Современный цифровой комплекс для регистрации электроэнцефалографических (ЭЭГ) сигналов является сложным с технической точки зрения оборудованием. Часто медицинские специалисты, работающие на нем, имеют лишь поверхностное понимание принципов его функционирования, что затрудняет их работу на подобных системах и корректную интерпретацию результатов.

Данный материал содержит описание базовых принципов работы современного электроэнцефалографа. Его целью является знакомство медицинских специалистов, занимающихся регистрацией и анализом электроэнцефалографических обследований, с базовыми принципами работы и устройством современного ЭЭГрегистратора. Понимание технических основ работы ЭЭГ-оборудования должно помочь медицинскому персоналу правильно использовать все его возможности и в конечном итоге повысить качество медицинского обслуживания.

Отцом метода электроэнцефалографии заслуженно считают немецкого психиатра Ганса Бергера, которому впервые удалось зарегистрировать биоэлектрическую активность головного мозга человека с помощью скальповых электродов и гальванометра. Он смог записать одно отведение ЭЭГ, измеряя разность потенциалов между двумя электродами на голове обследуемого – своего сына (рис. 1).

В 1924 г. Бергер зафиксировал при помощи гальванометра на бумаге в виде кривой электрические сигналы от поверхности головы, генерируемые головным мозгом. Именно он впервые ввел термин «электроэнцефалография».

Исследования Ганса Бергера послужили толчком для развития методики ЭЭГ, и уже к середине ХХ в. она стала широко применяться в клинической практике. В то время ЭЭГ-регистраторы представляли собой громоздкие аналоговые чернильнопишущие аппараты, способные работать только в специализированных экранированных камерах. Кривые ЭЭГ выводились на рулонную бумагу механически (рис. 2).

С развитием компьютерной техники начиная с 1990-х гг. появляются первые цифровые аппараты для регистрации ЭЭГ. Они стали компактнее, надежнее, проще в использовании. Благодаря дополнительным схемотехническим и программным методам помехозащищенности такие регистраторы могут применяться в любых неэкранированных помещениях (рис. 3).

Со времен Ганса Бергера и чернильнопишущих аппаратов многое изменилось. Схема устройства современного цифрового электроэнцефалографа представлена на рисунке 4.

Электрические сигналы, сгенерированные в результате работы головного мозга, регистрируются электродами, расположенными на голове. От ЭЭГ-электродов сигналы поступают по скоммутированным каналам на входы операционных усилителей, затем после многократного усиления оцифровываются блоком аналогоцифрового преобразователя (АЦП) и передаются в компьютер, где они фильтруются и выводятся на дисплей персонального компьютера. Также в состав комплекса по регистрации ЭЭГ традиционно входит блок стимуляции (фото-, фоно-, паттерн-, токовый стимуляторы) и генератор калибровочного сигнала для проверки работоспособности каналов ЭЭГ [1].

Однако кое-что осталось неизменным: ЭЭГ-отведение по-прежнему отображает разность потенциалов между двумя точками на голове обследуемого, измеренную во времени (при скальповой записи ЭЭГ).

Какой бы аппарат ЭЭГ ни применялся для регистрации, в первую очередь качество записи сигнала зависит от применяемых электродов. Даже самый современный электроэнцефалограф не сможет записать качественный сигнал с плохих электродов.

В настоящее время существует несколько видов ЭЭГэлектродов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки: мостиковые (рис. 5), чашечковые (рис. 6), игольчатые, гидрогелевые электроды, одноразовые системы (рис. 7), электродные системы (рис. 8), активные электроды и т.д.

Даже при использовании качественных ЭЭГ-электродов необходимо их правильно наложить на голову обследуемого, обеспечив хороший электрический контакт с кожей головы (при неинвазивном исследовании). Электроды должны быть наложены на голову обследуемого в строгом соответствии с международной системой «10–20%» (рис. 9) [2][3]. Важно отметить, что при регистрации одного обследования не рекомендуется использовать ЭЭГ-электроды разного типа, поскольку между ними может возникнуть так называемая гальваническая пара – разность потенциалов (или поляризация), которая мешает качественной записи ЭЭГ. Постоянное смещение сигнала может вывести его за пределы диапазона амплитуд, которые способен регистрировать ЭЭГ-аппарат [1].

