Регистрация вызванных потенциалов

Кроме этих обязательных элементов всякой электроэнцефалографической установки, в современный комплекс входят дополнительные элементы, роль которых весьма значительна. К ним относятся звукоизолирующая экранированная камера, оборудованное место для размещения объекта исследования, коммутационное устройство, анализирующая аппаратура, полиграфические приставки.

Электроды служат для контакта с объектом, от которого непосредственно или через промежуточные ткани осуществляется отведение потенциалов. Они должны иметь минимальное сопротивление, не окисляться (что особенно важно для вживляемых электродов), а при регистрации очень медленных потенциалов, частотой менее 0.5/сек., и не поляризоваться. Размеры электродов и их устройство определяются объектом регистрации и задачами исследования.

Электроды представляют собой одно из важнейших звеньев, осуществляющих контакт между испытуемым и регистрирующей аппаратурой, поэтому хорошая техника наложения электродов совершенно необходима для хорошего качества записи. Так как значительная часть времени, проводимого испытуемым в лаборатории, тратится на наложение электродов, желательно применять методы, позволяющие быстро осуществлять эту процедуру, но вместе с тем необходимо, чтобы методы наложения были надежными. Основное требование — обеспечить плотный контакт с низким сопротивлением (5 кОм или меньше) между двумя неполяризующимися электродами. Кроме регистрирующих электродов, требуется электрод для заземления испытуемого. Существует несколько видов электродов: металлические диски, игольчатые электроды, вводимые подкожно, подушечки из абсорбирующего вещества, например войлока. Метод наложения зависит от типа электродов. Электродная паста вводится через это отверстие шприцем с тупой иглой после того, как электрод приклеен к коже с помощью квадратного кусочка марли, пропитанного коллодием. Коллодий может удерживать электрод в течение нескольких часов, причем можно, не сдвигая его, дополнительно вводить электродную пасту.

Выбор места расположения регистрирующих электродов на голове произволен, хотя некоторые исследователи накладывают их в соответствии с международной системой 10—20, принятой в электроэнцефалографии.

Когда число накладываемых электродов невелико, их местоположение зависит от модальности стимула. Применяют два способа отведения: биполярный, когда оба электрода являются активными и последовательно связаны друг с другом, и монополярный, когда один из двух электродов — активный, а другой — индифферентный. С теоретической точки зрения предпочтительнее монополярный способ, но он связан, с определенными трудностями. Индифферентные электроды лучше всего помещать на мочке уха (на одной или на обеих), на сосцевидном отростке, спинке носа, подбородке и скуле.

В связи с необходимостью длительного контакта обычно используют дискообразные электроэнцефалографические электроды из серебра, покрытые слоем, хлорированного серебра, которые фиксируют на скальпе коллодием.

Соединительные провода должны осуществлять исключительно передаточную роль и не должны вносить каких-либо помех, что обеспечивается их надежной изоляцией, малым сопротивлением и хорошей экранировкой от электромагнитных и электростатических полей.

Коммутационное устройство служит для переключения электродов на разные каналы и входы усилителей. В современных многоканальных электроэнцефалографах коммутаторы входят в комплекс приборов, образующих такого рода установку, и либо монтируются на корпусе электроэнцефалографа, либо выносятся в виде специальной приставки. К коммутационному устройству относятся панель с гнездами для подключения электродов и многополюсные переключатели для коммутации. Главное требование здесь — это хорошие контакты и надежная изоляция всех линий.

Усилители обеспечивают усиление входного сигнала до нужной величины в заданном диапазоне частот и с достаточно низким уровнем шума. Для длиннолатентных ВП параметры усилителей аналогичны электроэнцефалографическим. Для коротколатентных, более высокочастотных и низкоамплитудных ВП, требуется гораздо больший коэффициент усиления и широкая полоса пропускания частот.

Чувствительность — это характеристика всего тракта усиления, включая собственно усилитель и регистратор сигнала. В современных усилителях ВП эта величина достигает 1 мкВ/мм и меньше, что связано с малыми величинами сигнала ВП. Чувствительность усилителя ограничена его собственными шумами. Существенной особенностью этого показателя является то, в какой полосе частот обеспечивается эта величина.

Полоса частот регулируется как снизу, так и сверху. Снизу полоса частот регулируется изменением постоянной времени усилителя. В стандартных ЭЭГ-усилителях используется постоянная времени со значениями 1; 0,3; 0,1 и 0,05с, что соответствует пропусканию низкочастотных сигналов: 0,16; 0,5; 1,5 и 2 Гц. В усилителях для регистрации ВП могут использоваться и меньшие постоянные времени, кривая калибровочного сигнала для которых носит более дифференцированный вид, что соответствует ограничению полосы частот снизу до 5, 10, 20 и даже 100 Гц.

