СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………...3

1. Слуховые вызванные потенциалы (ВП). Основные понятия и определения……………….………………………………………………...4

   1. Актуальность…………………………………………………………5

   2. Цель работы…………………………………………………………..6

2. Классификация ВП………………………………………………………….6

2.1 Классификация ВП по модальности предъявляемых стимулов...7

2.2 Классификация ВП по условиям выделения и генерации

компонентов ответа…………………………………………………9

2.3 Интерпретация и параметры ВП в зависимости от их

классификации……………………………………………………….10

1. Слуховые ВП………………………………………………………………..12

3.1 Основы анатомии слухового анализатора…………………………….12

3.2 Длиннолатентные слуховые ВП (ДСВП)……………………………..14

3.3 Среднелатентные акустические ВП(САВП)………………………….17

3.4 Акустические стволовые ВП(АСВП)…………………………………18

1. Выделение гамма-ритмов…………………………………………………..28

2. Обработка сигналов при помощи спектрального и кросс-спектрального анализа……………………………………………………………………….30

5.1 Назначение и принципы спектрального анализа ЭЭГ………………….33

5.2 Достоинства и ограничения СА………………………………………..35

5.3 Статистическое сравнение спектров…………………………………..37

1. Схема БТС ЭЭГ головного мозга…………………………………………..39

6.1 Усилители для регистрации ВП………………………………………..40

6.2 Характеристика АЦП и требования к визуализации………………….42

6.3 Электроды,отведения…………………………………………………...44

1. Приложения………………………………………………………………….46

2. Выводы………………………………………………………………………57

3. Список используемой литературы…………………………………………58

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее широкое применение в неврологии, а также аудиологии и нейрохирургии, в том числе и у детей, нашел метод акустических стволовых (коротколатентных) ВП (АСВП). Эти потенциалы регистрируются в диапазоне 10 мс от подачи стимула и являются потенциалами ближнего поля. Метод позволяет оценить функциональное состояние структур понтомедуллярного и понтомезэнцефального уровней, т.е. уровней мозга, недоступных обследованию методом ЭЭГ. Корковые слуховые ВП, или длиннолатентные слуховые ВП (ДСВП), в неврологии используются значительно реже, они являются потенциалами дальнего поля и регистрируются от первичной проекции слуховой коры и вертексной области.

Диагностика ряда неврологических заболеваний во многом зависит от данных нейрофизиологических методов исследования. Среди них важное место принадлежит методу изучения биоэлектрической активности головного мозга – электроэнцефалографии.

К помощи электроэнцефалографии прибегают для выявления объемных, воспалительных и сосудистых процессов головного мозга, уточнения локализации патологических очагов. Диагностика эпилепсии в основном базируется на специфических электроэнцефалографических данных.

Анализ электроэнцефалограмм достаточно сложен и требует участия высококвалифицированного нейрофизиолога, обладающего практическим опытом, владеющего и неврологической семиотикой.

Вместе с тем, трактовка электроэнцефалографических параметров допускает возможность широкой интерпретации полученной информации, привносит определенный субъективный фактор, что в ряде случаев затрудняет установление правильного диагноза, сопоставление результатов повторных исследований.

Расширить возможности электроэнцефалографии, объективизировать полученные данные, облегчить проведение количественного анализа во многом помогает компьютерная обработка электроэнцефалограмм.

1. Слуховые вызванные потенциалы (ВП). Основные понятия и определения

Методика вызванных потенциалов мозга возникла в 50-х годах на основе изучения электрических явлений в мозге. Этот метод позволяет, не внедряясь в глубинные отделы мозга, получить информацию об их деятельности и о функциональном состоянии мозга в целом. Нейрофизиология исследует с помощью электрофизиологических измерительных методов физиологические функции проводящих путей головного и спинного мозга.

Вызванными потенциалами (ВП) называются биоэлектрические сигналы, которые появляются с постоянными временными интервалами после определённых внешних воздействий.

В настоящее время метод исследования ВП мозга находит всё более широкое применение в клинической практике как метод, позволяющий получить объективную информацию о состоянии различных сенсорных систем, например, зрения, слуха, осязания, причём о состоянии не только периферических нервов, но и центральных. Метод позволяет получить объективную информацию без словесного отчёта больного, что особенно важно у маленьких детей, больных с различными нарушениями сознания или негативным отношением к обследованию. Это применяется с целью функциональной диагностики заболеваний в предоперационном - и послеоперационном периодах.

