Реферат Понятие цифрового электроэнцефалографа
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ВВЕДЕНИЕ
Инструментальные методы оценки параметров жизнедеятельности организмов человека и животных прочно входят в повседневную практику специалистов, связанных с исследованиями биологических объектов. Однако эффективное использование потенциальных возможностей этих методов невозможно без соответствующего методического обеспечения, включающего технические средства, приемы обслуживания и работы с ними, перечень основных навыков по регистрации, обработке и интерпретации результатов обследований. При этом выбор конкретных методов, методик выполнения измерений зависит от области применения, а также, от решаемой задачи, в качестве которой может быть изучение физиологических процессов, диагностика, профилактика и лечение отдельных заболеваний, контроль и управление функциями организма, дозирование и нормировка терапевтических воздействий и т.д. В настоящее время получили развитие методы исследования центральной нервной системы и системы анализаторов, сердечно-сосудистой системы, дыхательного аппарата и желудочно-кишечного тракта. Необходимо также отметить, что значительно расширилась сфера применения медицинской техники.
Развитие физиологического приборостроения и внедрение достижений науки в медицинскую практику позволили открыть совершенно новые возможности для исследования биообъектов.
На сегодняшний день одним из самых широко применяемых и доступных в неврологии и нейрохирургии для диагностики изменений функционального состояния головного мозга является электроэнцефалография (ЭЭГ) [10].
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Анатомические, физиологические и патолого-физические особенности головного мозга.
Головной мозг, с окружающими его оболочками находится в полости мозгового черепа. Верхняя вентральная поверхность головного мозга по форме соответствует внутренней вогнутой поверхности свода черепа. Нижняя поверхность - основание головного мозга, имеет сложный рельеф,
соответствующий черепным ямкам внутреннего основания черепа. Масса мозга взрослого человека колеблется от 1100 до 2000 г. На протяжении от 20 до 60 лет масса и объем остаются максимальным и постоянным для каждого индивидуума. При осмотре препарата головного мозга хорошо заметны три его наиболее крупные составные части. Это парные полушария большого мозга, мозжечок и мозговой ствол.
Рисунок 1.1 – Строение головного мозга
1 - обонятельная луковица; 2 - обонятельный тракт; 3 - переднее продырявленное вещество; 4 - серый бугор; 5 - зрительный тракт;
6- сосцевидные тела; 7 - троичный узел; 8 - заднее продырявленное вещество;
9 - мост; 10 -мозжечок; 11 - пирамида продолговатого мозга; 12 - олива;
13 - спинномозговые нервы; 14 - подъязычный нерв; 15 - добавочный нерв;
16 - блуждающий нерв; 17 - языкоглоточный нерв; 18 - преддверно - улитковый нерв; 19 - лицевой нерв; 20 - отводящий нерв; 21 - троичный нерв;
22 - боковой нерв; 23 - глазодвигательный нерв; 24 - зрительный нерв;
25 -обонятельные нервы [7]
Полушария большого мозга у взрослого человека - это наиболее сильно
развитая, самая крупная и функционально наиболее важная часть ЦНС. Отделы полушарий прикрывают собой все остальные части головного мозга. Правое и левое полушария отделены друг от друга глубокой продольной щелью большого мозга, достигающий большой спайки мозга, или мозолистого тела.
Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного мозга. Граница между продолговатым и спинным мозгом соответствует уровню краев большого затылочного отверстия. На уровне продолговатого мозга находятся такие жизненно важные центры, как дыхательный и кровообращения.
Мост на основании мозгового ствола имеет вид поперечно расположенного белого валика, который в каудальном отделе граничит с пирамидами и оливами продолговатого мозга, а в краниальном - с ножками мозга.
На поперечном разрезе моста в центральных отделах можно видеть толстый пучок идущих поперечно волокон, относящихся к проводящему пути слухового анализатора и образующих трапецивидное тело. В нижних отделах моста заметны скопления серого вещества, называемые ядрами собственно моста, которые выступают в роли посредников в осуществлении связей
коры полушарий большого мозга с полушариями мозжечка.
