Электроэцнефалография (ЭЭГ)- доступный метод регистрации биоэлектрической активности головного мозга, с помощью которого можно проводить оценку его функционального состояния. В различных состояниях обследуемого и при различных отклонениях от нормы головной мозг во время работы генерирует специфическую электрическую активность. Только научившись различать ЭЭГ, характерную для различных состояний, можно преуспеть в диагностике разных неврологических и психиатрических заболеваний.
Такие характерные типы электрической активности на ЭЭГ называют паттернами. В данном материале рассмотрим наиболее известные паттерны ЭЭГ.
Ритмы ЭЭГ
Начнем с основ. Биоэлектрическая активность головного мозга содержит колебания различной частоты. Весь спектр частот принято разделять на так называемые ритмы:
Альфа-ритм - волны частотой от 8-ми до 14 Гц. Такая электрическая активность характерна для здорового взрослого человека в состоянии спокойного бодрствования. Наиболее выражен данный ритм в затылочных отведениях.
Тета-ритм - медленные волны частотой 4-8 Гц. Могут регистрироваться у детей, в состоянии сна. У взрослого в состоянии бодрствования могут свидетельствовать о патологической активности головного мозга.
Дельта-ритм - еще более медленные волны частотой 0.5 - 4 Гц. У взрослого человека такой ритм может наблюдаться в состоянии глубокого сна. В состоянии бодрствования может свидетельствовать о патологической активности головного мозга. У детей младшего возраста может считаться вариантом нормы.
Бета-ритм - выделяют низкочастотный бета ритм частотой 14-20 Гц и высокочастотный бета ритм 20-35 Гц. Волны такой частоты у здорового человека генерируются при умственном напряжении, при решении математических или логических задач.
Гамма-ритм - волны в диапазоне от 30 Гц до 120—170 Гц, а по данным некоторых авторов — до 500 Гц. Амплитуда очень низка — ниже 10 мкВ и обратно пропорциональна частоте. В случае если амплитуда гамма-ритма выше 15 мкВ, то ЭЭГ рассматривается как патологическая.
Мю-ритм - по частоте частично пересекается с альфа-ритмом, находится в диапазоне 8-13 Гц и регистрируется над моторной зоной головного мозга. При совершении движений конечностями наблюдается уменьшение амплитуды мю-ритма над моторной зоной.
Более подробно о возрастных нормах и ритмах работы мозга человека написано в данном материале.
Наличие или отсутствие тех или иных ритмов на ЭЭГ в определенном состоянии у обследуемого могут свидетельствовать о норме или нарушениях в работе головного мозга.
Амплитуда ЭЭГ
Вторым важным показателем при оценке паттернов ЭЭГ является амплитуда ЭЭГ. Совокупность частоты и амплитуды колебаний дают полную картину электрической активности головного мозга. Амплитуду ЭЭГ обычно измеряют одним из двух способов:
- от пика до пика - в этом случае за амплитуду волны принимают полный ее размах от одного пика до другого. Такое измерение в настоящее время применяется в большинстве случаев.
- от изолинии до пика - при таком измерении за амплитуду колебания принимается отклонение от изолинии. При этом абсолютное значение амплитуды будет вдвое меньше, чем в первом случае (от пика до пика). К тому же данный метод подсчета амплитуд может давать искаженную информацию при медленно-волновых наводках и артефактах, при "плывущей" изолинии. Данный метод измерения амплитуды в настоящее время практически не используется.
ЭЭГ-паттерны
Паттерн ЭЭГ – это целостная картина биоэлектрической активности по всем исследуемым областям мозга, отражающая особенности распределения различных компонентов ЭЭГ. Ритмы головного мозга – являются базовыми паттернами нормальной ЭЭГ. Паттерн является качественной характеристикой ЭЭГ, отражающей функциональное состояние головного мозга.
Различают:
- неэпилептиформная активность на ЭЭГ;
- паттерны ЭЭГ при необычных функциональных состояниях мозга.
Система описания ЭЭГ-паттернов была предложена Е.А. Жирмунской в 1984 г. и до сих пор является основой для визуальной и словесной оценки ЭЭГ.
Изучение функционального состояния ЦНС и его устойчивых сдвигов при патологии имеет большое практическое значение. Различают паттерны ЭЭГ, соответствующие состоянию бодрствования, отдельным стадиям сна, при необычных функциональных состояниях мозга и др. Каждое из них является результатом сложнейших нейродинамических перестроек мозга как целостной системы, зачастую при определяющей роли разных регуляторных (стволовых, диэнцефальных, лимбических) структур головного мозга (Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Добронравова И.С., 2000).
