При поражении диэнцефальных структур - характеристика материала и методика исследования - электрическая активность мозга при поражении диэнцефальных и лимбических структур
- Характеристика материала и методика исследования
Материалом для этого раздела работы послужили результаты исследования ЭЭГ 160 больных в возрасте от 17 до 49 лет с очаговым поражением диэнцефальной области, обусловленным опухолью гипофиза (90 больных), опухолью III желудочка (39 больных) и краниофарингиомой (31 больных). При оценке степени воздействия патологического очага на диэнцефальные структуры наряду с анатомическими особенностями расположения опухоли учитывался характер нарушения функций этих образований, который выражался в ряде клинических симптомов. Анализ клинического материала осуществлялся докторами медицинских наук Н.Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой, что нашло отражение в ряде наших совместных публикаций.
Исследования ЭЭГ у всех больных проводились в дооперационном периоде, а в 33 случаях включали ранние сроки после удаления опухоли и выполнялись в условиях отделения реанимации. В серии наблюдений с разрушением опухоли гипофиза радиоактивным воздействием (23 человека) ЭЭГ исследовалась в динамике: до операции и в разные сроки (до 3 лет) после введения радиоактивного иттрия-90 в полость турецкого седла. В этой серии в качестве контроля были проанализированы ЭЭГ 11 больных, которым проводилась имплантация иттрия в "нормальный" гипофиз с целью воздействия на течение дисгормональной немозговой опухоли.
ЭЭГ регистрировалась на 13-канальном ("Нихон Коден", Япония), 12-канальном ("Оте Биомедика", Италия) или 8-канальном (PFT, ГДР) электроэнцефалографах. Использовались фирменные "мостиковые" электроды, которые располагались по международной схеме 10 — 20, в качестве индифферентного использовались электроды, расположенные на мочках ушей, или объединенный ушной электрод.
Регистрация осуществлялась моно- и биполярным способом. Во время исследования больной сидел в специальном кресле или лежал на каталке в темной, звукозаглушенной камере в расслабленном состоянии с закрытыми глазами. Запись проводилась в состоянии относительного покоя и при афферентной стимуляции. В качестве афферентных раздражений применялся свет (сплошной и ритмический в широком диапазоне частот), звук (500 Гц, 60 дБ) от фото-фоностимулятора фирмы "Нихон Коден" (Япония). Использовалась мышечная нагрузка — произвольное по команде исследователя сжимание и разжимание пальцев обеих рук в кулаки, а также проба с повторным открыванием и закрыванием глаз. Длительность раздражений, в зависимости от задачи исследования, равнялась 10 или 30 с.
У 144 из общего числа больных исследование ЭЭГ проводилось с применением частотного и спектрально-когерентного анализа. Во всех случаях автоматического анализа использовались отрезки монополярной регистрации ЭЭГ. Для частотного анализа ЭЭГ использовался 2-канальный анализатор фирмы "Нихон Коден" (Япония) с полосовыми фильтрами, позволяющий выделить из суммарной ЭЭГ и проинтегрировать основные физиологические диапазоны ритмов (дельта: 2 —4 Гц- тета: 4 —8 Гц- альфа: 8—13 Гц- бета1: 13 — 20 Гц- бета2: 20 — 30 Гц). Показатели интегратора регистрировались одновременно с ЭЭГ в виде пиков, отражающих мощность соответствующих диапазонов ритмов, суммированную за эпоху анализа, равную 10 с. Выраженность пиков замерялась в мм- усреднялись показатели интегратора за 3 — 5 эпох. На основании этих данных по методике В.В. Гнездицкого (1969) на ЭВМ "Наири" вычислялись средняя частота (/Ср) и эффективная частотная полоса (Д/Эф) * Первоначально эти параметры были предложены Г.В. Васильевым и З.А. Малиной для анализа спектров мощности ЭЭГ человека- обоснование их применения дано в нашей совместной публикации (Гриндель с соавт., 1968). Помимо частотных параметров, вычислялся амплитудный показатель д, характеризующий отношение суммы амплитуд пиков всех частотных диапазонов к величине эффективной частотной полосы.
Для спектрального анализа ЭЭГ параллельно чернильной записи с выходных каскадов энцефалографа осуществлялась регистрация ЭЭГ на магнитной ленте 2-канального магнитофона "Брюль и Кьяр&rdquo- (Дания) или 5-канального отечественного магнитофона М-62. Вычисление спектров мощности ЭЭГ проводилось на ЭВМ "Минск-22" по алгоритмам, использующим метод быстрого преобразования Фурье. Расчеты проводились в Акустическом институте РАН, в лаборатории спектрального анализа (руководитель —кандидат технических наук С.Г. Гершман).
Цифровой ввод информации осуществлялся с помощью многоканального преобразователя аналог-код с частотой выборок
F = 90 Гц при шестиразрядной точности квантования по уровням. Длина обрабатываемого элементарного участка выбрана равной N0 = 256 отсчетов, соответствующее время реализации Г0 = 3 с. Вычисление спектров мощности производилось с разрешающей способностью по частоте 0,35 Гц в полосе от 0 до 30 Гц.
Для уменьшения дисперсии оценок энергетических спектров применялась процедура сглаживания по способу Бартлетта (Дженкинс, Ватте, 1972).
Полученные спектрограммы (СГ) являлись результатом усреднения совокупностей СГ, полученных в основном на 5 последовательных 3-секундных реализациях каждой анализируемой ЭЭГ (15-секундный интервал наблюдения). Мы вынуждены были остановиться на выбранном интервале наблюдения, поскольку время исследования больных в связи с их состоянием было ограниченным.