Мозжечок составляет более крупную, чем мост, часть заднего мозга, которая
заполняет собой большую часть задней черепной ямки. В мозжечке различают верхнюю и нижнюю поверхности, границами между которыми являются передний и задний края.
Средний мозг состоит из дорсального отдела крыши среднего мозга и
вентрального - ножек мозга, которые разграничиваются полостью -
водопроводом мозга. Функциональное значение среднего мозга состоит в том. что здесь расположены подкорковые центры слуха и зрения; ядра головных нервов, обеспечивающих иннервацию поперечнополосатых и гладких мышц глазного яблока: ядра, относящиеся к экстрапирамидной системе, обеспечивающей сокращение мышц тела во время автоматических движений. Через средний мозг следуют нисходящие (двигательные) и восходящие (чувствительные) проводящие пути. Область среднего мозга является также местом расположения вегетативных центров (центральное серое вещество) и ретикулярной формации.
Промежуточный мозг представлен следующими отделами:
1) областью зрительных бугров (таламическая область), которая расположена в дорсальных его участках;
2) гипоталамусом (подталамическая область), составляющим вентральные отделы промежуточного мозга;
3) III желудочком, имеющим вид продольной (сагитальной) щели между правым и левым зрительными буграми и соединяющимися через межжелудочковое отверстие с боковыми желудочками.
Конечный мозг состоит из двух полушарий большого мозга, каждое из которых представлено плащом, обонятельным мозгом и базальными ядрами.
Кора большого мозга образована белым и серым веществом. В коре выделяют 6 слоев нервных клеток, различные ее отделы имеют разную толщину (от 1,5 до 5,0 мм, в среднем 2-3 мм). Кора полушарий головного мозга представлена серым веществом, расположенным на их периферии.
Белое вещество полушарий большого мозга образует белый полуовальный
центр, который состоит из огромного числа нервных волокон. Все нервные волокна представлены тремя системами проводящих путей конечного мозга:
1) ассоциативными;
2)комиссуральными;
3)проекционными.
Восходящие (чувствительные) проекционо проводящие пути по месту своего
окончания подразделяются на сознательные и рефлекторные.
Функционирование и взаимосвязь ассоциативных, комиссуральных, а также
восходящих и нисходящих путей обеспечивает существование сложных рефлекторных дуг, позволяющих организму приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внутренней и внешней среды.
Боковые желудочки находятся в толще белого вещества полушарий большого мозга. Полость желудочков имеет причудливую форму в связи с тем, что отделы каждого из них располагаются во всех долях полушария.
Оболочка головного мозга
Головной мозг, как и спинной, окружен тремя соединительноткаными листками, или оболочками, являющимися продолжением оболочек спинного мозга, каждая из которых отделена от соседних межоболочечным пространством [5].
Важную роль во всем этом играет мозговое кровообращение. Это кровообращение в системе сосудов головного и спинного мозга. Причиной нарушения наиболее часто являются атеросклероз, гипертоническая болезнь, симптоматическая артериальная гипертензия, вазомоторные дистонии, артериальная гипотония, патология сердца, аномалии сердечно-сосудистой системы, патология легких, ведущая к легочно-сердечной недостаточности с нарушением венозного кровообращения в головном мозге, инфекционные и аллергические васкулиты, токсические и травматические поражения сосудов головного мозга, остеохондроз позвоночника, заболевания крови и эндокринной системы, опухоли спинного и головного мозга. Патологический процесс, вызывающий нарушения мозгового кровообращения, может поражать магистральные и мозговые артерии (аорту, плечеголовной ствол, общие, внутренние и наружные сонные, подключичные, позвоночные, базилярную, спинальные, корешковые артерии и их ветви), мозговые вены и венозные синусы, яремные вены. Характер патологии сосудов головного мозга бывает различным: тромбоз, эмболия, сужение просвета, перегибы и петлеобразование, аневризмы сосудов головного и спинного мозга [4].