Реакция активации
В норме ЭЭГ с хорошей синхронизацией электрической активности, отчетливо выраженным альфа-ритмом, доминирующим в затылочно-теменных отделах, определяется в строго определенных условиях: исследуемый находится в состоянии покоя, сидя или лежа, с закрытыми глазами в темноте, при отсутствии раздражений, т.е. находится в состоянии расслабленного бодрствования. Это состояние способствует созданию оптимальных условий для возникновения синхронной активности мозга.
Всякое усиление или ослабление внешних или внутренних раздражений изменяет это состояние и меняет картину ЭЭГ. Особенность реакции ЭЭГ на новое раздражение – одновременная десинхронизация биопотенциалов во всех отделах коры головного мозга. Всякое внешнее раздражение, примененное впервые, вызывает картину десинхронизации с депрессией альфа-ритма и выявлением частых колебаний.
Одним из ярких примеров реакции десинхронизации является проба с открыванием глаз:
При открывании глаз мозг получает много информации и начинает ее обрабатывать, что на ЭЭГ выражается в подавление альфа-ритма и появлению более высокочастотной активности.
Невротические паттерны ЭЭГ
Усиление внешних раздражений, особенно чрезмерное эмоциональное напряжение, вызывает на ЭЭГ нарушение синхронной активности, усиление частых колебаний при их низкой амплитуде, исчезновение альфа-ритма, усиление тета-активности. Увеличение тета-ритма при прослушивании определенных мелодий связывают с ростом немотивированной агрессивности. Изменения показателей ЭЭГ, вызванные изменением эмоционального состояния, зависят от индивидуальных особенностей функциональных систем человека. Существуют представления о разнонаправленной динамике мощности альфа-ритма при разных эмоциях: усиление при агрессии и радости и ослабление при тревоге и печали. Выявлена связь между личностной тревожностью и спектральной мощностью альфа-ритма в ситуации моделирования тревоги: у тревожных людей мощность спектра альфа-ритма увеличивается больше, чем у спокойных. Описано усиление мощности бета-ритма при нарастании состояния стресса или мысленном воспроизведении положительных эмоций по сравнению с отрицательными эмоциями. Индикатором эмоционального возбуждения считается тета-ритм. Этот ритм рассматривается как показатель состояния психофизиологической напряженности или эмоционального возбуждения человека.
ЭЭГ паттерны сна
Уровень функциональной активности человека характеризуется циклом «бодрствование-сон». Снижение уровня внешних раздражений может вызвать дремоту, а дальнейшее снижение уровня функциональной активности приводит к засыпанию. ЭЭГ-картина сна не однородна. Сон человека имеет правильную циклическую организацию. На протяжении ночного сна можно наблюдать разные электрографические картины в зависимости от глубины сна. По характеру биоэлектрической активности сон подразделяется на несколько стадий. Условно выделяются две стадии, принципиально различные по характеру биоэлектрической активности: стадия медленного и быстрого сна. Стадия медленного ста подразделяется на 3 фазы в зависимости от глубины сна.
Характерным для всех стадий медленного сна является усиление медленноволновой (тета- и дельта-диапазона).
- Первая стадия характеризуется появлением низкоамплитудных медленных тета- и дельта-волн.
- Во второй стадии появляются так называемые сонные веретена, которые выражены учащенным альфа-ритмом (12-14-20 Гц). К сонным веретенам постепенно добавляются К-комплексы (высокоамплитудные дельта-колебания).
- Третья стадия медленного сна - глубокий сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). Эту стадию также называют «дельта-сон». В это время человека разбудить очень сложно; возникают 80% сновидений, именно на этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары, однако человек почти ничего из этого не помнит.
Первые три медленноволновые стадии сна в норме занимают 75-80% всего периода сна. Предполагается, что медленный сон связан с восстановлением энергозатрат.
Стадия быстрого, или парадоксального, сна (REM-сон) характеризуется преобладанием частых колебаний невысокой амплитуды, подобно ЭЭГ при активном бодрствовании. Для этой стадии сна характерны движения глазных яблок и полное расслабление мускулатуры. Завершенным циклом считается отрезок сна, при котором происходит последовательная смена стадий медленноволнового сна быстрым. В среднем отмечается 4-6 таких циклов за ночь продолжительностью около 1,5 ч каждый.
