Электроэнцефалография

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — это неинвазивный метод функциональной диагностики головного мозга, основанный на регистрации суммарной электрической активности нейронов (биоэлектрической активности мозга) с поверхности кожи головы. Полученная запись, называемая электроэнцефалограммой, представляет собой сложную кривую, отражающую колебания разности потенциалов между двумя точками. ЭЭГ является одним из основных методов исследования в неврологии, психиатрии, нейрохирургии, а также в экспериментальной нейрофизиологии и психофизиологии.

История

Первые наблюдения электрической активности мозга животных были сделаны в 1875 году английским физиологом Ричардом Кэтоном. Однако практическое применение метода стало возможным только в XX веке. Ключевую роль в становлении электроэнцефалографии сыграл немецкий психиатр и невролог Ганс Бергер, который в 1924 году впервые зарегистрировал электрическую активность мозга человека с помощью скальповых электродов. Он же ввел термин «электроэнцефалограмма» и описал основной ритм здорового взрослого человека в состоянии покоя — альфа-ритм (частотой около 10 Гц). Первая публикация Бергера вышла в 1929 году, и долгое время его работы воспринимались скептически. Лишь в 1934 году британские учёные Эдриан и Мэттьюс подтвердили открытия Бергера, после чего метод начал активно развиваться.

В 1930-х годах были открыты другие основные ритмы (бета-, дельта-, тета-ритмы), а также выявлены характерные изменения ЭЭГ при эпилепсии. В 1940–1950-х годах ЭЭГ стала широко внедряться в клиническую практику для диагностики опухолей, инсультов и эпилепсии. В СССР значительный вклад в развитие метода внесли физиологи М. Н. Ливанов, В. С. Русинов и невролог Н. И. Гращенков. Во второй половине XX века развитие компьютерных технологий позволило перейти от аналоговой записи к цифровой, что открыло возможности для спектрального анализа, картирования мозга и топографического картирования ЭЭГ.

Физические и физиологические основы

Метод основан на регистрации электрических полей, генерируемых возбуждением нейронов. Основным источником сигнала считаются постсинаптические потенциалы (возбуждающие и тормозные) дендритов пирамидных нейронов коры головного мозга. Потенциалы действия отдельных нейронов вносят меньший вклад из-за их кратковременности и пространственной неоднородности. Суммарный сигнал, регистрируемый на скальпе, представляет собой результат синхронной активности миллионов нейронов, расположенных преимущественно в поверхностных слоях коры. Глубинные структуры мозга (например, таламус, гиппокамп) вносят вклад в ЭЭГ опосредованно, через корковые проекции.

Электрическая активность мозга имеет ритмический характер. Различные ритмы отражают функциональное состояние мозга: бодрствование, сон, активную мыслительную деятельность или патологические процессы. Амплитуда сигнала ЭЭГ обычно составляет от 10 до 100 мкВ, реже до 200–300 мкВ (при патологии). Частота колебаний варьируется от долей герца (дельта-ритм) до 30 Гц и выше (гамма-ритм).

Методика проведения

Исследование проводится в специально оборудованном помещении, защищённом от электромагнитных помех. Пациент располагается в кресле или на кушетке в расслабленном состоянии. На кожу головы накладываются электроды — металлические диски или чашечки, фиксируемые с помощью токопроводящей пасты или геля. Для стандартной записи используется международная система «10–20», в которой электроды располагаются симметрично относительно сагиттальной и коронарной линий черепа. Расстояние между электродами составляет 10% или 20% от общего размера черепа в данной плоскости. Обычно используют 16, 19, 21 или 32 электрода. Дополнительно могут устанавливаться электроды для регистрации движений глаз (электроокулограмма), мышечной активности (электромиограмма) и сердечного ритма (ЭКГ) для удаления артефактов.

Запись проводится в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами (фоновая запись). Затем выполняются функциональные пробы:

• Проба с открыванием глаз — для оценки реакции десинхронизации (подавления альфа-ритма).
• Фотостимуляция — ритмические вспышки света для выявления фотосенситивных форм эпилепсии.
• Гипервентиляция — глубокое и частое дыхание в течение 3–5 минут для провокации эпилептиформной активности и оценки реактивности мозга.
• Фоностимуляция (звуковые щелчки или тоны) — используется реже, в основном в исследованиях сна и вызванных потенциалов.

Длительность стандартной записи — от 20 до 40 минут. При подозрении на эпилепсию или нарушения сна может проводиться длительный мониторинг ЭЭГ (от нескольких часов до суток). Для диагностики ночных пароксизмов применяется полисомнография, включающая ЭЭГ, ЭОГ, ЭМГ, ЭКГ и дыхательные мониторы.

Классификация ритмов ЭЭГ

Электроэнцефалограмма здорового взрослого человека в состоянии бодрствования и сна характеризуется несколькими основными ритмами, которые различаются по частоте, амплитуде, топографии и функциональному значению.

