Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография - Гнездицкий В.В. - Монография

Год выпуска: 2004

Автор: Гнездицкий В.В.

Жанр: Неврология

Формат: PDF

Качество: OCR

Описание: В книге «Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография» предпринята попытка перевести теоретические представления по проблеме локализации ЭЭГ и ВП в практическую плоскость, выявить те условия, при которых задача локализации источников ЭЭГ и ВП может решаться, представить результаты, иллюстрирующие возможности и ограничения применительно к конкретным электрофизиологическим феноменам.

Резюмируя, можно сказать, что основной целью книги является:

• анализ того, что представляют собой электрические источники — генераторы активности головного мозга;

• ответ на вопрос: можно ли локализовать источники и связать их с определенными структурами и зонами мозга, и как это сделать;

• выявление подводных камней, которые существуют при решении этих проблем;

• определение того, чем может решение этих задач помочь анализу и расшифровке ЭЭГ и ВП.

Основное содержание книги «Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография» заключается не столько в представлении технических деталей метода локализации источников (главы 3-6), сколько в иллюстрации его возможностей и ограничений применительно к конкретным электрофизиологическим феноменам — нормальным ритмам (глава 7), эпиактивности (глава 8), медленной активности различного генеза (главы 9-10), электрической активности, связанной с верифицированным очагом и вызванными потенциалами (глава 11), а также в анализе ошибок использования этого метода (главы 5-6). В главах, посвященных анализу результатов исследований конкретных ЭЭГ и ВП, вначале излагаются существующие представления об этих электрографических феноменах (главы 7-11). Как правило, локализация ЭЭГ рассматривается в тех случаях, в которых известно, что источник существует, и есть данные о его локализации, полученные другими методами исследования. В книге проанализированы также потенциальные возможности метода для решения проблемы локализации функций мозга.
Впервые рассмотрены вопросы целенаправленного изучения источников ЭЭГ и ВП в плане их анализа и локализации. Представлены различные количественные методы изучения характеристик источников, выявлен круг тех явлений, при которых возможно решение обратной задачи электроэнцефалографии — локализации источников по потенциалам, регистрируемым на поверхности головы. Введение в электроэнцефалографию понятия пространства при определении координат электродов и локализации источников ЭЭГ (ВП) позволило провести количественное сопоставление параметров источника: реального и вычисленного на основании данных ЭЭГ, определить функциональную границу очага и глубину его расположения. Продемонстрирована возможность определения зон мозга, генерирующих как разрядную, так и медленную активность, и установлено соответствие между генерируемой зоной и зоной реального очага. Установлено также, что место генерации и место регистрации электрической активности мозга может не совпадать, что приводит к ошибкам в интерпретации ЭЭГ и ВП. Выяснена причина этих несоответствий и парадоксальных латерализаций, часто дискредитировавшая метод ЭЭГ и свя-
занная в основном с ориентацией источника и наличием объемного проведения. Показано, что для правильной оценки регистрируемой электрической активности мозга необходимо восстановление первичной зоны генерации методом локализации источников.
К моменту начала наших исследований (1976 г.) в отечественной литературе вопрос локализации источников ЭЭГ и ВП у человека практически не рассматривался, в зарубежной литературе были лишь противоречивые единичные работы на эту тему. Постановка нами такого рода исследований является приоритетной, так как после их проведения в 70-80-х годах опубликован ряд работ, подтверждающих правомерность в целом такого подхода. В настоящее время этой проблеме уделяется большее внимание в связи с анализом как электрических, так и магнитных полей мозга. Показана возможность локализации источников электрической активности мозга не только на поверхности, но и с определением глубины расположения очага. Причем точность локализации, особенно глубины расположения очага, неизмеримо выше, чем точность при других методах анализа, не говоря уже о визуальной оценке ЭЭГ, что существенно расширяет диагностические возможности ЭЭГ (ВП) как неинвазивного метода функциональной топической диагностики (неинвазив-ная компьютерная стереоэнцефалография). Однако такой подход требует осторожности ввиду возможного наличия ложных локализаций и установления мнимых фокусов.
Применение процедуры многошаговой дипольной локализации к анализу дельта-активности от известного очага впервые позволило наглядно продемонстрировать генерацию этих видов активности в перифокальной зоне очага и показать возможность определения функциональных границ очага. Установлена возможность дифференцировки различных видов медленной активности: общемозговой, стволовой и очаговой; определены условия, при которых возможно восстановление зоны первичной генерации различных видов активности, ее протяженности и интенсивности источников. Полученные результаты способствуют решению проблемы локализации источников различных видов разрядной эпиактивности с приемлемой точностью, необходимой для целенаправленного лечения. Показана возможность трехмерной локализации эпилептических очагов, дифференцировки первичных и вторичных очагов разрядной активности дистантных источников, что особенно важно для медицинской практики. Метод трехмерной локализации ЭЭГ позволяет неинвазивно осуществлять контроль очаговой динамики медленной и разрядной активности и эффективности проводимого лечения у больных с черепно-мозговой травмой, при удалении поверхностных, базальных и внутримозговых опухолей, при лечении направленным протонным пучком (или другим радиохирургическим методом, например gamma-knife) неоперабельных очагов, при оценке динамики лечения внутримозговых опухолей на основе интерликиновой терапии, при стерео-таксическом удалении гематом и при других заболеваниях мозга. Получены и обобщены новые данные об участии структур мозга в генезе различных, особенно длин-нолатентных ВП (Р300) и их роли для оценки и уточнения функциональной архитектоники мозга.

