Прикладная компьютерная электроэнцефалография - Л. Б. Иванов

Книга "Прикладная компьютерная электроэнцефалография"

Автор: Л. Б. Иванов

ISBN 5-94982-014-2

Книга посвящена проблеме решения назревших противоречий между возможностями вычислительной техники в обработке электроэнцефалограммы и реальным использованием ее в повседневной клинической практике. В настоящее время созданы высокого уровня прикладные компьютерные программы, предназначенные для обработки биологического сигнала, значительно обгоняющие уровень подготовки пользователей этих программ, врачей-нейрофизиологов. В настоящей книге предпринята попытка восполнить этот пробел. На основании собственного опыта, опирающегося на клиническую интерпретацию данных спектрального и когерентного анализа ЭЭГ, автор предлагает простые и доступные пути их реализации в повседневной работе.

Автор отдельно останавливается на возможностях спектрального анализа в клинической оценке распределения ритмов внутри альфа-диапазона, недоступных при традиционном визуальном прочтении ЭЭГ, когерентного анализа в оценке уровня внутримозговой интеграции при расстройствах сознания, при травмах мозга и, главное, при нарушениях поведения на модели детей с тикозными гиперкинезами на этапах лечения. Подробно изложены этапы становления внутримозговых взаимоотношений по данным когерентного анализа ЭЭГ у доношенных и недоношенных детей на первом году жизни в сопоставлении с клиническими критериями психомоторного развития младенца.

Значительное внимание уделено проблеме практического применения метода трехмерной локализации источника электрической активности головного мозга для глубинной топографической диагностики зоны генерации патологических электроэнцефалографических феноменов.

Книга предназначена для широкого круга медицинских читателей: врачей функциональной диагностики, невропатологов, психиатров, психологов, педиатров, а также студентов медицинских ВУЗов.

Содержание книги "Прикладная компьютерная электроэнцефалография" - Л. Б. Иванов

Содержание книги

Contents

Предисловие к первому изданию

Предисловие ко второму изданию

Вместо введения

О чем еще можно сказать в электроэнцефалографии?

Объективное и субъективное в интерпретации ЭЭГ

Компьютерная электроэнцефалография

1. Спектральный анализ электроэнцефалограммы

Особенности спектрального анализа, возникающие при цифровой обработке ЭЭГ

Выбор частоты опроса

Гармоники

Искажения ЭЭГ, связанные с цифровыми окнами

Выбор эпохи анализа и нестационарность ЭЭГ

Ограничение минимального размера эпохи

Сглаживание и усреднение спектра мощности ЭЭГ

Спектр мощности в области низких частот

Методические основы спектрального анализа ЭЭГ при практической работе

Условия регистрации ЭЭГ. Частота опроса

Выбор эпох анализа и их количество

Выбор эпох ЭЭГ для оценки корковой ритмики

Выбор эпох ЭЭГ для оценки спонтанных вспышек

Набор эпох для оценки очагового нарушения на ЭЭГ

Коэффициент сглаживания графика спектрограммы ЭЭГ

Число точек для быстрого преобразования Фурье

Семиотика критериев спектрального анализа ЭЭГ и действительная роль и место топографического картирования

Количественная оценка пиков частот спектральной мощности ЭЭГ

Новое видение альфа-активности через призму спектрального анализа и что это значит для практики

Спектральный анализ альфа-диапазона

Модальность альфа-ритма

Широта диапазона альфа-ритма

Полушарная симметричность и асимметричность пиковых значений альфа-ритма

Распространенность альфа-ритма

Мощность пиков альфа-ритма

Спектральный анализ ЭЭГ как объективный критерий минимальных сдвигов в биоэлектрической активности головного мозга в оценке эффективности проводимой терапии

Оценка терапевтического действия метода аудиовизуальной стимуляции в неврологической практике по данным спектрального анализа ЭЭГ

Оценка терапевтического действия транксена в лечении детей с тикозными гиперкинезами по данным спектрального анализа ЭЭГ