Интересно, что во время сна или даже засыпания наиболее часто проявляются патологические изменения на ЭЭГ. именно поэтому во время проведения продолженного ЭЭГ-видеомониторинга обычно стараются записать процесс засыпания.
ЭЭГ-паттерны критических состояний
При лечении в палатах интенсивной терапии нет никаких других доступных инструментов для оценки центральной нервной системы пациента кроме ЭЭГ. С помощью ЭЭГ можно предотвратить развитие эпилептического статуса и своевременно купировать бессудорожные приступы. Также ЭЭГ позволяет прогнозировать исход лечения.
Альфа-кома
ЭЭГ пациента в коме или ступоре с преобладанием активности альфа-диапазона. ЭЭГ у пациентов в ступоре или коме могут выглядеть как ЭЭГ «бодрствования» и имеют следующие причины:
- очаговое поражение на понтомезэнцефальном уровне, вызывающее нарушение сознания без поражения механизмов генерации основных ЭЭГ ритмов, в некоторых случаях с сохранной реакцией на фотостимуляцию. Подобный паттерн может регистрироваться также у пациентов с «locked-in» синдромом с сохранным сознанием.
- выраженная аноксическая энцефалопатия с отсутствием реакции на сенсорные стимулы.
- лекарственная интоксикация.
Интерпретация: Альфа-кома всегда имеет неблагоприятный прогноз, за исключением случаев лекарственной интоксикации.
Бета-кома
ЭЭГ с доминирующей бета-активностью амплитудой более 30 мкВ у пациентов в состоянии ступора или комы.
Интерпретация: бета-кома или бета-ступор чаще всего вызваны интоксикацией и поэтому обычно имеют обратимый характер.
Тета-кома
ЭЭГ у пациентов в состоянии ступора или комы с доминирующей тета-активностью и амплитудой более 30 мкВ.
Интерпретация: регистрируется у пациентов в коме или ступоре, которые вызваны выраженной диффузной энцефалопатией. Прогноз зависит от основного процесса, и потенциально обратим.
Дельта-кома
ЭЭГ у пациентов в состоянии ступора или комы с преобладанием нерегулярной высокоамплитудной дельта-активности.
Интерпретация: дельта-кома это паттерн ЭЭГ у пациентов, причиной коматозного (ступорозного) состояния которых является выраженная диффузная энцефалопатия. Вероятно, в генезе нерегулярных дельта-колебаний главную роль играет корковая деафферентация. Прогноз в значительной степени зависит от основного процесса. Потенциально обратимое состояние.
Ритм бреши
У пациентов с черепно-мозговой травмой, с переломом черепа, а также после трепанации может наблюдаться ритм бреши на ЭЭГ:
Периодические паттерны
К ним относятся паттерны «вспышка-ослабление», «вспышка-подавление». Данный паттерн отражает прогредиентный распад механизмов генерации биоритмики головного мозга в терминальную фазу церебральной недостаточности.
Паттерн не обладает нозоспецифичностью.
Паттерн «Вспышка-ослабление» состоит из чередования периодов (длительностью > 0,5 с), отличающихся по амплитуде более чем
в 2 раза.
Паттерн «Вспышка-подавление» состоит из чередования периодов активности средней или высокой амплитуды длительностью более 0,5 с (вспышка) и периодов глубокой депрессии (амплитуда потенциалов
не более 10 мкВ).
В следующем коротком видеоролике представлено обсуждение ЭЭГ-паттерна вспышка-подавление (Баранова Е.А., Синкин М.В.):
Электроцеребральная инактивность (биоэлектрическое молчание)
Паттерн ЭЭГ с амплитудой, не превышающей 2 мкВ при записи скальповыми электродами в референтных отведениях (межэлектродное расстояние не менее 7 см, импеданс не более 10 кОм). Должны выполняться следующие требования:
- запись от, как минимум, 8 скальповых электродов (с ушными референтами).
- проверка работоспособности аппаратуры (например, калибровка, тестирование на артефакты прикосновения).
- соответствующее усиление сигналов (уровень шумов не более 2 мкВ).
- снижение нижних фильтров (до 0.3 Гц), высокие фильтры не менее 30 Гц.
- документация ЭКГ, дыхания и двигательных артефактов.
- длительность записи не менее 30 минут.
- должна отсутствовать ЭЭГ-активность в ответ на сильные соматосенсорные, слуховые и зрительные стимулы.