Сверху полоса частот регулируется достаточно широко при выделении как длиннолатентных, так и коротколатентных сигналов ВП. Обычно ограничение частотной полосы составляет для длиннолатентных ВП 100 Гц, для коротколатентных ВП 1−3 КГц.

Для вырезания сетевой помехи частотой 50 Гц применяется специальный фильтр, называемый «фильтр-пробка». Количественной характеристикой фильтра является коэффициент режекции (отношение коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания к коэффициенту передачи на частоте режекции), выражаемый в дБ. 100-кратнос подавление соответствует 40 дБ.

Перевод аналогового сигнала в цифровую форму производится с помощью АЦП, характеристики которого должны быть такими, чтобы максимально хорошо передать форму сигнала. На передачу сигнала и его отображение на дисплее влияют следующие факторы:

Временная дискретизация по одному каналу для длиннолатентных ВП с максимальной частотой до 100 Гц интервал дискретизации равен ½F= 1/200=5 мс, т. е. достаточная частота дискретизации — 200 Гц на канал, но это теоретически. Практически спектр сигнала не может быть ограничен строго 100 Гц.

Динамический диапазон АЦП определяется как отношение максимально возможного сигнала к минимальному сигналу, который может быть различим на уровне шума квантования. Эта величина приблизительно равна числу квантов АЦП. Устаревшие системы используют 8-разрядные АЦП, при этом число квантов 256 =28. Современные системы используют 12-ти или даже 16-ти разрядные АЦП с количеством квантов 4096 и 65 536 соответственно. Число каналов АЦП для ВП не превышает 2−4, в отдельных методиках применяют 16 и более.

Последовательное усреднение с синхронизацией по предъявляемому стимулу проводится по формуле 1. Каждое усреднение воспроизводится на экране компьютера, на котором можно наблюдать улучшение отношения сигнал/шум по мере выделения ответов. После окончательного выделения результаты усреднения сбрасываются в дополнительную буферную память. Данные из буферной памяти можно использовать для дальнейшего исследования.

Раздражающие устройства (стимулятор) служат для включения и выключения раздражителей, действующих на объект исследования. Они состоят из источников раздражения (звукогенератора, питания электрической лампы, импульсного генератора для раздражения током и т. п.), прерывателя (автоматического или с ручным управлением) и датчика раздражения. Кроме того, сюда часто вводятся различные приспособления для ликвидации электрических помех (наводок), возникающих при включении раздражителя (особенно при раздражении электрическим током). Без этих приспособлений помехи будут поступать на входы усилителей и далее на осциллограф, искажая или делая полностью невозможной запись ЭЭГ.

Звукоизолирующая экранированная камера служит для устранения всех посторонних влияний на объект в виде переменных и не поддающихся учету в эксперименте внешних раздражителей (света, шумов, звуков, вибрации, запахов и др.), а также для ограждения от электромагнитных помех, главным образом от электрической сети в лабораторном помещении, создающих наводку в цепи отведения биопотенциалов.

Оборудованное место для размещения объекта исследования может быть самой различной конструкции в зависимости от рода объекта. Может быть кресло или кушетка со специальным подголовником.

Анализирующая аппаратура служит для выделения автоматическим путем определенных параметров ЭЭГ (частот, амплитуд, фазных соотношений и др.) из общей картины колебаний электрических потенциалов мозга и записи их в виде отдельных кривых либо на той же самой ленте осциллографа вместе с ЭЭГ, либо на ленте соответствующего прибора.

Полиграфические приставки позволяют записывать одновременно с ЭЭГ различные другие показатели деятельности организма (электрокардиограмму, дыхание, кровяное давление, кожно-гальванический рефлекс и т. п.). В простейшем случае для этого используется часть каналов электроэнцефалографической установки. Гораздо лучше, однако, если в одном блоке с электроэнцефалографом вмонтированы специальные дополнительные каналы и запись производится на той же ленте. В других случаях — это самостоятельная установка, синхронно работающая с электроэнцефалографом. В полиграфическую установку входит регистрирующая аппаратура с усилителями, а также датчики, преобразующие механические, химические, тепловые и другие процессы, совершающиеся в организме, в соответствующие электрические колебания, которые могут быть записаны наряду с ЭЭГ. Все эти процессы должны регистрироваться по возможности в момент их свершения, чтобы соответствующие кривые могли быть сопоставлены с ЭЭГ. Датчики необходимо применять такие, которые не стесняли бы человека или животное и не создавали бы электрических помех.

Помещение для электроэнцефалографии следует выбирать в наиболее тихой части здания, подальше от проезжих улиц и — что особенно важно вдали от всяких устройств, являющихся источниками электрических помех. Для уменьшения уровня помех необходимо обеспечить хорошую электрическую проводку и заземление (в большинстве случаев бывает достаточно заземлить установку на водопроводные трубы). Осветительная сеть должна быть отделена от технической. Последняя монтируется четырехжильным кабелем достаточно большого сечения, которое выбирается в зависимости от максимально возможной потребляемой мощности. Кабель лучше заделать в стене. Он должен быть в металлической защитной оболочке, которая будет играть и роль экрана.