Тяжесть и локализация морфологических изменений в ткани мозга у больных с нарушениями мозгового кровообращения определяются основным заболеванием, бассейном кровоснабжения пораженного сосуда, механизмами развития данного расстройства кровообращения, возрастом и индивидуальными особенностями больного. Морфологические признаки нарушения мозгового кровообращения могут быть очаговыми и диффузными. К очаговым относят геморрагический инсульт, одоболочечные кровоизлияния, инфаркт мозга; к диффузным — множественные различного характера и разной давности мелкоочаговые изменения вещества мозга, мелкие кровоизлияния, небольшие свежие и организующиеся очаги некроза ткани мозга, глиомезодермальные рубцы и мелкие кисты.
Клинически при нарушениях мозгового кровообращения могут быть субъективные ощущения (головная боль, головокружение, парестезии и др.) без объективных неврологических симптомов; органическая микросимптоматика без четких симптомов выпадения функции ц.н.с.; очаговые симптомы: двигательные нарушения — парезы или параличи, экстрапирамидные расстройства, гиперкинезы, нарушения координации,
расстройства чувствительности, боли; нарушения функций органов чувств, очаговые нарушения высших функций коры большого мозга — афазия, аграфия, алексия и др.; изменения интеллекта, памяти, эмоционально-волевой сферы; эпилептические припадки; психопатологическая симптоматика.
По характеру нарушений мозгового кровообращения выделяют начальные проявления недостаточности кровоснабжения мозга, острые нарушения кровообращения (преходящие нарушения, подоболочечные кровоизлияния, инсульты), хронические медленно прогрессирующие нарушения церебрального и спинального кровообращения (дисциркуляторные энцефалопатия и миелопатия).
Клиническими симптомами начальных проявлений недостаточности кровоснабжения мозга являются появляющиеся, особенно после напряженной умственной и физической работы, пребывания в душном помещении, головная боль, головокружение, шум в голове, снижение работоспособности, нарушение сна. Очаговая неврологическая симптоматика у таких больных, как правило, отсутствует или представлена рассеянными микросимптомами. Для диагностики начальных проявлений недостаточности кровоснабжения мозга необходимо выявление объективных признаков атеросклероза, артериальной гипертензии, вазомоторной дистонии и исключение другой соматической патологии, а также невроза.
К острым нарушениям мозгового кровообращения относят преходящие нарушения кровообращения в мозге и инсульты. Преходящие нарушения проявляются очаговыми или общемозговыми симптомами (или их сочетанием), продолжающимися менее 1 сут. Наиболее часто они наблюдаются при атеросклерозе сосудов головного мозга, гипертонической болезни и при артериальной гипертензии. Различают транзиторные ишемические атаки и гипертонические церебральные кризы. Первые характеризуются появлением очаговой неврологической симптоматики (слабость и онемение конечностей, затруднение речи, нарушение статики, диплопия и т.д.) на фоне слабо выраженных или отсутствующих общемозговых симптомов. Для гипертонических церебральных кризов, напротив, характерно преобладание общемозговых симптомов (головная боль, головокружение, тошнота или рвота) над очаговыми, которые иногда могут и отсутствовать. Острое нарушение мозгового кровообращения, при котором очаговая неврологическая симптоматика сохраняется более 1 сут., считается инсультом.
К острым нарушениям венозного кровообращения в мозге относят также венозные кровоизлияния, тромбоз мозговых вен и венозных синусов (см. Тромбоз сосудов головного мозга).