От правильности позиционирования ЭЭГ-электродов на голове обследуемого зависит корректность интерпретации результатов записи. Особенно важна точность наложения электродов при решении задачи локализации источников патологической активности головного мозга, при топографическом картировании (рис. 10).

При качественном наложении электрода на кожу головы необходимо добиться минимально возможного электрического сопротивления (импеданса) между электродом и телом обследуемого. Для этого кожу в местах наложения предварительно обезжиривают, а иногда и обрабатывают абразивной пастой.

Для проверки качества электрического контакта ЭЭГэлектродов с кожей головы все современные электроэнцефалографы имеют функцию измерения подэлектродного импеданса (электрического сопротивления). Нормальными для записи рутинных ЭЭГ-обследований считаются значения сопротивления, не превышающие 25 кОм. А при регистрации вызванных потенциалов мозга, например, рекомендуется добиваться значений импеданса ниже 5 кОм.

Обычно импеданс измеряется непосредственно перед началом записи, во время наложения ЭЭГ-электродов. Также часто это действие осуществляется после окончания ЭЭГ-записи для контроля ее качества. А при длительных ЭЭГ-обследованиях измерять сопротивление необходимо периодически, чтобы своевременно корректировать выявленные отклонения в качестве наложения электродов (рис. 11).

После того как ЭЭГ-электроды наложены, импеданс измерен и находится в зеленой зоне (сопротивление менее 25 кОм), можно приступать непосредственно к регистрации ЭЭГ-сигнала. Для того чтобы вовремя сигнализировать о низком качестве контакта электрода в ходе обследования, в современных ЭЭГ-регистраторах заложена функция онлайн-измерения импеданса. При этом непосредственно во время регистрации сигнала ЭЭГ на электроды с высокой частотой подается зондирующий ток для определения сопротивления каждого электрода.

Как было указано выше, ЭЭГ-отведение – это всего лишь разность потенциалов между двумя точками под электродами. Электрод, относительно которого измеряется активный сигнал, называют референтным [4, 5]. Отведения, имеющие один общий референтный электрод, называют монополярными (рис. 12). Если же каждое отведение монтажа имеет свой собственный референтный электрод, то его называют биполярным (рис. 13). Совокупность всех регистрируемых ЭЭГ-отведений в обследовании называют монтажом регистрации.

Как правило, все современные компьютерные электроэнцефалографы всегда регистрируют сигналы ЭЭГ в референтном монтаже с возможностью последующего программного пересчета в любые биполярные монтажи [4, 5]. Поэтому следует четко отличать аппаратные и программные (расчетные) референтные электроды.

Аппаратные референтные электроды:

С помощью математических преобразований внутри компьютерной программы сигналы ЭЭГ-отведений, записанные от аппаратных референтов, могут быть преобразованы к программным референтам.

Программные (расчетные) референтные электроды:

При просмотре и анализе результатов ЭЭГ-обследований применяют как монополярные (референтные), так и биполярные монтажи. В рекомендациях экспертного совета по нейрофизиологии Российской Противоэпилептической Лиги (РПЭЛ) по регистрации рутинной ЭЭГ 2016 г. [4] прописаны типовые монтажи регистрации.

От электродов по проводам электрический сигнал каждого ЭЭГ-отведения поступает на усилитель аналогового сигнала. Важно подчеркнуть, что для качественной регистрации низкоамплитудных ЭЭГ-сигналов необходимо применять высококачественные медные провода с низким сопротивлением. Для уменьшения артефактов, связанных с движением проводов во время обследования, их рекомендуется сплести в косу.

Поскольку электрическая активность головного мозга на скальпе очень низкоамплитудна, а кроме того, на своем пути к скальповому ЭЭГ-электроду она проходит ряд препятствий в виде костей черепа и кожи, на вход усилителя поступает разность потенциалов очень низкой амплитуды – порядка нескольких десятков микровольт [6, 7]. Чтобы этот сигнал оцифровать и передать в компьютер, его необходимо усилить в несколько десятков раз. Как правило, для повышения амплитуды ЭЭГ-сигнала применяется несколько каскадов усиления (рис. 14). Причем это должны быть достаточно качественные операционные усилители с низким уровнем собственных шумов и помех, вносимых в полезный сигнал. У современных ЭЭГ-усилителей уровень собственного шума не превышает 1,5 мкВ от пика до пика.