Применяются методы вызванных потенциалов: VEP (зрительные вызванные потенциалы), AEP (акустические или слуховые вызванные потенциалы), SSEP (соматосенсорные вызванные потенциалы), MEP (транскраниальная магнитная стимуляция - магнитное раздражение моторной зоны коры) и др.

Методика вызванных потенциалов мозга (ВП) заключается в выделении и усреднении слабых и сверхслабых потенциалов биоэлектрической активности мозга в ответ на различные афферентные стимулы. Большим преимуществом методики ВП является её неинвазивность, единый алгоритм трактовки и информативность.

Применение метода ВП позволяет объективно оценивать на ранних стадиях различные неврологические расстройства функционирования сенсомоторной коры и проводящих путей, сетчатки, зрительных путей и зрительной коры, функцию слуха; локализацию нарушений на уровне ствола мозга, оценку проводящих путей спинного мозга, когнитивных функций мозга, моторных порогов, оценить непосредственное фармакологическое влияние на головной мозг лекарственных средств, применяемых для наркоза; получить объективную информацию для оценки комы и смерти мозга и т.д.

1.1 Актуальность.

Исследование биоэлектрической активности головного мозга в виде традиционной скальповой электроэнцефалографии до настоящего времени остается информативным и относительно дешевым методом инструментальной диагностики состояния ЦНС в норме и различных патологических состояниях. Однако, несмотря на многолетний опыт использования данной методики, проблема корректной трактовки результатов нейрофизиологического исследования и, в особенности, электроэнцефалограмм (ЭЭГ) является весьма актуальной. На практике встречаются ситуации, когда даже одна и та же биоэлектрическая активность, представленная в виде записи на бумаге, трактуется различными специалистами по-разному.

Обычный анализ ЭЭГ, осуществляемый на основании внешнего вида графиков, является весьма трудоемким и недостаточно объективным и точным. Поэтому актуальной является задача автоматизации процесса анализа ЭЭГ, выявления патологических паттернов и определения их количественных характеристик. Внедрение в практику цифровой записи сигналов с последующей их компьютерной обработкой позволяют сделать работу врача-нейрофизиолога более объективной. Кроме того, имеется целый ряд паттернов и графоэлементов электроэнцефалограмм, в отношении которых выработаны критерии их оценки.

Использование современных методов математического анализа позволяет существенно расширить диагностические возможности данного метода, и повысить точность получаемых результатов. Препятствием для их широкого внедрения стало разнообразие возможных методов анализа и сложность их реализации в медицинской практике, в частности, по причине жесткой привязки программного обеспечения к диагностическим устройствам. Это ограничивает диагностические возможности, поскольку исключает обработку сигналов, полученных с использованием аппаратуры других производителей.

1.2. Цель работы.

Целью настоящей работы является:

• изучение основных вызванных потенциалов (ВП), методов их регистрации.

• анализ сигнала ЭЭГ, спектральный анализ, подавление шумов в сигналах ЭЭГ, цифровая фильтрация сигналов.

• Обработка сигналов при помощи спектрального и кросс-спектрального анализа.

• разработка БТМС прибора регистрации сигналов ЭЭГ, методы выделения гамма-ритмов.

• Обоснование требований к основным узлам прибора.

2. Классификация ВП

Методом синхронного накопления могут быть выделены различные реакции мозга, непосредственно связанные со стимулом или с какими-либо фиксированными повто­ряющимися событиями. В зависимости от выделяемых реакций мозга ВП обычно клас­сифицируют по модальности предъявляемого стимула или по условиям выделения и ге­нерации компонентов ответа (ВП ближнего и отдаленного поля). Кроме этого, ВП классифицируют по характеру ответов на экзогенные или эндогенные стимулы (Vaughan, Ritter, 1970; Picton, 1973, 1988).

