Казалось бы, в регистрации электрической активности головного мозга все должно быть предельно просто. ЭЭГ-отведение представляет собой совокупность двух электродов - активного и пассивного (или референтного), с помощью которых производится измерение разности потенциалов между двумя точками на голове пациента. ЭЭГ-кривая представляет собой график изменения этой разности потенциалов во времени. Монтаж ЭЭГ - совокупность всех ЭЭГ-отведений, регистрируемых в ходе обследования.
Однако, как выясняется, здесь кроется несколько "ловушек", обусловленных как терминологией, так и большим разнообразием различных типов референтных электродов и монтажей регистрации ЭЭГ.
Мне поступает много вопросов типа: "Чем отличается пассивный электрод в биполярном монтаже от референтного?", или "Какой референтный электрод в монтаже Source Derivation (Лапласовский монтаж)?".
На эти и другие вопросы я постараюсь ответить в этом материале.
Что такое ЭЭГ-отведение?
Начнем с азов. Так как важно понимать базовые принципы регистрации электрической активности головного мозга, чтобы приблизиться к ответам на поставленные вопросы.
Дифференциальный усилитель электрического сигнала, лежащий в основе современных ЭЭГ-регистраторов, имеет два входных сигнала и один общий вход (GND или земля).
Следует отметить, что контакт заземления не имеет ничего общего с электрическим заземлением питающей сети. Этот вход усилителя используется для подавления синфазной помехи от питающей сети (50 или 60 Гц в зависимости от региона) с помощью контура обратной связи.
Таким образом, для регистрации всего одного ЭЭГ-отведения потребуется наложить минимум три электрода: активный, пассивный (или референтный) и GND (общий или земля). При этом ЭЭГ-регистратор будет записывать разность потенциалов между активным и пассивным электродом, усиливать его, освобождать от синфазной наводки с помощью GND-входа и контура обратной связи, оцифровывать и передавать в компьютер для отображения и обработки.
А теперь, внимание, вопрос: "Сколько электродов необходимо наложить для регистрации двух ЭЭГ-отведений?" Здесь как раз тот случай, когда один плюс один не равно два. Казалось бы, если для одного ЭЭГ-отведения нужно три электрода, то для двух потребуется шесть. Но нет. Если для второго отведения использовать тот же самый пассивный и GND электроды, что и для первого отведения, то нам понадобится дополнительно наложить только один активный электрод. То есть для регистрации двух ЭЭГ-отведений минимум необходимо наложить четыре электрода. Таким образом в общем случае для регистрации N ЭЭГ-отведений потребуется наложить N+2 электродов. В этом случае для всех ЭЭГ-отведений будет использоваться один общий пассивный (референтный) электрод (Ref) и общий электрод GND. Такой монтаж называют референциальным или монополярным. Общий референтный электрод в этом случае желательно расположить на голове обследуемого на центральной линии, например, в точке Cz или FPz. В России часто в качестве общего референта используется два электрода A1 и A2 (на мочках ушей) или M1, M2 (на мастоидах (сосцевидных отростках)). В таком случае все ЭЭГ-отведения левого полушария регистрируются относительно левого уха, а правого полушария - относительно правого уха. Такой тип референтного электрода называется ипсилатеральный ушной. Если все ЭЭГ-отведения левого полушария регистрируются относительно правого уха, а отведения правого полушария - относительно левого уха, то тип референтного электрода называется контрлатеральным ушным. Иногда ушные референтные электроды объединяют в один, в таклм случае референт называют объединенный ушной электрод.
Примечание: В некоторых современных ЭЭГ-регистраторах в последнее время начали применять усилители с потенциальным входом. В этих усилителях референтный вход объединен с GND, и измерение разности потенциалов производится между активным и "общим" (GND) электродом.
Что такое аппаратный и программный референтные электроды?
Итак, выше мы рассмотрели, какие типы физических (или аппаратных) референтных электродов существуют:
- Ref - единый референтный электрод для всех отведений монтажа.
- CZ - вертексный референтный электрод.
- A1, A2 - ушные электроды: ипси- или контрлатеральные (иногда вместо ушных используют электроды на сосцевидных отростках М1, М2).
- AA - объединенных ушной электрод (объединение происходит внутри ЭЭГ-регистратора при выборе данного типа референтного электрода в настройках программы).
Относительно этих аппаратных (физических) референтных электродов и производится реальное измерение электрической активности головного мозга под всеми активными ЭЭГ-электродами всех отведений монтажа.
Однако, для отображения ЭЭГ-кривых на экране монитора в разных монтажах кроме аппаратных были введены в обиход и так называемые программные или расчетные референтные электроды. Вот их список:
- AV - усредненный электрод. Сигналы со всех электродов усредняется и используется вместо сигнала с референтного электрода для расчета всех отведений монтажа.