На регистрацию ВП-сигнала оказывает влияние артефакты. Под артефактом понимается запись всякого постороннего процесса, не являющегося непосредственным выражением электрической активности мозга; запись этого процесса накладывается на ЭЭГ и искажает ее. Умение отличать артефакты и устранять их причины — необходимое условие для получения истинной картины колебаний электрических потенциалов мозга.

Артефакты могут быть физического и биологического происхождения. Артефакты физического происхождения чаще всего вызываются наводкой переменного тока. При записи ЭЭГ она выражается в появлении частоты 50 или, реже, 100 гц и может полностью замаскировать запись потенциалов мозга. При малой амплитуде наводки линия записи становится нечеткой. Причины наводки переменного тока могут быть весьма разнообразными:

поломка отводящих проводников, причем часто сказывается даже разрыв одной или нескольких жил, если провод многожильный;

значительное сопротивление электродов при плохом контакте их с мозгом; при подсыхании, при окислении, при слишком малом диаметре кончика, если усилители специально не рассчитаны на большое входное сопротивление, и т. п.;

наличие плохих сглаживающих фильтров в выпрямителях, питающих усилители;

влияние электромагнитных полей выпрямителя;

влияние мощных электромагнитных полей, создаваемых электрическими приборами, расположенными по соседству, рентгеновскими установками, установками высокой частоты и т. п.;

нарушения в схемах усилителей, приводящие к повышению чувствительности к помехам;

плохая экранировка соединительных проводов и камеры;

слишком близкое расположение сетевых проводов к входным коммутациям усилителей и отводящим электродам;

плохие контакты в коммутационном устройстве;

действие переменного тока, поступающего по цепи подачи раздражителей (особенно при электрическом раздражении).

Кроме перечисленных, могут быть и другие причины наводки.

Источником артефактов может быть также влияние механических смещений электродов. Оно регистрируется в виде больших нерегулярных потенциалов или плавных смещений средней линии записи, нередко в ритме дыхания. Их причина — проявление электродвижущей силы поляризации электродов, которая при неподвижных электродах не сказывается на обычной записи ЭЭГ.

Сходная картина получается при поломке, даже неполной, нескольких жил многожильного провода. В этом случае устранение причины затрудняется тем, что измеренное сопротивление может оказаться достаточно низким и создается впечатление целости проводов.

Артефакты биологического происхождения. Наиболее частой помехой могут служить мышечные потенциалы, которые очень трудно отличить от быстрых потенциалов, записываемых от мозга. Затем следует назвать наложение электрокардиограммы, что обнаруживается по регулярному появлению в ЭЭГ острых пиков в такт сердцебиениям, а также наложение кожно-гальванического рефлекса в виде плавного смещения средней линии записи (обычно электроэнцефалографические усилители не пропускают таких медленных потенциалов, но в некоторых случаях это бывает). Особо следует отметить влияния движений глаз в миганий, которые выражаются в виде появления характерных плавных или остроконечных колебаний на фоне ЭЭГ. При небольшой амплитуде эти колебания можно спутать с так называемыми вторичными ответами в ЭЭГ человека.

Визуальный анализ ВП, полученных в разных экспериментальных условиях, редко является достаточным для проверки научных гипотез. Необходима количественная оценка полученных данных, особенно при исследовании психических заболеваний. Более того, учитывая, что каждая кривая ВП состоит из множества точек, отражающих значения напряжения в различные моменты времени, необходимо уменьшить их число, отобрав важнейшие из этих данных, которые можно затем сопоставить. Методы отбора важнейших данных тесно связаны с имеющейся в распоряжении исследователя аппаратурой, а также зависят от научных гипотез и концепций, которые, по мнению исследователей, объясняют механизмы ВП и которые подлежат проверке.

классификация и примеры Приборы для нейро-физиологических исследований: Электромиографы, Электроэнцефалографы, Электродермографы, Хронорефлексометры, Электрокулографы.

Примеры:

Электромиографы.

1. 2-канальный портативный компьютерный электронейромиограф НЕЙРО-ЭМГ-Микро Оборудование для нейропсихологии, нейродиагностики.

Производитель (Торговая марка): НЕЙРО-СОФТ (РОССИЯ).

2-канальный портативный компьютерный электронейромиограф НЕЙРО-ЭМГ-Микро Поверхностная ЭМГ (спонтанная активность, интерференционная кривая) Стимуляционная ЭМГ (M-ответ, сенсорный ответ нерва, F-волна, H-рефлекс (в том числе при парной стимуляции), T-рефлекс*, мигательный рефлекс, магнитная стимуляция**).