Хронические нарушения кровообращения (дисциркуляторная энцефалопатия и миелопатия) являются результатом прогрессирующей недостаточности кровоснабжения, обусловленной различными сосудистыми заболеваниями. При дисциркуляторной энцефалопатии выявляются рассеянные органические симптомы обычно в сочетании с нарушением памяти, головными болями, несистемным головокружением, раздражительностью и др. Выделяют 3 стадии дисциркуляторной энцефалопатии. Для I стадии, кроме рассеянной нерезко выраженной стойкой органической симптоматики (асимметрии черепной иннервации, легких оральных рефлексов, неточности координации и др.), характерно наличие синдрома, сходного с астенической формой неврастении (ухудшение памяти, утомляемость, рассеянность, трудность переключения с одной деятельности на другую, тупые головные боли, несистемные головокружения, плохой сон, раздражительность, слезливость, подавленное настроение). Интеллект при этом не страдает. Для II стадии характерно прогрессирующее ухудшение памяти (в т.ч. профессиональной), снижение работоспособности, изменения личности (вязкость мысли, сужение круга интересов, апатичность, часто многоречивость, раздражительность, неуживчивость и др.), снижение интеллекта. Типична дневная сонливость при плохом ночном сне. Органические симптомы более отчетливы (легкая дизартрия, рефлексы орального автоматизма и другие патологические рефлексы, брадикинезия, тремор, изменение мышечного тонуса, координационные и чувствительные расстройства), III стадия характеризуется как утяжелением психических нарушений (вплоть до деменции), так и развитием неврологических синдромов, связанных с преимущественным поражением определенной области головного мозга. Это могут быть псевдобульбарный паралич, паркинсонизм, мозжечковая атаксия, пирамидная недостаточность. Часты инсультообразно наступающие ухудшения состояния, характеризующиеся появлением новых очаговых симптомов и усилением ранее имевшихся признаков цереброваскулярной недостаточности.
Дисциркуляторная миелопатия также имеет прогрессирующее течение, в котором условно можно выделить три стадии. I стадия (компенсированная) характеризуется появлением умеренно выраженной утомляемости мышц конечностей, реже слабостью конечностей. В последующем во II стадии (субкомпенсированной) слабость в конечностях прогрессивно нарастает, появляются нарушения чувствительности по сегментарному и проводниковому типу, изменения в рефлекторной сфере. В III стадии развиваются парезы или параличи, выраженные нарушения чувствительности, тазовые расстройства. Характер очаговых синдромов зависит от локализации патологических очагов по длиннику и поперечнику спинного мозга. Возможными клиническими синдромами являются полиомиелитический, пирамидный, сирингомиелический, амиотрофического бокового склероза, заднестолбовой, поперечного поражения спинного мозга.
К хроническим нарушениям венозного кровообращения относят венозный застой, вызывающий венозные энцефалопатию и миелопатию. Он является следствием сердечной или легочно-сердечной недостаточности, сдавления внечерепных вен в области шеи и др. Затруднения венозного оттока из полости черепа и позвоночного канала могут длительно компенсироваться; при декомпенсации возможны головные боли, судорожные припадки, мозжечковые симптомы, нарушения функции черепных нервов. Венозная энцефалопатия характеризуется разнообразием клинических проявлений. Могут наблюдаться гипертензионный (псевдотуморозный) синдром, синдром рассеянного мелкоочагового поражения головного мозга, астенический синдром. К венозной энцефалопатии относят также беттолепсию (кашлевую эпилепсию), развивающуюся при заболеваниях, приводящих к венозному застою в головном мозге[14].
1.2 Анализ методов диагностики.
В терапии нарушений мозгового кровообращения особое значение имеет своевременное распознавание начальных проявлений недостаточности кровоснабжения мозга, при которых еще отсутствуют выраженные органические неврологические симптомы, и патологические изменения могут иметь обратимый характер. Проведение превентивных терапевтических мероприятий таким больным позволяет предотвратить прогрессирование недостаточности мозгового кровообращения [1].