Следует обратить внимание, что для регистрации одного ЭЭГ-отведения необходимо наложить три электрода: активный, пассивный и нейтральный (или заземляющий), который необходим для уменьшения синфазной помехи от питающей сети (50–60 Гц). Таким образом, чтобы зарегистрировать, например, 19 ЭЭГ-отведений, нам потребуется установить как минимум 21 ЭЭГ-электрод: 19 активных, 1 пассивный (или референтный) и 1 заземляющий.

Усиление низкоамплитудного ЭЭГ-сигнала необходимо для того, чтобы передать его на вход АЦП, который не может принимать низкоамплитудный сигнал. АЦП, в свою очередь, нужен для перевода сигнала из аналоговой формы в цифровую для его последующей передачи и обработки на компьютере.

АЦП переводит сигнал из аналоговой формы в цифровую (рис. 15). Цифровое представление сигнала имеет ряд преимуществ:

цифровой сигнал не подвержен помехам, его можно передавать на любые расстояния без искажений;

цифровой сигнал легко может быть представлен в компьютере на дисплее.

Но есть у цифрового представления и свои недостатки и ограничения. Качество цифрового представления сигнала зависит от параметров блока АЦП, а именно от разрешающей способности и частоты квантования (рис. 16).

Разрешающая способность – это минимальный диапазон измерения амплитуды, количество разрядов (ступенек) при измерении амплитуды сигнала [1] (рис. 17). Например, если у АЦП разрешающая способность составляет всего 8 бит, то амплитуда цифрового сигнала на его выходе будет принимать одно из 256 (2⁸) значений (ступенек). Если при этом нам нужно измерять сигнал в диапазоне от –10 мВ до +10 мВ, то размер ступеньки будет равен 78 мкВ. Для оцифровки ЭЭГ-сигнала такой разрешающей способности явно недостаточно. Поэтому первые цифровые ЭЭГ-регистраторы имели очень узкий амплитудный диапазон и при малейшем его превышении уходили в зашкал. При применении более современных 16-битных АЦП (65 536 ступенек) точность измерения амплитуды того же диапазона уже составит всего 0,3 мкВ, что намного лучше. Самые современные 24-битные АЦП, применяемые в электроэнцефалографах, позволяют обеспечить одновременно и широкий регистрируемый диапазон амплитуд, и высокую точность оцифровки сигнала.

Частота квантования (дискретизации) – это разрешение по времени, минимальный временной диапазон измерения сигнала [1]. Например, если мы можем измерять некий аналоговый сигнал только 100 раз в секунду (100 Гц), а в сигнале содержатся колебания частотой выше 100 Гц, то мы их просто не увидим на нашей оцифрованной кривой.

На рисунке 18 представлены отличия сигнала, записанного с разной частотой квантования. Сигнал содержит синусоиду частотой 10 Гц. При частоте квантования 100 Гц можно заметить неравномерность пиков синусоиды, обусловленную недостаточной разрешающей способностью по времени. На 200 Гц вершины синусоиды более сглажены, но все-таки неравномерность еще различима. При частоте 500 Гц синусоида 10 Гц выглядит уже гладко, и дальнейшее увеличение частоты квантования не приведет к улучшению качества сигнала, но существенно увеличит его объем при хранении в базе данных обследований на компьютере.

Важно отметить, что в соответствии с теоремой Котельникова [8] для отображения любой частоты колебаний в цифровом виде необходима частота квантования, как минимум в 2 раза превышающая максимальную частоту колебаний самого сигнала. Таким образом, если на ЭЭГ мы планируем увидеть частоты колебаний сигналов до 75 Гц, то нам нужна частота квантования как минимум 150 Гц. Однако на практике для качественного отображения требуется частота квантования, в 4–8 раз превышающая максимальную частоту колебаний измеряемого сигнала. Именно поэтому для качественного отображения ЭЭГ на экране компьютера рекомендуется использовать частоту квантования от 500 Гц и выше [9].