2. Когерентный анализ электроэнцефалограммы

Введение в когерентность

Физиологическая сущность когерентности

Методика исполнения когерентного анализа ЭЭГ

Выбор схем пар и их трактовка

Влияние референтного электрода на результат вычисления когерентности

Способы представления результатов когерентного анализа

Количественный анализ показателей когерентности

Визуальный («пиктографический») анализ совмещенных спектральных графиков когерентности

Семиотика чтения совмещенных спектральных графиков когерентности

Последовательность анализа

Интерпретация результатов когерентного анализа

Когерентность ЭЭГ здорового человека

Состояние внутриполушарной интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у здоровых детей различных возрастных групп

Состояние межполушарной интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у здоровых детей различных возрастных групп

Состояние внутриполушарной интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у детей первого года жизни

Проблемы клинического применения электроэнцефалографии у детей первого года жизни

Становление пространственно-временных отношений у здоровых доношенных детей на первом году жизни

Становление пространственно-временных отношений у «условно» здоровых недоношенных детей на первом году жизни по данным когерентного анализа ЭЭГ

Состояние внутриполушарной интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у «условно» здоровых недоношенных детей, рожденных на разных сроках гестации, на первом-втором годах жизни

Состояние межполушарной интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у недоношенных детей, рожденных на разных сроках гестации, на первом году жизни

Становление пространственно-временных отношений ЭЭГ недоношенных детей при перивентрикулярной лейкомаляции на 1-2-ом годах жизни

Внутримозговые отношения у доношенных детей с тяжелым гипоксически-ишемическим поражением центральной нервной системы по данным когерентного анализа ЭЭГ

Уровень внутримозговой интеграции по данным когерентного анализа ЭЭГ у детей с расстройствами сознания при черепно-мозговой травме у детей

Состояние внутримозговой интеграции при синдроме Туретта по данным когерентного анализа ЭЭГ

Особенности регистрации и анализа компьютерной ЭЭГ при тикозных гиперкинезах у детей

Биоэлектрическая активность головного мозга у детей с тикозными гиперкинезами

Примеры страниц из книги "Прикладная компьютерная электроэнцефалография" - Л. Б. Иванов

Предисловие к книге "Прикладная компьютерная электроэнцефалография" - Л. Б. Иванов

Мне выпала честь написать предисловие ко второму изданию книги Льва Борисовича Иванова «Прикладная компьютерная электроэнцефалография», которую я с удовольствием выполняю по двум причинам: первая — компьютерная ЭЭГ меня всегда интересовала и вторая — сделать прикладной область, которая еще недавно имела чисто научный интерес, представляется очень своевременным и нужным.

Компьютерная ЭЭГ и методы анализа электроэнцефалограммы имеют давнюю историю. Одной из первых отечественных книг, обобщивших применение методов анализа ЭЭГ и давших толчок развитию этих методов, несомненно, является книга В. А. Кожевникова и Р. М. Мещерского «Современные методы анализа ЭЭГ» (М.: Медицина, 1963). Многое уже устарело или не оправдало себя, но многое вошло в идеи и реализации анализа ЭЭГ теперешнего времени через 40 лет, а кое-какие проблемы остались неразрешенными и на сегодняшний день.

Поэтому нам не стоит похлопывать снисходительно по плечу наших учителей и предшественников. Это становится понятным, если рассматривать все не только в историческом аспекте, но и в перспективе непрерывного течения времени. Сегодня — это же завтра вчерашнего дня, так же как и сегодня — вчерашний день для того, что будет после нас.

Оглядываясь назад, нужно признать, что ЭЭГ двигается вперед. Компьютерная ЭЭГ сегодняшнего дня, в том числе и цифровая безбумажная ЭЭГ, появившаяся в начале 90-х, значительно расширила возможности анализа ЭЭГ, в меньшей степени — ее понимания и интерпретации. Несмотря на большие возможности современных методов и подходов к анализу ЭЭГ, она, к сожалению, не стала более понятной и востребованной у клиницистов, особенно в ряду с другими методами (КТ, МРТ, ПЭТ, допплерография и др.), о чем сетует и автор монографии, стараясь улучшить существующее положение вещей.

