрагменти |ЕЕГ модели (например, α-ритъмни вретена)| в различни отвеждания. Въпреки че експерименталните изследвания показват информативността на резултатите от подобни видове ЕЕГ анализ по отношение на диагностиката на някои функционални състояния на мозъка, тези методи практически не се използват в диагностичната практика.

Количествената електроенцефалография позволява по-точно, отколкото визуалният анализ на ЕЕГ, да се определи локализацията на огнищата на патологична активност при епилепсия и различни неврологични и съдови заболявания, да се идентифицират нарушения на амплитудно-честотните характеристики и пространствената организация на ЕЕГ при редица психични разстройства, да се оцени количествено ефектът от терапията (включително психофармакотерапията) върху функционалното състояние на мозъка, както и да се извърши автоматична диагностика на някои нарушения и/или функционални състояния на здрав човек чрез сравняване на индивидуална ЕЕГ с бази данни с нормативни ЕЕГ данни (възрастова норма, различни видове патология и др.). Всички тези предимства позволяват значително да се намали времето за изготвяне на заключение въз основа на резултатите от ЕЕГ изследването, увеличавайки вероятността за идентифициране на ЕЕГ отклонения от нормата.

Резултатите от количествения ЕЕГ анализ могат да бъдат предоставени както в дигитален вид (като таблици за последващ статистически анализ), така и като визуална цветна „карта“, която може лесно да се сравнява с резултатите от компютърна томография, магнитно-резонансна томография (MRI) и позитронно-емисионна томография (PET), както и с локални оценки на мозъчния кръвоток и данни от невропсихологични тестове. По този начин могат да се сравняват директно структурните и функционалните нарушения на мозъчната активност.

Важна стъпка в развитието на количествената ЕЕГ беше създаването на софтуер за определяне на интрацеребралната локализация на еквивалентни диполни източници на ЕЕГ компонентите с най-висока амплитуда (например епилептиформна активност). Най-новото постижение в тази област е разработването на програми, които комбинират ЯМР и ЕЕГ карти на мозъка на пациента, като се отчитат индивидуалната форма на черепа и топографията на мозъчните структури.

При интерпретиране на резултатите от визуален анализ или ЕЕГ картиране е необходимо да се вземат предвид възрастово обусловените (както еволюционни, така и инволюционни) промени в амплитудно-честотните параметри и пространствената организация на ЕЕГ, както и промените в ЕЕГ на фона на прием на лекарства, които естествено се случват при пациентите във връзка с лечението. Поради тази причина ЕЕГ записът обикновено се извършва преди началото или след временно прекратяване на лечението.

Полисомнография

Електрофизиологичното изследване на съня, или полисомнография, е една от областите на количествената ЕЕГ.

Целта на метода е обективно да се оцени продължителността и качеството на нощния сън, да се идентифицират нарушения в структурата на съня [по-специално продължителността и латентния период на различните фази на съня, особено фазата на бързото движение на очите], сърдечно-съдови (нарушения на сърдечния ритъм и проводимостта) и дихателни (апнея) нарушения по време на сън.

Методология на изследването

Физиологични параметри на съня (нощ или ден):

• ЕЕГ в едно или две отвеждания (най-често C3 или C4);
• данни от електроокулограма;
• данни от електромиография;
• честота и дълбочина на дишането;
• обща двигателна активност на пациента.

Всички тези показатели са необходими за идентифициране на фазите на съня съгласно общоприетите стандартни критерии. Бавновълновите фази на съня се определят от наличието на сънни вретена и σ-активност в ЕЕГ, а фазата на съня с бързи движения на очите се определя от десинхронизация на ЕЕГ, появата на бързи движения на очите и дълбоко понижаване на мускулния тонус.

Освен това често се записват електрокардиограма (ЕКГ), кръвно налягане, температура на кожата и сатурация на кръвта с кислород (с помощта на ушен фотооксигемометър). Всички тези показатели ни позволяват да оценим вегетативните нарушения по време на сън.

Интерпретация на резултатите

Скъсяването на латентността на фазата на съня с бързи движения на очите (по-малко от 70 минути) и ранното (в 4-5 часа сутринта) събуждане са установени биологични признаци на депресивни и маниакални състояния. В тази връзка, полисомиографията позволява да се диференцира депресия и депресивна псевдодеменция при пациенти в напреднала възраст. Освен това, този метод обективно разкрива безсъние, нарколепсия, сомнамбулизъм, както и кошмари, панически атаки, апнея и епилептични припадъци, които се появяват по време на сън.