Эпоха анализа — 500 мс. Число усреднений — 100-200, в зависимости от выделяемости ЗВП. При необходимости изменяют коэффициент режекции для устранения и усреднения эпох, внутри которых сигнал превышает заданный уровень.[6]

Идентификация компонентов и их обозначение

Пример ЗВП на реверсивный шахматный паттерн у здорового испытуемого с остротой зрения 1 показан на рис. 4. Здесь же представлены обозначения основных компонентов ответа: N75. Р100, N145, Р200 и проведено сопоставление с ответом на вспышку (ответы показаны справа).

Рис. 4. Пример ЗВП на реверсивный шахматный паттерн с размером ячейки 25 мин. у здорового испытуемого (слева) с идентификацией основных компонентов ответа. Сверху — при монокулярной стимуляции левого глаза. Ниже — правого глаза. Справа для сравнения представлены ЗВП на вспышечный паттерн у этого же испытуемого, лее сложная конфигурация ВЗВП с наличием послеразряда.

5. Аппаратура для исследования.

Общая блок-схема анализатора ВП представлена на рис. 6. Биопотенциалы мозга, снимаемые электродами с поверхности головы, поступают в усилитель. Усилитель, со­стоящий из входных, промежуточных и оконечных каскадов, обеспечивает усиление ЭЭГ в сотни тысяч и более раз.[4]

Рис.5 Блок-схема установки для выделения ВП[3].

После усиления сигнал проходит через аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует аналоговый сигнал в цифровой, затем поступает в память ком­пьютера, где с ним проводятся операции синхронного усреднения при тех или иных за­даваемых условиях; результат может быть выведен на экран или распечатан на принте­ре с соответствующими числовыми параметрами. Синхронизация для запуска и начала Усреднения подается либо от генератора стимулов (внешняя синхронизация), либо от блока стимуляции, управляемого процессором. В последнем случае под управлением процессора (устройства для выделения и обработки ВП) происходит запуск как начала усреднения, так и начала стимуляции — внутренняя синхронизация. В стимуляторах, обеспечивающих проведение зрительной, слуховой, электрической и других видов сти­муляции, предусматриваются изменения и настройка различных видов и параметров стимуляции, в частности, интенсивности, частоты, длительности и прочих характерис­тик подаваемого стимула[2].

В настоящее время имеется достаточно большое количество как зарубежных, так и отечественных компьютеризированных систем, предоставляющих возможность про­водить полномасштабные исследования по вызванным потенциалам различной мо­дальности и латентности.

5.1. Усилители для регистрации ВП.

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, например, для стволовых слуховых ВП и некоторых соматосенсорных ВП — до нескольких кГц. Эти усилители по своим параметрам больше похожи на усилители для электромиографии (ЭМГ) и поэто­му чаще миографы и усреднители ВП объединяются в одном приборе.[7]

Основными характеристиками усилителя являются коэффициент усиления, чувст­вительность, полоса пропускаемых частот, величина подавления синфазных помех, уровень шумов.

Коэффициент усиления представляет собой отношение величины сигнала на выходе усилителя к его величине на входе, измеряется в относительных единицах и имеет вели­чину от 100 000 до 1 000 000 раз. Коэффициент усиления является больше технической характеристикой усилителя. Для практических целей более удобной характеристикой является понятие чувствительности.

Чувствительность — это отношение величины сигнала на входе к отклонению пера регистратора или к величине его на мониторе. В электроэнцефалографах эта величина обычно составляет от 7 мкВ/мм до 800 мкВ/мм и более. Чувствительность в данном слу­чае отражает то, что 7 мкВ входного сигнала вызывают отклонение пера или сигнала на экране дисплея на I мм (или 800 мкВ на 1 мм). Таким образом, чувствительность озна­чает, какую величину сигнала нужно приложить, чтобы вызвать отклонение на 1 мм или на одно деление (такое представление часто используется в компьютеризированных си­стемах при выводе сигналов на монитор или принтер). Следует обратить внимание на то, что чем больше эта величина, тем меньше усиление. То есть величины чувствитель­ности и усиления находятся в обратных соотношениях.

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. Шумами усилителя называют величи­ну сигнала на выходе при закороченном входе (через сопротивление 10 кОм). Эта величина в современных усилителях составляет от 0,5 до 3 мкВ. 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 0,05 с, что соответствует пропус­канию низкочастотных сигналов 0,16; 0,5; 1,5 и 2 Гц. На калибровочной кривой она ха­рактеризуется быстротой спада прямоугольного сигнала. 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 длинно-латентных, так и коротколатентных сигналов ВП. Обычно ограничение частотной по­лосы составляет для длиннолатентных ВП 100 Гц, для коротколатентных ВП — 1-3 кГц. По форме прямоугольного калибровочного сигнала это определяется величиной сгла­женности вершины.

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-кратное подавление соответствует 40 дБ.

Усилитель сигналов ВП обычно представляет собой дифференциальный усилитель с двумя входами: активным и пассивным. Обычно принято, что при подаче на активный вход положительного сигнала отклонение на выходе будет отрицательным, и наоборот. Соответственно подача сигнала на пассивный вход вызывает обратные соотношения. Эти соглашения при конструировании нейрофизиологических усилителей составляют так называемую конвенцию по полярности.

