ЭЭГ высокого разрешения. Обзор метода и области применения

ВВЕДЕНИЕ / INTRODUCTION

Электроэнцефалография (ЭЭГ) – чувствительный метод исследования функционального состояния головного мозга. По результатам проведенного ЭЭГ-обследования можно оценить функциональное состояние структур головного мозга, определить источники патологической электрической активности. Область использования ЭЭГ в медицинской клинической практике в настоящее время довольно обширна [1]: от рутинных ЭЭГ-обследований в поликлинике [2] до инвазивного видео-ЭЭГ-мониторинга перед оперативным лечением головного мозга (опухоли, эпилепсия). Применяется ЭЭГ и в палатах интенсивной терапии [3], и в неонатальных отделениях для нейромониторинга новорожденных [4].

От количества используемых во время регистрации ЭЭГ-электродов зависит разрешающая способность данного метода [5–7]. В клинической практике в соответствии с российскими и международными рекомендациями применяется от 19 до 32 ЭЭГ-электродов, расположенных на голове обследуемого по системе «10–20%» [2][5][8] (рис. 1). Для использования большего количества каналов существует система «10–10%» [5], в соответствии с которой можно наложить до 64 ЭЭГ-электродов (рис. 2).

Но иногда и этого оказывается недостаточно. В ряде случаев (как правило, для научных исследований) необходимо регистрировать ЭЭГ с более высокой плотностью электродов на голове обследуемого. Это ЭЭГ высокого разрешения (англ. high-density EEG) (рис. 3).

ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕГИСТРАЦИИ ЭЭГ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ / PRACTICAL ASPECTS OF HIGH-DENSITY EEG RECORDING

Для регистрации ЭЭГ высокого разрешения может быть использовано 128, 256 или даже 512 ЭЭГ-электродов. Понятно, что для наложения такого количества электродов требуется немало времени и терпения. Как правило, применяются специализированные электродные системы (рис. 4).

Очевидно, что чем больше электродов наложено на поверхность головы, тем более высокое пространственное разрешение ЭЭГ мы получим и тем больше информации сможем обработать. Но вместе с числом электродов пропорционально возрастает и время на подготовку к обследованию, и количество артефактов записи. Кроме того, при достижении определенной плотности скальповых ЭЭГ-электродов дальнейшее увеличение их количества не даст ощутимого прироста в объеме полезной информации.

Термин «ЭЭГ высокого разрешения» вошел в обиход при описании ЭЭГ-оборудования, позволяющего регистрировать 64 и более ЭЭГ-каналов. С точки зрения клинической диагностики ЭЭГ высокого разрешения позволяет повысить точность локализации очага эпилептиформной активности или источника другой патологической электрической активности головного мозга. В совокупности с визуализационными методами, такими как компьютерная томография и магнитно-резонансная томография, ЭЭГ с программами для трехмерной локализации позволяет с высокой точностью определить расположение патологического очага. И точность тем выше, чем больше количество регистрирующих электродов. Для скальповой ЭЭГ 64 канала в данном случае представляется оптимальным выбором. Это связано и с трудоемкостью процесса наложения электродов, и с тем, что дальнейшее увеличение числа скальповых ЭЭГ-электродов не дает существенного повышения точности локализации, т.к. каждый электрод регистрирует электрическую активность нейронов коры головного мозга площадью в несколько квадратных сантиметров.

Для трехмерной локализации очага патологической активности по ЭЭГ служат специализированные компьютерные программы, которые с помощью математических моделей рассчитывают координаты источника электрической активности в головном мозге по выбранному участку ЭЭГ-записи [6]. Примером такой программы отечественного производства является BrainLoc 6.0 (ООО «Нейрософт», Россия) (рис. 5). Из зарубежных аналогов достаточно известны программы Encevice EpiSource (Austrian Institute of Technology, Австрия) (рис. 6) и LORETA (Peak Brain Institute, Швейцария) (рис. 7).