Терапевтические мероприятия должны быть направлены на основное заболевание, нормализацию режима труда и отдыха, подбор рациональной диеты. Показано применение средств, улучшающих гемодинамику и метаболизм мозга. Кроме того, следует проводить симптоматическую терапию, включающую седативные, снотворные, аналгезирующие и другие препараты. При выраженной дисциркуляторной энцефалопатии со стойкими неврологическими синдромами осуществляют симптоматическое лечение паркинсонизма, мозжечковых расстройств и др. Большое значение имеют психотерапия, рациональное трудоустройство больных, санаторно-курортное лечение (с учетом возраста больного, стадии заболевания). Лечение преходящих нарушений мозгового кровообращения включает нормализацию артериального давления, сердечной деятельности и мозговой гемодинамики. Показано применение противогипоксических средств, дегидратационных препаратов, при необходимости антикоагулянтов и антиагрегантов, средств, улучшающих метаболизм мозга и микроциркуляцию в нем.
Лечение мозгового инсульта проводят поэтапно. Оно состоит из мероприятий, направленных на устранение витальных расстройств (недифференцированная, или базисная, терапия) и из дифференцированных патогенетических мероприятий, специфичных для определенного типа патологического процесса.
Прогноз нарушений мозгового кровообращения зависит от их характера и течения, а также от этиологии основного заболевания, локализации и распространенности поражения сосудов и вещества мозга [6].
На сегодняшний день в мире существуют много эффективных методов исследования головного мозга. Проведём обзор нескольких из них. патент
Ультразвуковая допплерография магистральных артерий головы — аппаратный метод исследования кровотока в сосудах, демонстрирующий в реальном времени в графическом, звуковом и количественном виде показатели кровотока в исследуемых сосудах. Метод этот назван по имени Кристиана Андреаса Доплера, австрийского физика и астронома. Метод основан на изменении частоты ультразвуковых волн, отраженных от движущихся частиц крови.
Исследование показано людям с жалобами на головную боль, боль в руках и ногах, при подозрении на острое (инсульт) и хроническое нарушение мозгового кровообращения. Обычно длительность исследования составляет 20-30 минут. Является скрининговым исследованием [13].
Патент Украины № 10262 А от 19.07.95г. на изобретение новой методики диагностики состояния артериального и венозного кровоснабжения.
Дуплексное сканирование магистральных артерий головы — метод диагностики, проводимый ультразвуковым сканером. Прибор генерирует и улавливает ультразвуковые волны, и на принципе эхолокации, в реальном времени строит пространственное двухмерное изображение просвета и стенки сосуда. В зависимости от установки датчика просвет сосуда может быть показан как вдоль, так и поперек. Исследование позволяет оценить состояние стенки сосуда, провести анализ кровотока (в т.ч. направление и скорость) [3].
Исследование позволяет выявить пациентов со стенозом или закупоркой сосудов головного мозга, определить наличие врожденной патологии исследуемых сосудов. Высока информативность метода и при определении влиянии позвоночника на позвоночные артерии. Результаты исследования могут служить основанием для проведения сосудистой операции (каротидная эндартерэктомия, стентирование, наложение экстра-инстракраниального микроанастамоза). Длительность исследования составляет 30-45 минут.
Патент Российской Федерации № 2197991 от 10.02.2003 на изобретение средства для лечения дисциркуляторной энцефалопатии [13].
КТ головного и спинного мозга — современная разновидность рентгенологического исследования, при котором можно получить изображения тончайших срезов головного мозга. Также метод применяется в исследовании внутренних органов.
Исследование проводится при подозрении на опухоль, острую (инсульт) и хроническую недостаточность мозгового кровообращения, черепно-мозговой травме, аномалиях развития. КТ позволяет оценить результаты хирургического лечения, химиотерапии. Исследование может заменить МРТ в случаях, когда у пациента установлен кардиостимулятор, имеются инородные металлические импланты. Длительность исследования составляет от 1 до 10 минут. Метод безопасен и высокоинформативен, особенно при проведении на современных мультиспиральных томографах. В ряде случае исследование проводится с введением контрастного вещества [15]. Патент на изобретение РФ № 2115372.
Рентгенологическое исследование сосудов головного мозга (церебральная ангиография) впервые было выполнено Эгасом Моницем в 1927 году. Сегодня церебральная ангиография стала золотым стандартом в исследовании состояния сосудов головного мозга.