- AV1 или AV2 - усредненный по полушарию электрод. В качестве сигнала референтного электрода используется результат программного усреднения сигнала со всех электродов левого (AV1) или правого (AV2) полушария.
- SD - отведение от источника (Лапласовский референт). В качестве сигнала референтного электрода используется результат программного усреднения сигналов соседних электродов. Такое представление позволяет лучше отобразить локальные очаги биоэлектрической активности.
Таким образом, имеем физические (Ref, CZ, A1, A2, AA) и программные (AV, AV1, AV2, SD) референтные электроды. Уже есть возможность запутаться.
А теперь, внимание, вопрос: "Как регистрируется электрическая активность головного мозга, если в монтаже выбран программный референтный электрод, например AV или SD?"
Ответ: измерение электрической активности всегда производится относительно текущего установленного физического (аппаратного) референтного электрода. Да, да, независимо от выбранного программного референта для регистрации разности потенциалов между электродами нам по-прежнему необходим физический референтный электрод.
ВАЖНО: Электрическая активность головного мозга всегда физически регистрируется, как разность потенциалов между активным и пассивным (физическим референтным) электродом, а на экране компьютера на ЭЭГ-кривых она может быть пересчитана относительно выбранного программного референта, например, AV или SD.
То есть физически мы регистрируем ЭЭГ-сигнал относительно, например, ушных референтных электродов, а просматривать его можем с программным референтным электродов SD.
Что такое биполярное ЭЭГ-отведение?
Надеюсь, теперь с монополярными монтажами и их референтными электродами все понятно. Плавно переходим к биполярным отведениям и монтажам. В биполярном монтаже, в отличие от монополярного (референциального) каждое отведение имеет свой собственный активный и пассивный электрод. Получается, что разность потенциалов в биполярном ЭЭГ-отведении измеряется между этими электродами. Правильно?
Нет, не правильно!
В действительности все современные ЭЭГ-регистраторы независимо от выбранного референта и монтажа записывают ЭЭГ-сигнал относительно общего референтного электрода (в монополярном монтаже), а уже потом, в программе, при просмотре ЭЭГ-кривых эти данные пересчитываются для отображения в биполярном монтаже.
Например, чтобы отобразить на экране монитора ЭЭГ-кривую Fp1-F3 физически регистрируются ЭЭГ-отведения Fp1-A1 и F3-A1, а затем рассчитывается их разность, что эквивалентно измерению разности потенциалов между электродами Fp1 и F3.
Для отображения ЭЭГ-кривой Fp1-F7 представленного монтажа "Double Banana" будет проведена запись сигнала с ЭЭГ-отведений Fp1-A1 и F7-A1 и вычислена их разность. То есть обследование реально записывается в монополярном монтаже, а потом ЭЭГ-сигналы пересчитываются в биполярный монтаж. Таким образом переключать монтаж можно в любое время, как при записи, так и при просмотре обследования. Изменение программного референта и монтажа будет влиять только на программные расчеты при отрисовке ЭЭГ-кривых на экране монитора.
Однако, многие ЭЭГ-специалисты по-прежнему уверены, что в биполярном монтаже запись ЭЭГ-сигнала производится относительно пассивного электрода каждого отведения (как разность потенциалов между активным и пассивным электродами). Почему же возникла такая путаница и недопонимание? Дело в том, что старые чернильнопишущие электроэнцефалографы действительно имели физические переключатели для коммутации всех ЭЭГ-каналов в произвольные монтажи. С помощью этих переключателей можно было скоммутировать как монополярные, так и биполярные монтажи. Причем, действительно биполярные, когда каждое отведение представляло собой изолированный биполярный канал со своим собственным пассивным электродом. Но при переходе на цифровые компьютерные электроэнцефалографы физические переключатели исчезли. Их с успехом заменили математически расчеты, ведь они действительно эквивалентны реальным измерениям. Но, как память об исчезнувших коммутаторах, нам необходимо помнить, что даже при установке биполярного монтажа при записи ЭЭГ в современных ЭЭГ-регистраторах нам необходимо наложить физический референтный электрод.
Чем отличается пассивный электрод в биполярном монтаже от референтного электрода?
Я надеюсь, что внимательный читатель, дойдя до окончания моего повествования, самостоятельно может ответить на этот вопрос.
Референтный электрод в биполярном монтаже всегда один (или два в случае ушных референтов) - это общий физический референт, относительно которого производятся все измерения электрической активности головного мозга. Пассивный электрод у каждого биполярного отведения свой, но это всего лишь расчетный электрод, а на самом деле каждое биполярное отведения представляет собой разность двух монополярных.
Заключение
Я надеюсь, что мне удалось пролить свет на "загадки" референтного электрода в ЭЭГ-монтажах. Если у вас остались вопросы, пожалуйста, задавайте их в комментариях, буду рад ответить.