Явного охлаждения к методу ЭЭГ не компенсирует даже применение компьютерной ЭЭГ. В свое время известный нейрофизиолог Грей Уолтер образно сказал, что большинство компьютерных методов прибавляет «количественную торжественность к качественному беспорядку». И это, по-видимому, так, какие-то очень важные вопросы для клинической оценки ЭЭГ и ее диагностической значимости остаются пока недоступными.

В свое время F. A. Gibbs сказал, что «ЭЭГ — это живой язык, которым мозг разговаривает с нами», и это наши проблемы, что мы еще не научились его понимать. Наряду с зарубежными исследователями наши отечественные классики (В. Е. Майорчик, Л. А. Новикова, Е. А. Жирмунская, О. М. Гриндель и многие другие) сделали много для понимания этого языка. По-видимому, сейчас назрел тот момент, когда мы должны осмыслить, что же необходимо, чтобы донести и сделать ЭЭГ востребованной для клиницистов. Для того чтобы осмыслить и предложить программу для дальнейших действий, нам необходимо ответить для себя на следующие вопросы: 1) что есть ЭЭГ; 2) что не удовлетворяет и 3) что предлагается, какие направления, методы следует развивать?

Первый вопрос: что говорит ЭЭГ о мозге (что с мозгом, что делается в мозге)? Если в целом ответить на этот вопрос, то ЭЭГ — один из важных маркеров функции и дисфункции нейронов мозга. В этом плане он один из немногих показателей, связанных напрямую с функцией нейрона, не со структурой, как методы нейровизуализации КТ и МРТ, локальным мозговым кровотоком, как фМРТ или ОФЕКТ, или локальным метаболизмом, как ПЭТ. Несмотря на такой важный факт и наличие многочисленных экспериментальных доказательств о клеточном и биохимическом субстрате ритмов ЭЭГ и пароксизмальной активности, метод ЭЭГ пока не воспринимается в достаточной мере как важный показатель функции и дисфункции нейронов.

Второй вопрос: что не удовлетворяет в ЭЭГ? Казалось бы, заключения по ЭЭГ предназначены для клиницистов, т. к. они дают информацию о функционировании нейронов: симптомах выпадения и раздражения, о топографии, о состоянии коры и подкорково-стволовых структур. Но на деле они выглядят столь неопределенно, что их учитывают при постановке какого-либо диагноза с долей условности. С чем это связано? Каждая методика имеет свой язык, но часто этот язык непонятен или он мало интересует, пока нет трансляции перевода в понятные для клинициста термины о структурно-функциональной значимости, состоянии мозговых структур: какие события на нейронно-нейромедиаторном уровне происходят, где они происходят и какую информацию несут. Причем эта информация должна быть не спекулятивной виртуальной, а исходящей непосредственно из измеримых показателей ЭЭГ. Вместо этого заключение часто носит описательный констатационный характер с использованием сугубо нейрофизиологических терминов (альфа- и бета-волны, синхронизации, десинхронизации и т. д.), что, конечно, не удовлетворяет клиницистов. В этом плане в своей работе Л. Б. Иванов направляет усилия на преодоление дистанции между образом мышления нейрофизиолога и клинициста и, надо сказать, достаточно успешно, приближая непонятный специальный электроэнцефалографический язык на уровень потребителя этой информации, т. е. практического врача.

Третий вопрос: что же можно предложить для выхода из создавшейся ситуации, чтобы с нейрофизиологическими методами и, прежде всего, с ЭЭГ считались и она была бы востребована у клиницистов?

Сейчас появился «инструмент» (имеется методика обратной задачи ЭЭГ), который способен сказать, где происходят специфические события, которые мы видим в ЭЭГ, а не только когда они происходят. Этот сложный вопрос подробно в адаптированной форме для клинического мышления автор рассматривает его в разделе трехмерной локализации электрической активности мозга с практической точки зрения его оптимального использования. Это создает условия к тому, что метод ЭЭГ, наряду с другими, станет методом функциональной нейровизуализации.