Метод церебральной ангиографии позволяет визуализировать место сужения или закупорки сосудов головного мозга, выявить патологические расширения – аневризмы (которые опасны тем, что могут внезапно разорваться, в результате чего наступает внутримозговое кровотечение), а также опухоли головного мозга.
Методика выполнения церебральной ангиографии схожа с другими методиками ангиографии. Особенность этого метода заключается в том, что катетер, введенный в сосудистое русло через бедренную артерию, подводится к сонной артерии. Далее, после того, как в сосудистое русло вводится контрастное вещество, производится серия рентгеновских снимков. После того, как контраст пройдет через все ткани, вновь проводится серия снимков для оценки венозного оттока крови из головного мозга.
Метод церебральной ангиографии по своей информативности превосходит КТ и МРА. Кроме того, этот метод имеет преимущество перед вышеназванными методами в том, что во время его проведения возможны хирургические вмешательства. Например, при выявлении аневризмы, в не устанавливается специальная металлическая «пломба», после чего вокруг нее разрастается соединительная ткань, что приводит к закрытию аневризмы.
Как и перед всеми другими методами ангиографии, обязательно проводится аллергическая проба на переносимость контрастного вещества [18].
ЭЭГ – метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его биоэлектрической активности.
Исследование проводится как в покое (состоянии расслабленного бодрствования), так и при нагрузочных функциональных пробах (открывание- закрывание глаз, световые раздражения, форсированное дыхание) [16].
Это особенно важно при обследовании пациентов со следующими заболеваниями:
1) эпилепсия;
2) черепно-мозговая травма, как в остром периоде, так и её последствия;
3) ранние и отдалённые последствия нарушений мозгового кровообращения;
4) энцефалопатии различного происхождения;
5) состояния после нейрохирургических вмешательств;
6) синдром вегетативной дистонии;
А также при обследовании для уточнения диагноза пациентов с:
1) головными болями;
2) головокружением;
3) приступами с потерей сознания;
4) невротическими расстройствами;
5) неустойчивым артериальным давленим [12]
Каковы же преимущества ЭЭГ? Некоторые из них очевидны: ЭЭГ довольно проста в использовании, дешева и не связана с воздействием на испытуемого (неинвазивна). ЭЭГ может быть зарегистрирована около кровати пациента и использоваться для контроля стадии эпилепсии, длительного мониторинга мозговой активности. Также показывает один из основных параметров работы нервной системы – свойство ритмичности, которое отражает согласованность работы разных структур мозга. Следовательно, при записи электрической (а также магнитной) энцефалограммы, нейрофизиолог имеет доступ к фактическим механизмам обработки информации мозга. Это помогает обнаружить схему процессов, задействованных мозгом, показывая не только «где», но и «как» информация обработана в мозге. Именно эта возможность делает ЭЭГ уникальным и безусловно ценным методом диагностики [9].
Электроэнцефалографические обследования позволяют раскрыть, как человеческий мозг использует свои функциональные резервы.
1.3 Анализ возможностей технических средств.
В настоящее время в области ЭЭГ используется большое количество электроэнцефалографов. Приведём в пример самые последние модели.
Патент РФ на изобретение №2195163. 41-канальный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-5»
Рисунок 1.2 – 41-канальный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-5»
Описание Нейрон-Спектр-5
1. 32 канала ЭЭГ (35 цифровых усилителей)
2. Возможность регистрации любых 32 монополярных отведений системы «10-10»
3. 4 широкополосных полиграфических канала, предназначенных для регистрации любых сигналов — от ЭОГ до коротколатентных ВП
4. Изолированный канал ЭКГ
5. 2 канала постоянного тока
6. Канал SpO2*
7. Канал дыхания
Области применения
1. Рутинные ЭЭГ-исследования
2. Эпилептологический мониторинг ЭЭГ
3. Полисомнография
4. Научные исследования
Достоинства
В качестве референта может быть назначен любой электрод, и биполярные отведения могут записываться без установки каких-либо дополнительных референтных электродов.