По картированию и трехмерной локализации источников электрической активности мозга имеется обширная и все увеличивающаяся библиография. В последнее время значительно возрастает число международных конференций и симпозиумов, а также публикаций по этим проблемам. Только на XIX Международном конгрессе по ЭЭГ и клинической нейрофизиологии (август 1997, Флоренция) было три рабочих семинара, посвященных проблеме локализации, а также ряд пленарных докладов и ряд постерных секций. По словам Фендера, одного из исследователей проблем локализации электрической активности мозга (Fender, 1987), «метод локализации достаточно созрел, чтобы начать собирать урожай». В этой связи в настоящей монографии обобщен накопленный опыт, подведены итоги развития этого направления в электроэнцефалографии и предпринята попытка определить его перспективы для применения в клинической практике, так как есть все основания рассчитывать на еще более значительные успехи новых методов в электроэнцефалографии в недалеком будущем.

Книга «Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография» является результатом сотрудничества и контактов в течение более двух десятилетий с большой группой специалистов, клинических нейрофизиологов и врачей Института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, Института неврологии РАМН и других клинических учреждений, дискуссии с которыми, нередко сопряженные с жесткой критикой, формировали основные взгляды и подходы автора. Всем им автор выражает благодарность, так как только при свободном обсуждении проблемы можно оценить ее значимость и перспективу, и из их числа особенно благодарит О.М. Гриндель, Н.А. Архипову, Г.Н. Болдыреву, Е.А. Жирмунскую, В.А. Чухрову, Л.Р. Зенкова, Л.И. Сумского, В.Б. Конышева и многих других сотрудников и коллег, с которыми автору посчастливилось работать и контактировать. Реализация многих идей была бы невозможна без тесного контакта с математиками, физиками и программистами из Института проблем управления, Института физико-технических проблем, Института ВНД и нейрофизиологии, Института биофизики в Пущине, научно-производственной фирмы «Медиком МТД», которым автор также приносит свою благодарность, и прежде всего Ю.М. Коптелову, В.И. Новожилову, А.А. Фролову, Н.В. Герасименко, А.А. Скоморохову, М.Н. Жадину, А.М. Гутману и многим другим. С чувством сердечной благодарности автор отмечает их огромный вклад в решение многих проблем, изложенных в настоящей монографии.

Содержание книги

«Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография»

История метода локализации источников электрической активности мозга
Природа электрической активности мозга и методы ее изучения
2.1. Основные элементы ЦНС, участвующие в генерации электрической активности мозга
2.2. Влияние неоднородностей и других факторов на регистрацию потенциалов на поверхности головы
2.3. Анализ распределения потенциалов при исследовании с глубинными электродами

2.3.1. Исследования на человеке
2.3.2. Экспериментальные исследования на животных. Потенциалы ближнего и дальнего поля
2.3.3. Распределение потенциалов при использовании внешних стимулирующих электродов и модели генераторов; вклад объемного проведения
2.3.4. Анализ природы патологических источников ЭЭГ при регистрации глубинными электродами

2.4. Методы изучения характеристик источников ЭЭГ и ВП

2.4.1. Спектральный анализ и характеристики «направленности» в изучении потенциалов мозга
2.4.2. Картирование электрической активности мозга
2.4.3. Магнитоэнцефалография

Сущность решения обратной задачи ЭЭГ на основе метода многошаговой дипольной локализации источников
3.1. Общее определение обратной задачи. Обратные задачи в других областях науки
3.2. Обратная задача ЭЭГ и проблема локализации источников