Спектр мощности ЭЭГ нормировался таким образом, что максимальная спектральная компонента получалась всегда равной единице. Полученный в результате обработки спектр являлся дискретным, каждая компонента которого А 2,к представляла собой мощность процесса равной разрешающей способности анализа.
Числовыми характеристиками спектров мощности были следующие параметры: средняя частота спектра (ФСр), учитывающая вес всех частотных составляющих ЭЭГ- эффективная частотная полоса (Д/эф), характеризующая величину размытости спектра (ТУГ)- квадратный корень из дисперсии (Д). Эти параметры автоматически вычислялись на ЭВМ по формулам, представленным в нашей публикации (Гриндель с соавт., 1968).
При анализе СГ учитывалась мощность пиков, превышающих уровень средней мощности и дисперсии (Д + М).
Для количественной оценки сходства формы спектров, при анализе стабильности или реактивности, был использован коэффициент сходства г. Этот параметр вычислялся на ЭВМ "Наири" по формуле нормированного коэффициента корреляции, где переменными параметрами являлись соответствующие спектральные компоненты двух ЭЭГ (Васильев, Малина, 1968). Параметр г, меняясь от 1 до — 1, позволял количественно оценить степень сходства рисунка двух спектров ЭЭГ. При их максимальном сходстве г = 1. Параметр г вычислялся для частотной полосы ЭЭГ от 0 до 21,12 Гц и характеризовал сходство спектра в целом (/ ). Мы ограничились таким диапазоном частот, поскольку мощность более высоких частот имела малые значения на СГ и не могла существенно влиять на величину сходства спектра. Помимо суммарного коэффициента сходства / , оценивающего общий рисунок спектра, вычислялись коэффициенты сходства СГ в разных физиологических диапазонах частот: дельта 0,35 — 4,22 Гц (г5), тета 4,58 — 7,04 Гц (ге), альфа 7,39--13,02 Гц (га), бета 13,38 — 21,12 Гц (гр).
Для оценки взаимосвязанности отдельных частотных составляющих ЭЭГ разных областей мозга был использован метод вычисления взаимных спектров ЭЭГ и их нормированной производной — комплексной функции когерентности. Этот метод позволяет исследовать статистические линейные связи электрических процессов двух точек мозга и дать им оценку по величине связанности (КОГ) и по временным отношениям (фазе) в каждой отдельной частоте колебаний, независимо от их амплитуды.
Вычисление комплексной функции когерентности также осуществлялось на ЭВМ "Минск-22" по алгоритмам, дающим два энергетических спектра, спектр когерентности (КОГ) и фазовый спектр (ФС). Фактически коэффициент когерентности играет роль коэффициента корреляции, найденного для каждой анализируемой частоты ЭЭГ двух областей полушарий. Коэффициент когерентности равен 0 для полностью независимых процессов или для их спектральных составляющих. При рассмотрении графиков функции когерентности анализировались частотные составляющие, уровень когерентности которых был выше 0,7. При этом условии следует считать, что в данной полосе частот обоих отведений присутствует сигнал, обусловленный проявлением одного общего источника электрической активности. Величина сдвига фаз в этой полосе частот характеризует разность времени прихода колебаний от этого источника к двум точкам мозга. При анализе фазовых спектров учитывалась величина сдвига фаз лишь для частот значимой когерентности.
Для сопоставления спектров КОГ ЭЭГ разных пар анализируемых областей у одного и того же испытуемого, а также для сравнения спектров КОГ соответствующих отделов мозга у разных людей, нами был введен параметр — средний уровень когерентности Г (Русинов, Гриндель, Болдырева, 1975). Показатель Г вычислялся на ЭВМ как среднее арифметическое значение когерентности спектральных компонентов для всей анализируемой частотной полосы от 0 до 30 Гц, а также отдельных диапазонов частот: дельта, тета, альфа и бета. Доверительный интервал при сравнении Г вычисляли с помощью критерия Стьюдента, поскольку закон распределения средних уровней когерентности, полученных суммированием независимых случайных компонентов, близок к нормальному.
Как и для спектров мощности, при вычислении спектров когерентности ЭЭГ применялась процедура сглаживания по способу Бартлетта (Дженкинс, Ватте, 1972).
Для оценки сходства рисунка спектров когерентности, так же как и спектров мощности, использовался коэффициент сходства г, вычисляемый как для широкой полосы спектра, так и для отдельных физиологических диапазонов ритмов.
В серии исследований спектральный анализ производился на специализированном вычислительном устройстве — мониторе "Нейро-1", сконструированном на базе микропроцессора "Электроника-60" в соответствии с нашими физиологическими требованиями в медико-математической лаборатории Института нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН (Бородкин и др., 1987). Этот прибор, предназначенный для мониторинга функционального состояния мозга, предусматривает автоматическое устранение артефактов (наводок от сети, сигналов ЭКГ, амплитудных выбросов) и позволяет вычислять по алгоритму быстрого преобразования Фурье спектры мощности и когерентности ЭЭГ в полосе от 0,4 до 20,4 Гц с дискретностью 0,4 Гц. Помимо спектров мощности и когерентности программа монитора предусматривает получение количественных параметров анализируемых спектров. Для спектров мощности — средняя частота (/Ср) и эффективная частотная полоса (А/эф) а также суммарная мощность анализируемых диапазонов и разброс. Для спектров когерентности — средние уровни когерентности (Г) всей частотной полосы в целом и отдельных физиологических диапазонов ритмов, а также их разброс.
Результаты частотного и спектрально-когерентного анализов ЭЭГ исследуемых групп больных рассматриваются в сопоставлении с данными, полученными нами в тех же методических условиях исследования ЭЭГ 130 здоровых людей. Все количественные параметры ЭЭГ подвергались статистической обработке с использованием критерия Стьюдента.