Интерпретация: ни один пациент с документированной электроцеребральной инактивностью не выжил, если использовались следующие критерии:
- удовлетворялись критерии клинической смерти мозга на протяжении минимум 6 часов.
- кома не была вызвана передозировкой седативных препаратов.
- температура тела была выше 35 градусов.
- у пациента не было гипотензивного эпизода непосредственно перед записью.
Эти рекомендации относятся ко взрослым и могут быть неадекватными для детей, особенно младенческого возраста.
Кроме регистрации ЭЭГ для определения биоэлектрического молчания, как правило, проводят также регистрацию вызванных потенциалов мозга на вспышки света, звук, боль.
Оборудование для ЭЭГ в ПИТ
К регистраторам ЭЭГ, работающим в палатах интенсивной терапии предъявляются особые требования по безопасности и шумозащищенности. Российский производитель медицинской техники, компания Нейрософт, предлагает решение для ЭЭГ в ПИТ.
Этот комплекс специально разработан для проведения ЭЭГ-видеомониторинга в палатах интенсивной терапии. Мобильная стойка-телега с регулируемой высотой столешницы и надежными тормозами позволяет разместить систему у постели пациента. Система позволяет проводить регистрацию до 39 ЭЭГ-каналов с синхронным видеомониторингом. В программе предусмотрен автоматический поиск пароксизмальной активности и тревожные оповещения на заданный адрес электронной почты.
ЭЭГ-паттерны в неонатологии
В неонатальных палатах интенсивной терапии для мониторинга церебральной функции также применяется ЭЭГ-видеомониторинг. В отличие от взрослых пациентов, у младенцев ЭЭГ регистрируют с меньшего количества электродов, а для быстрого анализа паттернов ЭЭГ применяют тренд амплитудно-интегрированной ЭЭГ.
Ниже представлены примеры и параметры основных паттернов аЭЭГ согласно международным классификациям:
Более подробно оценка паттернов аЭЭГ описана в клинических рекомендациях:
Эпилептические паттерны на ЭЭГ
Наиболее отчетливо различимы на ЭЭГ так называемые эпилептиформные проявления: спайки, острые волны, комплексы "спайк-медленная волна", множественные спайки. Данная пароксизмальная активность может быть латерализованной (сосредоточена только в некоторых участках головного мозга), так и генерализованной (распространяющейся по всей поверхности головного мозга).
Ниже представлено несколько примеров эпилептических паттернов на ЭЭГ.
Трехфазные волны
Трехфазные волны представляют собой позитивные высокоамплитудные резкие колебания более 70 микровольт. Положительной волне обычно предшествует медленная негативная волна. Как правило, первая негативная волна имеет более высокую амплитуду, чем вторая.
В данном видео от журнального клуба Асклин и Ru-YES разобраны механизмы возникновения и клинические примеры трехфазных волн:
Трехфазные волны обычно возникают вследствие энцефалопатии токсической и/или метаболической природы (однако не ограничиваются этими причинами), вызывающими измененное состояние сознания. Графоэлемент имеет три фазы с выраженным высокоамплитудным, положительно направленным отклонением, дважды чередующимся с первоначально низкоамплитудным негативно направленным отклонением и последующим более медленным поверхностно-негативным потенциалом. Трехфазные волны регистрируются в виде билатеральных вспышек или пробегов частотой 1—2 Гц часто с доминированием в передних областях и убывающим градиентом от передних к задним отведениям. Однако в некоторых случаях они могут иметь преобладание в задних отведениях или смешенное преобладание. Возможна реакция на открывание глаз и даже на введение бензодиазепиновых препаратов. Если трехфазные волны возникают в виде длительных пробегов, их может быть трудно отличить от бессудорожного эпилептического статуса.
Видео
В данном видео представлена запись лекции о физиологических паттернах ЭЭГ. Лектор Троицкий Алексей Анатольевич, эпилептолог, руководитель лаборатории ВЭМ Центра эпилептологии и неврологии им. А.А. Казаряна, член российского подразделения ILAE, экспертного совета по хирургическому лечению эпилепсии РПЭЛ и ассоциации клинических нейрофизиологов (АСКЛИН):
Заключение
Анализ ЭЭГ, диагностика эпилепсии и других заболеваний, подготовка заключения ЭЭГ-обследования, прогнозирование исходов лечения становятся легче при умелом распознавании паттернов ЭЭГ. Для того, чтобы проще различать паттерны на ЭЭГ изданы различные памятки и атласы ЭЭГ-паттернов. Часть из них вы найдете в следующем разделе "Полезные материалы".