Ритмическая стимуляция (сериями импульсов, по заданному алгоритму, тетанизация) Игольчатая ЭМГ (спонтанная активность, интерференционная кривая, ПДЕ) Соматосенсорные вызванные потенциалы (короткои длиннолатентные) Транскраниальная магнитная стимуляция**.

2. 4-канальный компьютерный электронейромиограф НЕЙРО-ЭМГ Оборудование для нейропсихологии, нейродиагностики.

Производитель (Торговая марка): НЕЙРО-СОФТ (РОССИЯ).

• 4-канальный компьютерный электронейромиограф НЕЙРО-ЭМГ
• 4-канальный компьютерный электронейромиограф Нейро-ЭМГ является вариантом исполнения комплекса Нейро-МВП, который в 2002 году стал лауреатом конкурса «Сто лучших товаров России» .
• — Электронейромиография:

Поверхностная ЭМГ (спонтанная активность, интерференционная кривая) Стимуляционная ЭМГ (М-ответ, сенсорный ответ нерва, F-волна, Н-рефлекс, Н-рефлекс (парная стимуляция), мигательный рефлекс, магнитная стимуляция) Ритмическая стимуляция (сериями импульсов, по заданному алгоритму, тетанизация).

3. 4-канальный электронейромиограф НЕЙРО-МВП-4.

Оборудование для нейропсихологии, нейродиагностики.

Производитель (Торговая марка): НЕЙРО-СОФТ (РОССИЯ).

• 4-канальный электронейромиограф НЕЙРО-МВП-4
• 4-канальный электронейромиограф НЕЙРО-МВП-4 — прибор для исследования коротко-, среднеи длиннолатентных зрительных, слуховых, соматосенсорных и когнитивных (P300, MMN, CNV) вызванных потенциалов мозга.

Прибор Нейро-МВП может использоваться в диагностике поражений центральной и периферической нервной системы, первично-мышечных заболеваний и патологии нервно-мышечной передачи в неврологических, нейрохирургических и травматологических отделениях больниц и поликлиник и как диагностический комплекс.

4. 2-канальный портативный электронейромиограф НЕЙРО-МВП-Микро Оборудование для нейропсихологии, нейродиагностики.

Производитель (Торговая марка): НЕЙРО-СОФТ (РОССИЯ).

• 2-канальный портативный электронейромиограф НЕЙРО-МВП-Микро
• 2-канальный портативный электронейромиограф со встроенной миниатюрной функциональной клавиатурой качественно и быстро регистрирует миографию и вызванные потенциалы.

Электронейромиограф оснащен функциональной клавиатурой, на которую выведены все клавиши, нужные для управления им, избавив пользователя от необходимости обращаться при исследовании к мыши и клавиатуре компьютера. Более того, эту клавиатуру встроили в прибор.

На его передней панели помещен индикатор, отображающий всю полезную в данный момент информацию.

5. NEUROPACK µ MEB-9102/9104 Nihon Kohden Электромиограф (ЭМГ) Компьютерная 2/4 — канальная миографическая система на основе Windows 2000 Notebook PC для измерения параметров EMG/NCS/EP.

Notebook PC последнего поколения с 14,1″ TFT LCD экраном и DVD-дисководом. Базисный модуль с 2/4 усилителями биосигналов, акустическим стимулятором, шаблонным стимулятором видеосигнала со светодиодными очками, электрическим стимулятором постоянного тока Аналоговые и триггерные интерфейсы. Интегрированный блок питания. Программируемая педаль управления. Гибкий фиксируемый кабель пациента.

6. EMG-место NEUROPACK 2 MEM-7112G для EMG, NLG и SEP.

Электромиограф Производитель (Торговая марка): NIHON KOHDEN (JAPAN).

EMG-место NEUROPACK 2 MEM-7112G для EMG, NLG и SEP.

• — Полуавтоматический анализ EMG-потенциалов
• — 12 изменяемых программ отводов для анализа потенциалов
• (продолжительность, амплитуда, время восхождения, число фаз, площадь)
• — Моторное и чувствительное NLG
• — Тест на миастению с автоматическим анализом
• — Рефлекс мигания
• — Соматозные потенциалы SEP
• — Представление до 16 потенциалов на мониторе

И прочее.

7. Аппарат для электромиографии (электромиограф) MYOMED 130.

Стимуляционная, накожная и игольчатая электромиография (ЭМГ) Производитель (Торговая марка): ENRAF-NONIUS (NETHERLANDS).

Аппарат для электромиографии MYOMED 130.

Миниатюрный аппарат для электромиографии MYOMED 130 предназначен для продолжительного персонального применения (по назначению врача).

Имеет один канал EMG, отображаемый на светодиодном индикаторе и сопровождаемый звуковым сигналом. Допускает установку порогового значения активности мышц.