Проблемы, которые остаются: электроэнцефалография высокого разрешения, проблемы погрешностей и артефактов, увеличивающих число ложноположительных результатов, медленные волны различного генеза, интерпретации различных паттернов альфа-ритма, проблемы адекватных и неадекватных диагнозов по ЭЭГ и пр. Многие из этих вопросов как раз обсуждаются в их конкретном применении в различных разделах монографии.

Что может читатель дополнительно найти во втором издании.

Переделан кардинально раздел когерентного анализа ЭЭГ. Значительно переработана методологическая сторона использования когерентного анализа ЭЭГ с адаптацией его к клиническим потребностям и даны различные его приложения, среди которых наиболее интересны для клинициста: становление пространственно-временных отношений у здоровых доношенных и недоношенных младенцев на первом году жизни, у детей с расстройствами сознания при черепно-мозговой травме, при синдроме Туретта.

В главе, посвященной трехмерной локализации источников ЭЭГ, добавлен интересный и новый по постановке самой проблемы раздел о возможной фокальной структуре генерализованной активности в генераторах, находящихся в глубинных или медиобазальных структурах. Интересны приводимые конкретные примеры.

Добавлена глава «Новые аспекты использования компьютерной ЭЭГ». В ней интересен раздел дифференциальной диагностики артефактов и реальных феноменов ЭЭГ. Рассмотрена проблема артефактной и псевдоартефактной активности в височной области. Особенно в аспекте возможности ремонтажа при просмотре этой активности. Обсуждаются наиболее оптимальные способы ремонтажа, включая монтаж с контралатеральным ушным электродом, позволяющий дифференцировать латерально-височную от медиально-височной и медиобазальной активности и отличить их от артефактной ушной активности. Это интересный раздел, полезный в практическом аспекте, при анализе патологической активности в височных отделах.

Встречаются в книге и спорные утверждения. Локальная активность в виде острых волн на рис. 3.41 только в левой центральной области (СЗ)[?ABBR-1] с трудом воспринимается как реальный феномен ЭЭГ из-за отсутствия какого-либо градиента на соседних электродах. Воспроизводимость этих элементов при повторных исследованиях, которые выполнил автор, — аргумент веский, хотя отсутствие градиента кажется все равно странным.

Спектр когерентности, так же как фазовый спектр, применяется широко в геофизике при обработке сигналов, чтобы показать связь, корреляцию между сигналами по заданной частоте и запаздывание или опережение одного сигнала относительно другого. В них нет никаких указаний на интеграцию и дезинтеграцию. Автор без колебания вводит эти понятия. Видимо, следовало бы более четко сформулировать, что имеется в виду интеграция (или дезинтеграция) не функциональной деятельности мозга, а связанности формирования электрических процессов мозга. Отсюда и проблема интерпретации спектра когерентности. Само понятие когерентности несколько «перечитывается» за границы возможностей данного метода анализа сигналов. В то же время использование этого показателя для анализа соотношения активности в различных областях мозга вполне оправданно. Можно ожидать, что в этом методическом подходе, который предлагает автор, метод когерентного анализа ЭЭГ станет гораздо более клиническим и окажется доступным для широкого его применения.

Отмеченные замечания в целом носят скорее дискуссионный характер и не умоляют содержание самой книги. Книга живо написана, иногда, на мой взгляд, слишком эмоционально (что само по себе неплохо), но иногда бывает спорной, например, в отношении «запад нам не указ». Книга хорошо иллюстрирована наглядными примерами. На своих циклах и семинарах мы нередко разбираем примеры из этой книги. Сделать ЭЭГ, в том числе и компьютерную, доступной клиницистам представляется благородной задачей и, несомненно, заслуживает одобрения.

Книга Льва Борисовича Иванова будет интересна нейрофизиологам и клиницистам, и можно приветствовать ее второе издание. Она наглядно показывает нам, где мы находимся в процессе познания языка мозга и в каком направлении движемся. Будем надеяться, что компьютерная электроэнцефалография станет все более удовлетворять потребностям клиники и вклад автора в разрешение этой проблемы очевиден.

Руководитель Лаборатории клинической нейрофизиологии НИИ неврологии РАМН, доктор биологических наук, профессор В. В. Гнездицкий