Современные усилители любую внешнюю помеху, синфазно попадающую на оба входа усилителя, многократно подавляют. Показателем, характеризующим подавление усилителем ВП синфазных помех, является коэффициент подавления синфазных по­мех (КПСП). Например, обычный усилитель для ВП имеет подавление синфазной по­мехи от 10 тысяч до миллиона раз, то есть КПСП составляет 80-120 дБ. Применение та­ких усилителей обеспечивает подавление внешних помех в широком диапазоне частот и дает возможность регистрировать ВП без специальных экранированных камер в усло­виях реанимации и операционной.

5.2. Характеристика АЦП и требования к визуализации.

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:

1. Временная дискретизация по одному каналу. Согласно теореме Котельникова, дис­кретное представление сигнала достоверно и обратимо только в том случае, если исход­ный аналоговый сигнал не содержит в своем спектре компонентов, частота которых вы­ше половины частоты дискретизации (частоты Найквиста). Для длиннолатентных ВП с максимальной частотой до 100 Гц интервал дискретизации равен 1/2F= 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. Фильтров с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой в природе не существует. Любой реальный фильтр имеет переходную полосу, в которой фильтр изменяет свои свойства «прозрач­ности». Таким образом, частота Найквиста должна быть расположена там, где фильтр ограничения спектра достаточно непрозрачен, т.е. имеется достаточное подавление. Эта «достаточность» зависит от разрядности АЦП, добротности фильтра и от ожидаемой мощности подавляемых высокочастотных компонентов сигнала. Как правило, отноше­ние частоты дискретизации к верхней частоте спектра сигнала составляет от 2,5 до 5. Для регистрации длиннолатентных ВП в полосе 100 Гц необходимая частота дискрети­зации составляет 250-500 Гц.

2. 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- или даже 16-разрядные АЦП с количеством квантов 4096 и 65 536 соответственно.

3. Число каналов АЦП для ВП не превышает 2-4, в отдельных методиках применяют 16 и более.

4. Для качества представления сигнала на экране важно также разрешение представ­ленного сигнала на мониторе в пикселях. Число точек на канал при анализируемой эпо­хе должно соответствовать каждому пикселю, чтобы не было уменьшения числа дис­кретизации и, таким образом, появления ступенчатой, неплавной формы кривой на экране.

5. Буферная память, методы синхронизации. Последовательное усреднение с синхро­низацией по предъявляемому стимулу проводится по формуле. Каждое ус­реднение воспроизводится на экране, и можно видеть улучшение отношения сиг­нал/шум по мере выделения ответов. После окончательного выделения результаты ус­реднения сбрасываются в дополнительную буферную память, и процесс усреднения по­вторяют при тех или других условиях.[8]

6. Способы визуализации. После выделения ответов проводится их дополнительная обработка с помощью фильтрации и других методов, например метода суперпозиции, который позволяет показать воспроизводимость ответов при повторных усреднениях. Наличие маркеров позволяет получить количественные характеристики ответов, кото­рые могут быть в последующем выведены на печать совместно с собственно волновой формой самого ответа и проставленными маркерами.

5.3. Электроды, отведения.

Для записи ВП чаще используют хлорсеребряные дисковые или чашечковые элект­роды, обеспечивающие хороший механический и электрический контакт с поверхнос­тью головы. Изолированный проводящий провод соединен с электродом, на другом конце которого имеется штекер, позволяющий подключить электрод ко входу усилите­ля через электродную коробку.

Используется несколько способов крепления электродов и создания хорошего кон­такта. Один из способов фиксации следующий: электрод с пастой, установленный в нужной точке на голове пациента, покрывается маленьким кусочком марли, смочен­ным коллодием, который высушивается с помощью фена. Удаляют коллодий с помо­щью спирта. Контакт электрода с кожей осуществляется за счет проводящей пасты. Другой способ фиксации чашечковых электродов предполагает использование паст од­новременно фиксирующих и проводящих. Место установки электрода обезжиривается или протирается специальной абразивной пастой. Небольшое количество проводящей фиксирующей адгезивной (прилипающей) пасты выдавливают на нужную точку на го­лове пациента и на электрод, затем электрод с легким надавливанием накладывают на эту точку, предварительно прикрыв электрод маленьким кусочком марли или ваты. Вяз­кая паста не дает электроду смещаться и обеспечивает достаточно хороший импеданс. Подводящий провод может быть дополнительно зафиксирован пластырем за ухом или на лбу пациента. Такая фиксация при исследовании ВП вполне подходит, так как время исследования составляет от 30 мин. до 1 часа. Удаляется такая паста с помощью воды.[11]

В качестве отводящих электродов могут использоваться и стандартные ЭЭГ электро­ды. В качестве точек расположения электродов при исследовании ВП используются те или иные точки стандартной системы отведений ЭЭГ «10-20%» в зависимости от вида обследования или некоторые дополнительные точки, не связан­ные с этой системой.

Рис.6 Общий вид электрода.