В совокупности технические характеристики усилителя и АЦП определяют качество работы ЭЭГ-регистратора. Приведем перечень основных технических характеристик, присущих современным электроэнцефалографам.

Если регистрируемый сигнал по амплитуде превышает допустимый входной диапазон ЭЭГ-регистратора, то вместо кривых ЭЭГ на экране компьютера будет виден зашкал или изолиния. Зашкал может происходить в числе прочего из-за поляризации электродов, которая появляется вследствие низкого качества электродов или при использовании электродов разного типа. Сделать входной диапазон больше по амплитуде не позволяет ограничение разрешающей способности АЦП. Увеличение входного диапазона влечет за собой снижение точности измерения аналогового сигнала при его оцифровке.

Если регистрируемый сигнал содержит частоты, выходящие за пределы рабочего диапазона, мы их просто не увидим на экране компьютера. Частотный диапазон регистрируемого сигнала обычно ограничен частотой квантования.

Эта характеристика аналого-цифрового преобразователя определяет точность измерения аналогового сигнала, степень его огрубления при переводе в цифровую форму.

Данный параметр напрямую влияет на разрешающую способность регистрируемого сигнала по времени. От частоты квантования зависит качество ЭЭГ-сигнала на экране монитора. Неоправданное повышение частоты квантования не улучшает качество отображения сигнала, но существенно увеличивает его объем при хранении.

Этот параметр имеет особое значение при регистрации низкоамплитудной ЭЭГ, например в палате интенсивной терапии или при диагностике смерти мозга. Но и при обычных рутинных ЭЭГ-обследованиях уровень собственных шумов усилителя является его важной характеристикой, влияющей на качество регистрируемого сигнала.

Данная функция особенно важна при проведении длительных ЭЭГ-обследований для контроля качества наложения электродов.

Перед проведением ЭЭГ-обследования необходимо убедиться в работоспособности ЭЭГ-каналов усилителя и АЦП. Для этого служит встроенный калибратор, который генерирует синусоидальный или прямоугольный калибровочный сигнал заданной амплитуды.

Еще одной важной технической характеристикой электроэнцефалографа можно считать встроенные аналоговые фильтры. Фильтрация сигнала помогает выделить из него полезную информацию, отсеяв шумы и помехи. Существует три вида аппаратных фильтров: фильтр верхних частот (ФВЧ), фильтр нижних частот (ФНЧ) и фильтр подавления синфазной помехи (сетевой или режекторный) [10].

ФВЧ подавляет низкочастотную составляющую сигнала. Например, ФВЧ частотой 1 Гц будет подавлять медленноволновую активность менее 1 Гц. Для регистрации ЭЭГ-сигнала рекомендуется значение ФВЧ, не превышающее 0,5 Гц [4].

ФНЧ подавляет высокочастотные компоненты сигнала. Например, ФНЧ частотой 35 Гц будет подавлять все частоты выше 35 Гц. Для регистрации ЭЭГ-сигнала рекомендуется значение ФНЧ не менее 70 Гц [4].

Совокупность частот ФВЧ и ФНЧ определяет входной частотный диапазон регистрируемого сигнала. Для ЭЭГсигнала этот диапазон традиционно считался от 0,5 до 35 Гц, но в новых клинических рекомендациях Международной Противоэпилептической Лиги (англ. International League Against Epilepsy, ILAE) и Международной федерации клинической нейрофизиологии 2022 г. [9] этот диапазон расширен и теперь составляет от 0,5 до 70 Гц.

Степень подавления синфазной помехи (англ. common mode rejection ratio, CMRR) характеризует способность усилителя бороться с частотой питающей сети 50 Гц (или 60 Гц). У современных усилителей данный показатель может достигать 110–120 дБ. Для подавления синфазной помехи применяется тракт с обратной связью, в котором задействуется общий заземляющий электрод. Благодаря именно этой схемотехнической возможности современные электроэнцефалографы могут регистрировать ЭЭГ в неэкранированных помещениях.

Кроме аналоговых фильтров, работающих на уровне аппаратуры, при просмотре ЭЭГ-сигнала на экране компьютера используются и программные (цифровые) фильтры.

