Материал: Аппаратура для электроэнцефалографических исследований. Журавлев Д.В

Рис. 1.7. Обозначения отведений электрической активности мозга по схеме «10-20»

Данная схема предусматривает измерение расстояния между костными общепринятыми ориентирами черепа, а также последующий расчет интервалов между электродами в процентах. Эти измерения и вычисления необходимы для определения мест установки электродов и проводятся по следующему принципу:

1.Первоочередно измеряется расстояние между точками Nasion (переносица) и Inion (выступ затылочного бугра). На 10 % от полученного в результате измерения расстояния, при этом выше затылочного бугра, располагается точка Oz и линия затылочных электродов (О1, О2). Спереди от данной линии на расстоянии 20 % находятся одна их основных точек Pz и линия расположения теменных электродов (Р3, Р4), еще через 20 % - точка Cz,

атакже линия размещения центральных электродов (С3, С4), и еще через 20 % - точка Fz и линия установки лобных электродов (F3, F4). Лобные полюсные электроды (Fp1 и Fp2) в соответствии со схемой располагаются на линии, находящейся в 10 % выше точки Nasion и в 20 % от линии лобных электродов. В точке пересечения данной линии с продольной находится точка расположения электрода Fpz.

2.Второе основное для данной схемы расстояние измеряется между околоушными точками (за ориентир принимается углубление сразу над козелком) по линии, которая проходит через середину первого расстояния, измеренного по принципам, описанным выше. Оно также делится на отрезки в процентах: в 10 % кверху от слуховых проходов с каждой стороны располагаются точки размещения височных электродов (Т3 и Т4), в 20 % выше от височных электродов находятся вышеупомянутые центральные точки электродов (С3, С4).

15

3. Третье расстояние измеряется как окружность головы, однако лента прокладывается строго через уже ранее определенные точки Fpz, T3, Oz и T4 (по окружности). За 100 % принимается половина полученного в результате замера расстояния, и исходя из этого откладываются отрезки по 10 % влево и вправо от точки Fpz для определения наложения полюсных лобных электродов (Fp1 и Fp2 соответственно) и по 10 % от Oz для определения расположения затылочных электродов (О1 и О2). Также на этой линии лежат и другие точки расположения:

-нижнелобные электроды (F7 и F8), на расстоянии 20 % от Fp1 (сзади) и Т3 (спереди) и аналогичным образом с другой стороны;

-задневисочные электроды (Т5 и Т6) на расстоянии 20 % от T3 (сзади) и O1 (спереди) и аналогично с другой стороны.

Как уже было указано ранее, по средней линии также устанавливаются сагиттальные электроды — лобные (Fz), центральные (Cz), теменные (Pz). Точки Fpz и Oz имеют промежуточное значение и не используются для установки активных электродов в системе 10-20. Свое название данная система получила по величине отрезков в 10 и 20 %, требуемых для определения мест расположения электродов.

Пример ЭЭГ, снятой по данной схеме, приведен на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Электроэнцефалограмма человека

1.5. Артефакты ЭЭГ

Артефакты, получаемые в ходе проведения электроэнцефалографического исследования, представляют собой дефект записи и искажают реальную картину. В связи с тем, что современная электроэнцефалографическая

16

аппаратура регистрирует чрезвычайно малые величины изменений биоэлектрических потенциалов, истинная запись ЭЭГ может искажаться вследствие воздействия даже незначительных разнообразных физических (технических) и/или физиологических артефактов [6]. Практически всегда это создает значительные трудности при ее расшифровке и интерпретации (рис. 1.9).

Существуют несколько основных групп артефактов.

Физические артефакты — это артефакты, возникающие из-за воздействия на аппаратуру для проведения ЭЭГ исследований различных физических или технических помех. К ним можно отнести обрыв проводника, плохой контакт электрода, так называемый «телефонный артефакт» (расположение телефонного аппарата рядом с местом проведения ЭЭГ исследования, вследствие чего ЭЭГ-анализатор может регистрировать электромагнитные волны из телефонного аппарата).