Кнопка включения режима измерения импеданса
Режим измерения импеданса может быть включен нажатием на кнопку, расположенную непосредственно на передней панели прибора. Значения импеданса по всем отведениям отображаются также на передней панели с помощью цветовых индикаторов. Устанавливая электроды на пациента, можно измерить импеданс, не сходя с места. [ www.mkor.ru]
Таблица 1.1 - Технические характеристики «Нейрон-Спектр-5»
| Каналы ЭЭГ | |
| Количество каналов | 32 |
| Чувствительность | 1 – 1000 мкВ/мм |
| Нижняя граница полосы пропускания | 0.05, 0.5, 0.7, 1.5, 2, 10 Гц |
| Верхняя граница полосы пропускания | 15, 35, 75, 100, 150, 200 Гц |
| Частота квантования | до 2000 Гц |
| Разрядность АЦП | 16 бит |
| Ослабление синфазной помехи | не менее 120 дБ |
| Подавление частоты сети режекторным фильтром | не менее 40 дБ |
| Уровень внутренних шумов, приведенных ко входу (действующее значение) | не более 0.3 мкВ |
| Входное сопротивление | не менее 400 МОм |
| Каналы полиграфические | |
| Количество каналов | 4 |
| Частота квантования на канал | до 40000 Гц |
| Нижняя граница полосы пропускания | 0.01 – 3000 Гц |
| Верхняя граница полосы пропускания | 10 – 10000 Гц |
| Чувствительность | 0.1 – 50000 мкВ/дел |
| Диапазон измерения напряжения | 0.02 – 50 мВ |
| Каналы ЭКГ | |
| Количество каналов | 1 |
| Нижняя граница полосы пропускания | 0.05, 0.5, 0.7, 1.5, 2 Гц |
| Верхняя граница полосы пропускания | 15, 35, 75, 150 Гц |
| Общие параметры и характеристики | |
| Связь с компьютером | через интерфейс USB |
| Напряжение питания: | |
| — электронный блок | 5 В DC |
| — система на базе персонального компьютера | 220 – 230 В AC (50 Гц) |
| — система на базе портативного компьютера | 220 – 230 В AC (50 Гц) / ВИП |
| Потребляемая электронным блоком мощность | не более 2.8 B×А |
| Габаритные размеры: | |
| — электронный блок | 150×200×60 мм |
| — изделие в упаковке (без компьютера и принтера) | 440×350×170 мм |
Защищено патентами РФ №№ 2076625, 2102004, 2230483, 2248745, 2252692.
Электроэнцефалограф "ЭНЦЕФАЛАН"
Рисунок 1.2 – Электроэнцефалограф "ЭНЦЕФАЛАН"
Электроэнцефалографы-анализаторы электрической активности мозга ЭЭГА-21/26 “Энцефалан-131-03” выпускаются в стационарном и переносном вариантах, а также и нескольких модификациях, которые обеспечивают регистрацию, обработку и анализ:
1) электроэнцефалографических сигналов (ЭЭГ) по 8, 16, 19, 21 или 24 каналам по системе "10-20" (есть возможность произвольной установки дополнительных 8 ЭЭГ электродов, а также визуализации до 32 ЭЭГ-отведений);
2) реоэнцефалографических сигналов по 6 каналам для анализа мозгового кровообращения в том числе и синхронно с ЭЭГ;
3) СМА головного мозга – синхронно с ЭЭГ сигналами;
4) длиннолатентных (в том числе когнитивных CNV, P300, MMN) ВП – синхронно с ЭЭГ по тому же количеству отведений, на фото- и фоно-стимуляцию, электростимуляцию, шахматный паттерн, видеообразы;
5) других физиологических сигналов по 2, 4 или 6 полиграфическим каналам: ЭОГ, ФПГ, ЭМГ, дыхательной кривой (с помощью потокового датчика дыхания или респираторного пояса), ЭКГ, КГР по Ферре и по Тарханову, температуры и др.