3.2.1. Качественные решения
3.2.2. Количественные решения
3.2.3. Основные положения, используемые при решении ОЗЭЭГ
3.2.4. Компьютерный анализ источников
3.2.5. Проблема единственности решения обратной задачи
3.2.6. Проблема числа электродов
3.2.7. Проблема референтного электрода

3.3. Основы метода МДЛ при локализации источников ЭЭГ (ВП)

3.3.1. Оценка структуры источников по потенциальным картам
3.3.2. Выбор системы координат и измерение координат регистрирующих электродов
3.3.3. Описание алгоритма и общая блок-схема вычислений
3.3.4. Модели головы и учет неоднородности в решении прямой задачи
3.3.5. Критерии сходимости и проблемы однозначности решения обратной задачи ЭЭГ, отличие от других методов анализа ЭЭГ

Обзор программных и аппаратных средств для решения обратной задачи электроэнцефалографии
4.1. Программы, основанные на методе дипольной локализации

4.1.1. Программа BrainLoc (Brain Localization system)
4.1.2. Программа BESA (Brain electric source analysis)
4.1.3. Программа трехмерной локализации патологической электрической активности мозга «Энцефалан-3Б»
4.1.4. Другие системы и программы, основанные на методе МДЛ

4.2. Методы, связанные с томографией электрических и магнитных процессов головного мозга
4.3. Некоторые другие подходы к решению обратной задачи ЭЭГ
4.4. Совмещение различных методов нейровизуализации
4.5. Сравнение локализации по ЭЭГ и МЭГ
4.6. Требования к программным и аппаратным средствам по локализации источников ЭЭГ
Оценка точности алгоритма и проверка результатов локализации на моделях и в эксперименте
5.1. Методы проверки алгоритма МДЛ и оценка точности локализации на моделях

5.1.1. Проверка на искусственных моделях и источниках
5.1.2. Проверка точности локализации по реальным известным источникам

5.2. Проверка алгоритма локализации источников на основе физиологической модели — локализации диполя глаза по корнео-ретинальным потенциалам (ЭОГ)
5.3. Физическая и биологическая калибровка систем дипольной локализации
5.4. Анализ точности и адекватности локализаций при сопоставлении модельных и реальных источников; влияние различных факторов
Погрешности и артефакты, влияющие на локализацию источников ЭЭГ и ВП
6.1. Типы погрешностей и артефактов, встречающихся при картировании и локализации источников

6.1.1. Артефакты физической природы (аппаратные, физические погрешности и артефакты) и их влияние на локализацию
6.1.2. Артефакты физиологической природы и их влияние на локализацию

6.2. Влияние шумов и погрешностей измерений при дипольной локализации источников
Локализация источников нормальных паттернов ЭЭГ. Вклад в проблему их генеза и интерпретации
7.1. Общие представления о генезе нормальной электрической активности головного мозга человека
7.2. Альфа-ритм — анализ и локализация его источников

7.2.1. Общая характеристика альфа-ритма в норме
7.2.2. Анализ источников различных вариантов альфа-ритма
7.2.3. Картирование альфа-ритма
7.2.4. Трехмерная локализация источников альфа-ритма
7.2.5. Сопоставление локализации источников альфа-ритма в норме и при некоторых видах патологии

7.3. Бета-ритм — анализ и локализация его источников

7.3.1. Общая характеристика бета-ритма
7.3.2. Анализ, картирование и локализация источников бета-активности в норме
7.3.3. Анализ реакции усвоения ритма световых мельканий в бета-диапазоне частот; соотношение с фоновыми бета-ритмами
7.3.4. Влияние артефактов на процесс локализации бета-источников
7.3.5. Анализ, картирование и трехмерная локализация источников бета-активности при приеме фармпрепаратов и при некоторых видах патологии

7.4. Реакция навязывания ритма при фотостимуляции
7.5. Медленная активность в фоне и при гипервентиляции. Роль МДЛ в анализе реакции мозга на гипервентиляцию
7.6. Медленная активность и другие компоненты ЭЭГ сна; анализ дипольных характеристик
7.7. Проблема адекватности использования МДЛ при анализе нормальных ритмов
7.8. МДЛ и проблемы анализа распределения нейромедиаторов; ритмы ЭЭГ и их связь с нейромедиаторными системами
7.9. Обратная задача ЭЭГ и классификация электроэнцефалограмм
Локализация источников паттернов ЭЭГ при эпилепсии
8.1. Сущность и патогенез эпилепсии; типы пароксизмальной электрической активности, регистрируемой при эпилепсии