Физиологические артефакты — такие артефакты, которые возникают изза различных биологических процессов, протекающих в организме пациента. Это могут быть - реограмма (РЭГ-артефакт), электрокардиограмма (ЭКГартефакт), электромиограмма (ЭМГ-артефакт) и другие.

Рис. 1.9. Артефакты движения и различных механических и электрических помех

Для того чтобы получить безартефактную запись ЭЭГ, необходимо, чтобы испытуемый в ходе эксперимента находился в расслабленном состоянии, сидел в специализированном удобном кресле. Также должно быть минимизировано количество внешних световых и звуковых раздражителей, а также воздействие электрических и магнитных полей и других излучений,

17

способных повлиять на регистрируемые сигналы. Очень важным фактором качества исследования является правильная постановка электродов, а также соблюдение небольшого сопротивления «электрод-кожа» (не более 5 кОм). Артефакты, все же оказавшиеся в электроэнцефалограмме, удаляют с помощью специальных опций программного обеспечения при последующей обработке полученной записи. На рис. 1.10 представлены артефакты движения на фоне различных ритмов ЭЭГ.

Рис. 1.10. Артефакты движения

Методов устранения или хотя бы ослабления артефактов, вызванных движением, а также различными механическими и электрическими помехами во время исследования, существует несколько. Первый, и в то же время самый простой, - это крепкая и надежная фиксация электрода на коже головы, а также минимизация двигательной активности пациента и отсутствие с его стороны различных непроизвольных движений. Так как добиться всего выше перечисленного в полной мере не представляется возможным, то требуется прибегать также и ко второму методу, который, несмотря на то, что все же не полностью удаляет возникающие артефакты движения и различных механических и электрических помех, но существенно их ослабляет, что самое главное, действует постоянно, не завися от усидчивости пациента. Этот метод заключается в применении пассивной фильтрации, которая осуществляется простейшими фильтрами низких и высоких частот в электроде, а также это

18

достигается применением цифровых фильтров высокого порядка при последующей обработке. Однако даже с применением всех этих методов в совокупности не стоит ожидать абсолютной фильтрации сигнала до состояния чистой электроэнцефалограммы. Эту проблему еще предстоит решить в будущем, если применение ёмкостных электродов займет свою нишу, отвечая экономической и медицинской целесообразности.

1.6.Нейроинтерфейсы

Впоследние десятилетия, благодаря достижениям в области обработки сигналов и распознавания образов, а также повышению доступности мощного и недорогого компьютерного оборудования, получили свое развитие нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ), позволяющие обеспечивать немышечный канал связи между людьми и внешними устройствами.

Основные исследования начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе на деньги гранта Национального научного фонда, а затем по контракту с Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. Исследования в основном специализируются на нейропротезировании для восстановления слуха, зрения и движения. Однако в последнее время технологией заинтересовалась широкая публика, а также бизнес. Австралийская компания Emotiv разрабатывает электронные устройства для ЭЭГ. NeuroSky представила гарнитуру, которая позволяет влиять на действия героев фильма с помощью ритмов мозга. А компания OpenWater разрабатывает технологию для считывания мыслей. Немаловажное место в этом списке зарубежных исследователей и производителей занимает российский проект «НейроЧат». Его возможности позволяют набирать текст на экране компьютера, не используя речь или движения. Пользователь концентрируется на нужной букве или символе на виртуальной клавиатуре и тем самым осуществляет “мысленный выбор” объекта. Так, выбирая букву за буквой или готовые слова на экране, человек может печатать как короткие фразы, так и целые предложения.

Существует несколько методов измерения сигналов мозга в зависимости от уровня установки датчиков. Их разделяют на три типа:

неинвазивные – в этом методе датчики помещаются на голову для измерения электрических потенциалов, создаваемых головным мозгом (ЭЭГ) и магнитным полем (МЭГ);

полуинвазивные – при этом методе электроды помещаются на открытую поверхность мозга;

инвазивные – случай, когда микроэлектроды помещаются непосредственно в кору головного мозга, измеряя активность одного нейрона или небольшой их группы.

Далее рассмотрим проектирование аппаратуры регистрации ЭЭГ

неинвазивным способом.

19