3.8. Электроэнцефалографы

Электроэнцефалограф — медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность по­тенциалов между двумя точками мозга, расположенными на его по­верхности или в глубине.

В электроэнцефалограмме (рис. 3.31, а) здорового бодрствующего человека обычно выделяют характерные составляющие электриче­ских колебаний, различающихся по амплитуде и частоте, называемы­ми ритмами, а именно:

альфа-ритм — частота 8—13 Гц; амплитуда 50—100 мкВ; бета-ритм — частота 14—30 Гц; амплитуда 10—25 мкВ; гамма-ритм — частота более 31 Гц; тета-ритм — частота 4—7 Гц; дельта-ритм — частота 1,5—3 Гц.

Амплитуды колебаний гамма-, тета- и дельта-ритмов существен­но меньше амплитуд колебаний альфа- и бета-ритмов. В состоянии покоя колебания, определяемые альфа-ритмом, являются в электро­энцефалограмме преобладающими. Вообще соотношение между ам­плитудами колебаний различных ритмов зависит от состояния чело­века и наличия внешних раздражителей (световых, звуковых, так­тильных, электрических и т. д.).

Установлена взаимосвязь изменений биоэлектрической активно­сти мозга от психического состояния человека, что используется в lc

Рис. 3.31. Форма электроэнцефалограммы здорового бодрствующего человека (а) и виды электроэнцефалографических монополярных (б, в) и биполярных (г) от­ведений

Индифферентные

точки

психиатрии и невропаталогии.

К точкам, биопотенциалы которых используются для снятия электроэнцефалограмм, подключают электроды. Эти электроды при­кладывают к поверхности тканей, покрывающих мозг (кость, кожа, мышцы и пр.), либо непосредственно к поверхности мозга, либо вво­дят в его глубинные отделы.

Здесь, как и в электрокардиографии, применяют монополярные отведения I, II, III и т. д. (рис. 3.31, б), которые формируются между исследуемой точкой мозга и индифферентной точкой, которой чаще всего служит мочка уха, реже — переносица. Монополярные отведе­ния /, И, III и т. д. (рис. 3.31, в) формируются также с использованием средней или «нейтральной точки». Как видно из рис. 3.31, в, в этом случае все электроды, используемые в исследовании, объединяются че­рез одинаковые резисторы (сопротивлением порядка 250 кОм), а их об­щая точка служит нейтральным электродом. Для реализации монопо- лярных отведений по схеме, показанной на рис. 3.31, в, обычно ис­пользуется не менее 10—12 электродов. Монополярные отведения применяют для получения информации о колебании биопотенциала в выбранной для исследования точке.

Биполярные отведения I, IIи т. д. (рис. 3.31, г) формируются меж­ду двумя точками мозга. Такие отведения обеспечивают бблыпую точность локализации очагов поражений мозга.

Для отведения биосигналов с поверхности тканей применяют дисковые, проволочные, кольцеобразные электроды, изготовленные из серебра с хлорированной поверхностью, чашечковые и цилиндри­ческие электроды, внутренняя полость которых заполнена электро­проводящей пастой. Диаметр электродов — 10—12 мм.

В местах наложения электродов раздвигают волосы и обезжири­вают кожу смесью спирта с эфиром, затем кожу увлажняют раствором соды и покрывают специальной электропроводящей пастой. Элек­троды устанавливают на голове испытуемого с помощью специаль­ных шлемов-сеток, изготовленных из эластичных резиновых тяжей, натяжение которых регулируется, что обеспечивает плотное прилега­ние электродов к голове пациента.

На рис. 3.32 показана обобщенная схема электроэнцефалографа. Для электроэнцефалогических исследований пациент и измеритель­ная аппаратура обычно размещаются в разных комнатах. Комнату, в которой находится пациент, экранируют и снабжают звукоизоляци­ей. В процессе исследований сигнал от электродов шлема поступает по проводникам во входное устройство, которое обеспечивает реали­зацию требуемой схемы отведений (см. рис. 3.31, б—г), переключение электродов и подачу калибровочных сигналов ступенями от 5 до 500 мВ от источника эталонного напряжения (калибратора). Сигна­лы из входного устройства усиливаются электронным усилителем, выходные сигналы которого управляют работой регистраторов, запи­сывающих информацию на диаграммной ленте самопишущего при­бора. Электронные усилители, используемые для усиления электро- энцефалографических сигналов, по конструкции идентичны исполь­зуемым в электрокардиографии, однако имеют существенно бблыпий (до 200 000) коэффициент усиления. В аналоговых электроэнцефало­графах используют такие же регистраторы, как и в электрокардиогра­фии, а также ряд специальных регистраторов, обладающих большим

Рис. 3.32. Обобщенная схема электроэнцефалографа:

1 — кушетка или кресло; 2 — дополнительное устройство контроля показателя деятельности орга­низма; 3 — кабель отведения; 4 — электроэнцефалографический шлем с электродами; 5— раздра­жающее устройство; 6 — пациент; 7 — звукоизолирующая стенка; 8 — источник питания раздра­жающих устройств; 9 — входное устройство; 10— электронные усилители; 11 — регистрирующее устройство; 12 — калибратор; 13 — вычислительное устройство; 14 — аппаратура для измерения сигналов дополнительных устройств контроля; 15 — многоканальный самопишущий прибор

быстродействием. Для обработки электроэнцефалограмм в состав прибора включают дополнительные вычислительные устройства (см.

Для расширения информации о деятельности мозга применяют различного рода раздражители (свет, звук, электрическое напряже­ние и т. д.), которые создаются с помощью устройств раздражения, размещенных в комнате с пациентом и питаемых от соответствующих источников. Последние обеспечивают требуемые длительность и ин­тенсивность сигналов-раздражителей.

В процессе электроэнцефалографических исследований допол­нительно могут контролироваться другие показатели деятельности организма пациента (температура, дыхание, кровяное давление и т. д.). Для этого используют необходимые датчики, подключаемые к пациенту, сигналы от которых воспринимаются соответствующей аппаратурой и после обработки регистрируются на диаграммной лен­те самопишущего прибора.

Самопишущие приборы, регистрирующие информацию о раз­личных физиологических показателях, принято называть «полигра­фами». В современных аналоговых электроэнцефалографах приме­няют самопишущие приборы, реализующие цифровую запись сигна­лов электронных усилителей по технологии, близкой к используемой в компьютерных принтерах.

Конструктивно аналоговый электроэнцефалограф представляет собой совокупность вспомогательных измерительных устройств, рас­положенных на тележке, которая соединяется кабелем со шлемом па­циента.

В компьютерном электроэнцефалографе, структура которого ана­логична структуре компьютерных электрокардиографов (см. рис. 3.28), сигналы с выхода электронных усилителей через мультиплек­сор посылаются в персональный компьютер, а отображение электро­энцефалограмм осуществляется на экране компьютерного монито­ра. Электроэнцефалографы обеспечивают регистрацию электриче­ских колебаний в диапазоне 0,5—100 Гц, имеют чувствительность за­писи 0,3—1 мм/мкВ, скорость регистрации 5—100 мм/с, число кана­лов 4—24 (аналоговые) и 24—128 (компьютерные).

Рассмотрение электроэнцефалографического сигнала как коле­бательного процесса позволяет применять для его обработки сущест­вующие современные программные продукты. При этом определяют огибающую колебаний, площадь колебаний, спектр колебаний, ха­рактеристики колебаний отдельной частоты, корреляционные функ­ции между сигналами, создаваемыми различными отведениями, кор­реляционные функции между сигналами отведений и сигналами раз­дражителей и т. д.