В настоящее время разработаны микропроцессорные схемы для регистрации ЭЭГ, содержащие в своем составе и тракт усиления, и АЦП. При этом такие микросхемы довольно миниатюрны (рис. 19, 20), что позволило производителям создавать носимые регистраторы ЭЭГ.

Развитие современной микроэлектроники позволило создать настолько миниатюрные электронные схемы усиления и оцифровки ЭЭГ-сигнала (см. рис. 20), что их удалось поместить в корпус ЭЭГ-электрода (рис. 21). Такой электрод имеет собственное питание и в месте контакта с кожей головы осуществляет преобразование ЭЭГ-сигнала в цифровую форму, а потом передает его в компьютер (рис. 22).

Кроме регистрации биоэлектрической активности головного мозга современные электроэнцефалографы содержат ряд встроенных стимуляторов, которые необходимы для проведения различных функциональных (нагрузочных, стимуляционных) проб, а также регистрации вызванных потенциалов мозга. В перечень типовых стимуляторов, которыми оснащают современные ЭЭГрегистраторы, входят:

Помимо встроенных стимуляторов могут применяться и внешние стимуляторы, подключаемые к блоку регистратора с помощью синхровхода и синхровыхода. Усилитель обычно содержит синхровход, а стимулятор – синхровыход. В момент стимула стимулятор посылает сигнал на свой синхровыход, который посредством кабеля поступает на синхровход усилителя. Таким образом, работа двух устройств синхронизируется.

В качестве внешнего стимулятора, например, может использоваться магнитный стимулятор для проведения ЭЭГ в сочетании с транскраниальной магнитной стимуляцией.

Обычно любые стимуляторы характеризуются диапазоном частот стимуляции и амплитудным диапазоном стимулов. Параметры задаются в программе на компьютере в соответствии с нуждами конкретного обследования и особенностями пациента. В рекомендациях экспертного совета РПЭЛ по регистрации рутинной ЭЭГ [4] прописаны типовые программы стимуляции.

Как правило, все современные ЭЭГ-регистраторы имеют в своем составе встроенный генератор калибровочного сигнала. В ранних моделях такие генераторы обычно выдавали прямоугольный сигнал определенной частоты и амплитуды (рис. 23). Современные регистраторы имеют несколько вариантов формы калибровочного сигнала (прямоугольная, синусоидальная) с возможностью задания частоты и амплитуды.

Запись калибровочного сигнала перед началом ЭЭГобследования рекомендована для подтверждения работоспособности всех каналов усилителя. Это особенно важно, когда результаты являются вопросом жизни и смерти – например, при проведении ЭЭГ в палатах интенсивной терапии или для диагностики смерти мозга.

Кроме ЭЭГ-каналов, предназначенных для регистрации биоэлектрической активности головного мозга, современные электроэнцефалографы содержат и дополнительные каналы.

ЭКГ-канал

Синхронная регистрация одного канала электрокардиограммы (ЭКГ) предусмотрена клиническими рекомендациями экспертного совета РПЭЛ по регистрации рутинной ЭЭГ [4]. Обычно ЭКГ во время рутинной ЭЭГзаписи регистрируется с конечностей с помощью электродов типа «прищепка» (рис. 24а). При длительных обследованиях может использоваться регистрация со второго стандартного отведения с помощью одноразовых гидрогелевых электродов (рис. 24b).

Основное назначение ЭКГ-канала при записи ЭЭГ – дифференциация ЭКГ-артефакта на кривых ЭЭГ от реальной островолновой активности. Кроме того, канал ЭКГ используется для контроля частоты сердечных сокращений во время регистрации обследования и эпизодов пароксизмальной электрической активности головного мозга.

ЭОГ-канал

Канал регистрации электроокулограммы (ЭОГ) во время ЭЭГ-обследований представлен в клинических рекомендациях ILAE, содержащих минимальные стандарты для записи обычной ЭЭГ и ЭЭГ сна [11]. ЭОГ-канал помогает дифференцировать артефакт от движения глазных яблок и моргания от медленноволновой активности на ЭЭГ (рис. 25).