8.1.1. Что такое эпилепсия, причина эпилепсии и механизмы возникновения припадков
8.1.2. Клиническая классификация припадков
8.1.3. Роль ЭЭГ в диагностике и изучении эпилепсии
8.1.4. Паттерны ЭЭГ, сопровождающие и обусловливающие припадки
8.1.5. Фокальный эпилептиформный паттерн (ФЭП)
8.1.6. Принципы локализации эпилептогенного очага по скальповой ЭЭГ. Шесть правил при локализации фокальной эпилептиформной активности
8.1.7. Генерализованныеэпилептиформныепаттерны (ГЭП)
8.1.8. Особые эпилептиформные паттерны
8.1.9. ЭЭГ в диагностике и контроле эпилепсии

8.2. Анализ и характеристика источников разрядной активности

8.2.1. Поверхностные и глубинные профили разрядной активности
8.2.2. Топография разрядной активности и анализ потенциальных полей
8.2.3. Модели возникновения и распространения разрядной активности

8.3. Локализация источников ЭЭГ при фокальной эпилепсии

8.3.1. Локализация первичной зоны генерации фокальной эпилептиформной активности (эпилептогенного очага)
8.3.2. Результаты локализации при различном расположении эпифокуса
8.3.3. Парадоксальная латерализация эпиразрядов и ее объяснение методами МДЛ; влияние ориентации и распространение от источника
8.3.4. Определение параметров эпилептогенного очага
8.3.5. Способы улучшения отношения сигнала к шуму для разрядной активности
8.3.6. Влияние отведений на локализацию источников фокальных эпиразрядов
8.3.7. Многоочаговая эпилепсия и зеркальные очаги; выделение доминантных и субдоминантных фокусов
8.3.8. Сопоставление данных о локализации эпилептогенного фокуса по МДЛ и КТ

8.4. Локализация источников ЭЭГ при генерализованной эпилепсии

8.4.1. Типы генерализованных припадков и их ЭЭГ-корреляты
8.4.2. Адекватность использования МДЛ при анализе генерализованной эпилепсии
8.4.3. Метод МДЛ в анализе источников абсансов
8.4.4. Локализация источников при тонико-клонических припадках
8.4.5. Роль ЭЭГ и МДЛ в дифференциальном диагнозе миоклонуса и миоклонус-эпилепсии
8.4.6. Локализация источников при фотопароксизмальной генерализованной эпилепсии
8.4.7. Дифференцировка первичной и вторичной генерализованной эпилепсии
8.4.8. Метод МДЛ при других формах генерализованной эпилептиформной активности с известной локализацией
8.4.9. Анализ и локализация синхронных бета-пароксизмов
8.4.10. Функциональная значимость генерализованных разрядов

8.5. Метод МДЛ в оценке разных аспектов эпилепсии

8.5.1. Классификация припадков
8.5.2. Метод МДЛ и функциональная анатомия мозга
8.5.3. Метод МДЛ в анализе структуры разрядной активности и ее генераторов
8.5.4. Разряд как эндогенное событие; проблемы выделения и локализации компонентов
8.5.5. Дифференцировка разрядной и фоновой активности
8.5.6. Оценка динамики эпилептического процесса
8.5.7. Сопоставление различных методов нейровизуализации
8.5.8. Перспектива использования метода МДЛ в диагностике и контроле эпилепсии

Локализация источников ЭЭГ при деструктивных очаговых поражениях головного мозга
9.1. Применение ЭЭГ при деструктивных очаговых поражениях головного мозга

9.1.1. Характеристики паттернов ЭЭГ, сопровождающих объемные очаговые поражения головного мозга. Примеры распределения активности от известного очага
9.1.2. Природа изменений ЭЭГ при очаговых поражениях головного мозга
9.1.3. Диффузные общемозговые изменения в ЭЭГ; подкорковые и стволовые знаки
9.1.4. Изменения ЭЭГ в зависимости от локализации очага
9.1.5. Основные принципы расшифровки ЭЭГ при очаговых поражениях головного мозга
9.1.6. Уточнение локализации очага по ЭЭГ
9.1.7. Артефакты, затрудняющие оценку ЭЭГ при очаговых поражениях головного мозга
9.1.8. Клиническая ценность ЭЭГ при очаговых поражениях головного мозга

9.2. Анализ источников дельта-активности

9.2.1. Характеристика источников фокальной дельта-активности
9.2.2. Анализ поверхностных профилей дельта-активности
9.2.3. Изменение ЭЭГ в зависимости от глубины расположения очага
9.2.4. Изменение ЭЭГ в зависимости от размеров очага
9.2.5. Спектрально-когерентный и фазовый анализ источников дельта-волн
9.2.6. Анализ глубинных профилей дельта-активности
9.2.7. Топография и анализ потенциальных полей очаговой дельта-активности