Помимо этих основных ритмов, выделяют мю-ритм (роландический, частотой 7–11 Гц), регистрируемый в центральных отведениях и блокируемый при двигательной активности, а также специфические паттерны, характерные для эпилепсии (спайки, острые волны, комплексы «спайк-волна»).

Клиническое применение

ЭЭГ является основным инструментом диагностики эпилепсии. Характерные эпилептиформные изменения (пики, острые волны, комплексы «пик-волна») позволяют подтвердить диагноз, определить тип приступа и локализацию эпилептического очага. ЭЭГ также используется для мониторинга эффективности противоэпилептической терапии и при решении вопроса о хирургическом лечении фармакорезистентных форм.

Другие области применения:

• Диагностика нарушений сна (бессонница, нарколепсия, синдром апноэ во сне, парасомнии) — в составе полисомнографии.
• Оценка функционального состояния мозга при комах и вегетативных состояниях — для определения глубины поражения и прогноза.
• Диагностика энцефалопатий (метаболических, токсических, гипоксических) — выявление диффузных изменений, замедления ритмов.
• Выявление очаговых поражений мозга (опухоли, абсцессы, инсульты) — в настоящее время уступает по информативности МРТ и КТ, но может использоваться как скрининг или при невозможности проведения нейровизуализации.
• Определение смерти мозга — регистрация полного отсутствия электрической активности мозга (изоэлектрическая линия) в течение не менее 30 минут при соблюдении условий (отсутствие гипотермии, интоксикаций).
• Исследование когнитивных функций (вызванные потенциалы, когнитивные вызванные потенциалы P300) — в научных и клинических целях для оценки внимания, памяти, скорости обработки информации.

Противопоказания и ограничения

Абсолютных противопоказаний к проведению ЭЭГ нет. Метод безопасен, безболезнен и может применяться у пациентов любого возраста, включая новорождённых и беременных. Относительным противопоказанием является наличие открытых ран, гнойничковых поражений или послеоперационных швов на коже головы в местах наложения электродов. Исследование не проводится при выраженном психомоторном возбуждении пациента, так как это приводит к большому количеству артефактов и делает запись неинформативной.

Ограничения метода: ЭЭГ не позволяет точно локализовать глубокие очаги поражения (например, в стволе мозга или подкорковых структурах). Нормальная ЭЭГ не исключает наличие органической патологии. Существует значительная вариабельность нормы между людьми. На результаты могут сильно влиять артефакты (движения, моргание, жевание, мышечное напряжение, электромагнитные помехи).

Современные разновидности

Помимо стандартной скальповой ЭЭГ, существуют специализированные варианты метода:

• Видео-ЭЭГ-мониторинг — одновременная запись ЭЭГ и видеозаписи поведения пациента. Незаменим для дифференциальной диагностики эпилептических и неэпилептических приступов.
• Интраоперационный нейромониторинг (ЭЭГ) — используется во время нейрохирургических операций для контроля функционального состояния мозга и предотвращения повреждения коры.
• Электрокортикография (ЭКоГ) — регистрация активности непосредственно с поверхности коры головного мозга (во время нейрохирургических вмешательств). Даёт более высокое пространственное разрешение и меньший уровень артефактов.
• Магнитоэнцефалография (МЭГ) — регистрация магнитных полей мозга. Имеет более высокое пространственное разрешение, чем ЭЭГ, но требует дорогостоящего оборудования (сверхпроводящие квантовые интерферометры).
• Количественная ЭЭГ (qEEG) — компьютерный анализ спектральной мощности, когерентности и других параметров. Используется в научных исследованиях и некоторых клинических задачах (например, при диагностике СДВГ).

Интересные факты

• Первая в мире запись ЭЭГ человека была сделана Гансом Бергером на его собственном сыне.
• Альфа-ритм был назван Бергером «основным ритмом» (Berger rhythm). Его частота у человека индивидуальна и стабильна на протяжении жизни.
• ЭЭГ является единственным методом, позволяющим зарегистрировать электрическую активность мозга в реальном времени, что делает его незаменимым для изучения динамики когнитивных процессов и эпилептических приступов.
• В некоторых странах ЭЭГ используется для оценки глубины анестезии во время хирургических операций (мониторинг биспектрального индекса — BIS).
• Существуют «ЭЭГ-управляемые интерфейсы мозг-компьютер», позволяющие людям с тяжёлыми двигательными нарушениями (например, при боковом амиотрофическом склерозе) управлять внешними устройствами (курсором, инвалидной коляской) силой мысли.

Источники

1. Гусев Е. И., Коновалов А. Н., Скворцова В. И. Неврология: национальное руководство. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009.
2. Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). — М.: МЕДпресс-информ, 2004.
3. Мухин К. Ю., Петрухин А. С., Глухова Л. Ю. Эпилепсия. Атлас электроэнцефалографической диагностики. — М.: Альварес Паблишинг, 2004.
4. Niedermeyer E., Lopes da Silva F. H. Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields. — 6th ed. — Lippincott Williams & Wilkins, 2011.
5. Благосклонова Н. К., Новикова Л. А. Детская клиническая электроэнцефалография. — М.: Медицина, 1994.