ЭМГ-канал

Канал регистрации электромиографии (ЭМГ) служит для регистрации электрической активности мышц. Во время ЭЭГ-обследований он может применяться для дифференциации мышечных артефактов движения или напряжения. Часто ЭМГ-сигнал используется при проведении терапии методом биологической обратной связи.

Канал дыхания

Канал дыхания иногда регистрируется во время ЭЭГ-обследований, но чаще этот метод используется в полисомнографических (ПСГ) обследованиях для контроля амплитуды и частоты дыхательных движений.

SpO2-канал

Канал регистрации уровня сатурации кислорода в крови (SpO2) иногда применяется при длительных ЭЭГобследованиях, но чаще при ПСГ-обследованиях (рис. 26).

Экскурсия грудной клетки и брюшной стенки

Экскурсия грудной клетки и брюшной стенки регистрируется во время ПСГ-обследований для дифференциации обструктивных и центральных апноэ.

Канал храпа

Канал храпа регистрируется во время ночных ПСГобследований для фиксации эпизодов храпа.

DC-каналы

Каналы постоянного тока (англ. direct current, DC) предназначены для подключения к ЭЭГ-регистратору сторонних датчиков, выдающих на выходе сигнал в виде разности потенциалов.

После того как сигнал ЭЭГ усилен и оцифрован, его необходимо передать в компьютер для обработки и отображения. Для этого может применяться один из интерфейсов связи.

USB – простое в использовании, высокоскоростное и надежное соединение. Преимущество USB-подключения в том, что по одному кабелю осуществляется и электропитание ЭЭГ-регистратора, и передача данных. Это очень удобно на практике. Основной недостаток – ограниченная длина кабеля USB.

LAN – подключение по локальной компьютерной сети. Преимущество в неограниченной длине кабеля. Недостаток – необходимость дополнительного питания ЭЭГрегистратора. С помощью протокола PoE (англ. Power over Ethernet) питание блока усилителя может осуществляться по кабелю подключения.

Optical – преимущество оптического кабеля связи в том, что регистратор не имеет электрического контакта с компьютером (снижение помех от электросети), но при этом необходимо дополнительное питание от батарей либо сети. Кроме того, существенный недостаток такого интерфейса – хрупкость оптоволоконного кабеля и его высокая стоимость.

Bluetooth – беспроводный интерфейс ближнего действия (до 10 м). Преимущество – простота подключения и применения. Недостаток – малый радиус действия, необходимость питания от встроенных батарей или аккумуляторов.

Wi-Fi – беспроводный интерфейс дальностью действия до 100 м. Преимущества – свобода пациента от кабеля подключения, большой радиус действия [12]. Недостаток – необходимость питания от встроенных батарей или аккумуляторов.

Собственный проприетарный интерфейс – например, радиоинтерфейс производителя. Может нивелировать перечисленные выше недостатки, но имеет и собственные ограничения.

Когда регистрируемые ЭЭГ-сигналы переданы в компьютер, специализированное программное обеспечение (рис. 27) занимается их обработкой, отображением на экране и хранением.

Цифровая фильтрация

Кроме описанной выше аналоговой фильтрации, которая проводится на уровне схемотехники ЭЭГ-регистратора, в компьютерной программе также предусмотрены инструменты для дополнительной фильтрации записанного сигнала. Фильтрация необходима для очистки записи от шумов, борьбы с артефактами. В программе применяется цифровая фильтрация, т.к. сигнал в компьютер поступает уже в оцифрованном виде.

В соответствии с рекомендациями экспертного совета РПЭЛ по регистрации рутинной ЭЭГ [4] сигнал должен быть отфильтрован в полосе от 0,5 до 70 Гц. Именно в этой полосе частот лежит основной полезный сигнал. Используется несколько видов цифровых фильтров.

ФВЧ помогает отфильтровать паразитные медленноволновые колебания, справиться с постоянной составляющей на ЭЭГ. Иногда для анализа сверхмедленной ЭЭГ-активности данный фильтр отключают или устанавливают значения, близкие к 0 Гц. Диапазон установки ФВЧ – от 0,01 до 10 Гц.