9.3. Трехмерная локализация источников дельта-активности. Роль МДЛ в анализе ЭЭГ при очаговых деструктивных поражениях головного мозга

9.3.1. Роль МДЛ в локализации первичной зоны генерации дельта-очага
9.3.2. Метод МДЛ при различной локализации очага
9.3.3. Динамика изменения ЭЭГ по мере нарастания или ослабления очага
9.3.4. Выделение сопутствующих фокусов эпилептиформной активности, их отношение к дельта-очагам
9.3.5. Связь локализации дельта-очага с его функциональными проявлениями
9.3.6. Оценка интенсивности и распространенности очага по данным ЭЭГ и МДЛ
9.3.7. Сопоставление результатов локализации очага по данным МДЛ и КТ
9.3.8. Перспектива использования МДЛ в диагностике и при контроле очаговых поражений головного мозга

Локализация источников ЭЭГ при диффузных поражениях головного мозга
10.1. Общая оценка диагностической значимости ЭЭГ при различных диффузных заболеваниях мозга
10.2. Локализация источников генерализованной и диффузной медленной активности
10.3. Возможности метода МДЛ в дифференцировке гипоксических (диффузных) и наркотических медленных волн, связанных с гипногенными структурами
10.4. Метод МДЛ в анализе периодических комплексов
10.5. Метод МДЛ в анализе деменции коркового и подкоркового типа и при поражении функционально значимых зон
10.6. Перспектива исследования методами картирования и МДЛ медленной активности различного генеза
Локализация источников вызванных потенциалов мозга
11.1. Современные представления о природе вызванных потенциалов

11.1.1. Общие понятия и классификация ВП
11.1.2. Представления о природе и нейрогенезе компонентов (волн) ВП

11.2. Сущность методики выделения вызванных потенциалов

11.2.1. Иллюстрация метода выделения ВП
11.2.2. Характеристики выделения ВП в зависимости от числа усреднений
11.2.3. Основные ограничения, накладываемые на сигнал ВП при его выделении
11.2.4. Погрешности и артефакты при выделении ВП

11.3. Применение метода МДЛ в анализе и идентификации генераторов компонентов ВП и в оценке функциональной архитектоники мозга
11.4. Анализ и локализация источников компонентов зрительных ВП

11.4.1. Общая характеристика и анализ ЗВП
11.4.2. Картирование и локализация источников ЗВП на вспышку
11.4.3. Локализация ЗВП на реверсивный шахматный паттерн

11.5. Анализ и локализация источников компонентов слуховых ВП

11.5.1. Общая характеристика слуховых ВП
11.5.2. Локализация коротколатентных акустических стволовых ВП (АСВП)
11.5.3. Локализация длиннолатентных слуховых ВП (ДСВП)

11.6. Анализ и локализация источников компонентов соматосенсорных ВП

11.6.1. Общая характеристика соматосенсорных ВП
11.6.2. Коротколатентные ССВПпри стимуляции нижних конечностей
11.6.3. Локализация источников коротколатентных ССВП в норме
11.6.4. Локализация ССВП при очаговой патологии разного уровня

11.7. Анализ и локализация источников компонентов когнитивных ВП (Р300)

11.7.1. Сущность методики когнитивных ВП (Р300)
11.7.2. Зависимость Р300 от основных факторов (возрастных, когнитивных)
11.7.3. Локализация источников Р300
11.7.4. Локализация источников других эндогенных ВП

11.8. Парадоксальная латерализация некоторых видов ВП и ее объяснение с помощью МДЛ
11.9. МДЛ в анализе структуры источников ВП и классификации компонентов ответа

11.9.1. Динамика в локализации источников при развертывании ЗВП на вспышку
11.9.2. Динамика при локализации источников сенсорных и когнитивных компонентов Р300

11.10. Оценка корковых, подкорковых и стволовых компонентов ВП
11.11. Перспектива применения метода МДЛ для анализа ВП в клинической практике
Общие принципы практического применения метода МДЛ
12.1. Общий порядок работы
12.2. Проблемы, возникающие при анализе источников ЭЭГ
12.3. Формирование заключений по данным картирования и локализации
12.4. Оценка надежности получаемых результатов локализации
12.5. Рекомендации специалисту, использующему программы МДЛ
Международная программа по курсу клинической электроэнцефалографии и нейрофизиологии
Обучающая и тестирующая компьютерная программа по клинической ЭЭГ «КУРАТОР ЭЭГ»

Литература

скачать книгу: удалено по просьбе правообладателя