В качестве регистратора для записи ЭЭГ высокого разрешения, как правило, применяются специализированные дорогостоящие усилители импортного производства (рис. 8).

Отечественная компания ООО «Нейрософт» предлагает систему для регистрации многоканальной ЭЭГ высокого разрешения, состоящую из двух клинических ЭЭГ-регистраторов «Нейрон-Спектр-65». В совокупности такая система может регистрировать до 78 референциальных ЭЭГ-каналов (рис. 9). Два блока «Нейрон-Спектр-65» подключаются к компьютеру по USB или LAN и работают совместно как один регистратор. Преимущество такого решения в том, что блоки можно использовать как совместно, так и по отдельности, когда не требуется большое количество каналов ЭЭГ [9].

Многоканальная ЭЭГ высокого разрешения позволяет с более высокой точностью локализовать очаг патологической активности в головном мозге и в некотором роде является альтернативой инвазивной ЭЭГ. Регистрировать ЭЭГ высокого разрешения можно как с чашечковых ЭЭГ-электродов (рис. 10), так и с помощью систем с предустановленными электродами по системе «10–10%» (рис. 11).

Многоканальная ЭЭГ на экране компьютера выглядит слегка непривычно. Плотность ЭЭГ-кривых гораздо выше, чем обычно, уже при записи 64 каналов, не говоря уже о 128 (рис. 12).

Для более привычного отображения можно просматривать ЭЭГ не по всем записанным каналам, а только по выбранным, создав для этого отдельные монтажи для просмотра. Кроме ЭЭГ по 64 каналам также регистрируют и вызванные потенциалы мозга (рис. 13).

Конечно, ЭЭГ высокого разрешения в настоящее время пока используется в основном при научных исследованиях. Однако эта методика постепенно находит применение и в клинической практике. Все необходимое оборудование и аксессуары для ЭЭГ высокого разрешения доступны и производятся в России.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЭГ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ / APPLICATION OF HIGH-DENSITY EEG

В клинической практике ЭЭГ высокого разрешения полезна при локализации очага пароксизмальной активности в головном мозге. Но есть и довольно специфические области применения этой методики, например в системах с интерфейсом «мозг – компьютер». С помощью специализированных программ анализа, построенных на основе искусственного интеллекта, люди уже научились набирать текст на компьютере силой мысли при помощи ЭЭГ (или вызванных потенциалов), а скоро, вероятно, можно будет и управлять более сложными объектами, например автомобилем (рис. 14).

В научных исследованиях ЭЭГ высокого разрешения уже применяют для адаптации в виртуальной реальности и управления виртуальными объектами с помощью мысли. Сейчас это кажется фантастикой, но через несколько лет данная технология, возможно, войдет в повседневную практику. Например, российские ученые уже разработали и внедряют систему, позволяющую людям с ограничениями с помощью мысли общаться в чате (рис. 15). Есть и другие интересные проекты – например, с помощью ЭЭГ-электродов и силы мысли человек может управлять своим протезом (рис. 16). Австрийская компания gTec работает над системой «мозг – компьютер», которую можно будет применять для реабилитации пациентов, перенесших инсульт, и даже для управления строительной техникой (рис. 17).

И таких проектов много. Научные исследования ведутся на моделях в платформе MathLab с передачей ЭЭГ в реальном времени по протоколу Lab Streaming Layer (LSL). Системы отлаживают, оттачивают и только потом переходят к исследованиям на человеке. Это внушает надежду на то, что в скором будущем ЭЭГ высокого разрешения откроет для человечества новые возможности. Отрадно, что многие такие исследования ведутся и в России.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ / CONCLUSION

В настоящее время ЭЭГ высокого разрешения используется в основном в научных исследованиях, но эта методика постепенно находит применение и в клинической практике – например, для трехмерной локализации источников патологической активности. Особый интерес эта методика представляет для разработки систем с интерфейсом «мозг – компьютер», где открываются все новые возможности человеческого мозга. Все необходимое оборудование и аксессуары для ЭЭГ высокого разрешения доступны и производятся в России.