ФНЧ фильтрует быстрые частоты, которые не нужно видеть на ЭЭГ. Раньше такой фильтр традиционно устанавливался на значение 35 Гц, но в современных рекомендациях прописано значение 70 Гц [9]. Это связано с тем, что ФНЧ на 35 Гц может существенно снижать амплитуду спайков и острых волн, частота которых может превышать 35 Гц. При желании просмотреть и проанализировать более высокие частоты фильтр можно отключить или установить более высокие значения. Диапазон установки ФНЧ – от 15 до 500 Гц.

Режекторный фильтр предназначен для подавления синфазной помехи от питающей сети (50 или 60 Гц). Обычно применяется рекурсивный фильтр, но его недостаток состоит в том, что он грубо вырезает из сигнала частоты около 50 Гц, и если в этой частотной области будет находиться полезный сигнал (например, спайки и острые волны), то он тоже подвергнется резекции. В современных компьютерных программах помимо рекурсивного применяется так называемый адаптивный режекторный фильтр, который вырезает из сигнала только чистую синусоиду 50 Гц, не повреждая полезный сигнал. Полосовой фильтр может применяться для того, чтобы дополнительно отфильтровать сигнал в заданной полосе частот. Например, с помощью такого фильтра можно отфильтровать только альфа-диапазон от 8 до 14 Гц.

Современные компьютерные программы по обработке ЭЭГ, как правило, позволяют хранить ЭЭГ-сигнал в нефильтрованном виде, применяя фильтрацию только во время вывода ЭЭГ-кривых на экран компьютера. Это дает возможность изменять фильтры в любой момент регистрации или просмотра обследования.

Следует помнить, что, хотя фильтрация ЭЭГ-сигнала полезна для удаления шумов и помех, любая фильтрация вносит искажения в исходный сигнал. Например, цифровые фильтры могут иметь транспортную задержку. Эти особенности важно учитывать при анализе записанных данных [13].

Сглаживание ЭЭГ-кривых на экране дисплея На мониторе компьютера изображение формируется с помощью пикселей, и кривые ЭЭГ-сигналов на экране имеют ступенчатую форму. Это особенно заметно при низком разрешении дисплея. В современных программах для просмотра и анализа ЭЭГ применяют различные аппаратные и программные методы сглаживания, которые позволяют просматривать ЭЭГ-кривые в хорошем качестве (рис. 28, 29).

Просмотр и анализ ЭЭГ

Кроме визуального анализа проведенной записи ЭЭГсигнала современные компьютерные программы по обработке ЭЭГ позволяют проводить различные математические манипуляции [14][16], осуществлять автоматический поиск феноменов пароксизмальной активности, существенно сокращая время, затрачиваемое на анализ ЭЭГзаписи (рис. 30). Подробно возможности программного обеспечения будут рассмотрены в следующей статье.

Подготовка заключения ЭЭГ-обследования

Как правило, любое ЭЭГ-обследование завершается написанием заключения специалиста [16]. Современное программное обеспечение имеет встроенные функции автоматической генерации заключений ЭЭГ-обследований по заранее сформированному шаблону, чтобы сократить время на написание заключения вручную (рис. 31). Тем не менее программный алгоритм может составлять только техническую часть протокола, а постановка диагноза, формулирование окончательного заключения, конечно, остаются прерогативами специалиста.

На рисунках 32, 33 представлены примеры современного ЭЭГ-оборудования.

Существуют и довольно специфические регистраторы ЭЭГ, предназначенные для определенных областей использования. Например, японский электроэнцефалограф компании Nihon Kohden предназначен для регистрации ЭЭГ при экстренных ситуациях, а также в отделениях реанимации и интенсивной терапии (рис. 34).

В представленном материале рассмотрено устройство современного электроэнцефалографа – начиная от электродов и трактов усиления аналогового сигнала до его оцифровки, передачи в компьютер, обработки и формирования заключения ЭЭГ-обследования. Знание технических основ работы ЭЭГ-оборудования позволит медицинскому персоналу в полной мере использовать его возможности. В конечном итоге это приведет к повышению качества медицинского обслуживания.

В следующих публикациях данной рубрики будут рассмотрены возможности программного обеспечения по количественному анализу ЭЭГ-сигналов.