Наряду с существующими подходами к классификации ВП, имеется ряд других, ме­нее традиционных подходов к их оценке. Это связано с тем, что пока неизвестно, что же все-таки отражают сигналы ВП, являются ли они действительно кодами ЦНС или пред­ставляют собой переходный процесс на импульсное или ступенчатое воздействие (steady state ЕР), отражающий состояние процессов регулирования в ЦНС с поддержа­нием определенного гомеостаза возбудимости корковых нейронов (Гнездицкий и др., 1974, 1977, 1980; Celesia, 1982). Любое импульсное воздействие на входе (вспышка све­та, щелчок и пр.) выводит ЦНС из равновесия, и за счет существующего корково-подкоркового гомеостаза система опять возвращается в равновесное или стабильное состо­яние. В зависимости от качества систем регулирования этот переходный процесс может быть различным. Ряд авторов (Basar, 1976; Гнездицкий с соавт., 1974, 1977, 1979 и др.) поддерживают этот подход к анализу длиннолатентных ВП. В частности, есть факт, под­тверждающий эту точку зрения. При усвоении ритма фотостимуляции усваиваются (на­вязываются) те частоты, которые есть в спектре ВП. Факт хорошо известный из анали­за сложных систем автоматического регулирования на импульсные и частотные воздей­ствия (Basar, 1976).

2.1 Классификация ВП по модальности предъявляемых стимулов

В зависимости от модальности предъявляемых стимулов различают следующие виды ВП:

• зрительные,

• слуховые,

• соматосенсорные,

• тактильные,

• обонятельные,

• вкусовые,

• вестибулярные,

• кинестетические.

Некоторые ВП, выделяемые достаточно легко, прочно вошли в клиническую практику — зрительные ВП (ЗВП) на вспышку света и шахматный паттерн, соматосенсорные ВП (ССВП) на электрическую стимуляцию нерва, слуховые ВП. Другие виды ВП находятся в стадии научных исследований, и пока существуют противоречивые мнения о возможности их выделения и интерпретации выделенных реакций, в связи с чем они не нашли пока применения в широкой клинической практике.

В каждом выделенном ответе на многократно подаваемое мозгу сообщение или сенсорную посылку стремятся определить компоненты ответа, связанные с приходом афферентации в различные релейные ядра, кору головного мозга и в зону первичной про­екции соответствующего анализатора. Кроме того, выделяют по аналогии с исследованиями на животных вторичные ассоциативные компоненты, связанные с последующей обработкой поступающей информации. Также выделяют неспецифические ответы, свя­занные с неспецифической афферентацией разного уровня, возбуждаемой сенсорной посылкой, и компоненты, связанные преимущественно с физическими свойствами стимула и его биологической значимостью (Иваницкий, 1976). Проблема выделения различных компонентов и определения их функциональной значимости остается акту­альной и на сегодняшний день. В процессе научных исследований появляются новые факты о возможных генераторах ВП, пересматривается ряд имевшихся представлений о генераторах (Starr, 1976; Wood, 1982; Scherg, Cramon, 1985, 1986 и др.).

До середины 70-х годов основное внимание было направлено на исследование, так называемых длиннолатентных ВП, выделяемых в обычном диапазоне частот ЭЭГ от 0,5 до 100 Гц. Однако один из недостатков этих ВП, по замечанию Хилльрда, заключается в том, что они регистрируются не там, где им полагается регистрироваться по анатомическим схемам (Hillyard et al., 1978). Эти ответы слабо отражали сенсорную лемнисковую посылку, слабо зависели от физических параметров стимула. Попытки найти первичные лемнисковые компоненты ВП привели к необходимости исследования так на­зываемых коротколатентных ВП (Picton, Hillyard, 1974; Regan, 1985, 1989).

2.2 Классификация ВП по условиям выделения и генерации

компонентов ответа (потенциалы ближнего и отдаленного поля)

Обычно ВП классифицируются по условиям их выделения следующим образом. ВП, выделяемые в диапазоне частот регистрации ЭЭГ, называются длиннолатентными ВП, а в широкополосном диапазоне частот до 10 кГц — коротколатентными ВП. Но это деле­ние оказалось неполным по отношению к тому, где находится область генерации регис­трируемой активности. Если область находится близко к отводящим электродам, то ВП относят к потенциалам ближнего поля (near field potentials); когда область генерации на­ходится на значительном расстоянии от регистрирующих электродов — к потенциалам отдаленного поля (far field potentials) (Jewett, 1970, 1971; Moore, 1983; Legaff, Arezzo, 1988). В связи с этим при классификации ВП используют термины, отражающие ту или иную гипотезу о генерации регистрируемых компонентов ВП. Например, слуховые ВП могут быть коротколатентными (ВП мозгового ствола) или длиннолатентными, преимущественно коркового происхождения, от ближнего поля или реакцией, связанной с корковой активацией от неспецифических структур мозга (Picton, Hillyard, 1974; Picton, 1988).