Электроэнцефалографы "ЭНЦЕФАЛАН" позволяют проводить:
1) исследование фоновой активности головного мозга;
2) выявление очаговых изменений и эпилептиформной активности;
3) трехмерная локализация источников электрической активности мозга;
4) исследование длиннолатентных зрительных и слуховых ВП;
5) исследование длиннолатентных соматосенсорных ВП;
6) исследование ВП на реверсивный шахматный паттерн;
7) исследование специальных видов ВП (P300, CNV, MMN, макропотенциал движения);
8) исследование сверхмедленной активности головного мозга;
9) исследование мозгового кровообращения;
10) взаимное сопоставление и анализ синхронно регистрируемых ЭЭГ, РЭГ, СМА, полиграфических сигналов в различных сочетаниях;
11) сомнологические исследования с возможностью видеомониторинга;
12) оценка состояния вегетативной нервной системы на основе математического анализа сердечного ритма;
13) психофизиологические исследования, связанные с оценкой эффективности операторской деятельности в условиях дефицита времени и регулируемой сложности задач.
Технические характеристики:
1. Разрядность АЦП: 22
2. Цифровая обработка сигналов: сигнальный процессор ADSP-2181 RS- 133
3. Чувствительность:
4. 0,1-200 мкВ/мм. (21 ступень) для ЭЭГ и ВП
5. 0,02-5 мВ/мм (8 ступеней) для СМП
6. 0,02-1 кОм/мм (6 ступеней) для подэлектродного импеданса
7. 5-500 мОм/мм (7 ступеней) для объемной РЭГ (импедансной плетизмографии)
8. 0,1-10 Ом/мм (7 ступеней) для дифференциальной РЭГ
9. 0,1-200 мкВ/мм (13 ступеней) для полиграфических каналов
10. Постоянная времени: 10 - 3 - 1 - 0,3 - 0,1 - 0,03 - 0,01 сек, (ФВЧ - 0,016; 0,05; 0,16; 0,5; 1,6; 5; 16 Гц)
11. ФНЧ: 5, 15, 30, 70 Гц
12. Режекторный фильтр: 50/60 Гц (ослабление более 1:1000)
13. Автоматическое подавление миографических артефактов (30 Гц, 20 дБ)
14. Уровень шума: 0,9 мкВ (пик-пик)
15. Общий коэффициент подавления синфазной помехи (IMRR): более
a. 125 дБ
16. Коэффициент подавления синфазной помехи на пациенте (CMMR): более 94 дБ
17. Изоляция пациента: МЭК 601-1, класс I, BF
18. Калибровка: прямоугольный (1 Гц) или гармонический (5 Гц) сигнал 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 мкВ
19. Хранение длительных (при мониторинге) или большого количества записей зависит от объема "жесткого" диска ЭВМ. [www.atessoft.ru]
2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Анализ различных методов выполнения электрофизиологических исследований показывает, что, несмотря на их разнообразие по методическим приёмам подготовки объекта, анализируемым процессам, характеристикам регистрируемых сигналов и другим факторам, технические средства, необходимые для их выполнения, с точки зрения разработчика соответствующей электронной аппаратуры могут рассматриваться с общих позиций проектирования. Целесообразно рассмотреть обобщённые схемы проведения соответствующих экспериментов.
Рисунок 2.1 – Структурная схема цифрового электроэнцефалографа
2.1 Описания блоков
БО – биологический объект, который подключается к техническому средству через систему электродов (СЭ), привязанную, как правило, к определённым анатомическим точкам на голове человека и используемую для получения электрических сигналов, несущих информацию об исследуемых процессах в головном мозге.
СЭ – система электродов обладает малым переходным сопротивлением, и прикладывается к поверхности кожи на голове. С целью увеличения проводимости кожи на контактную поверхность электродов наносят гель. На голове электроды закрепляют с помощью специальных эластичных шлемов. На лобные, височные, теменные и затылочные области полушарий закрепляются парные электроды. Электрод заземления обычно помещается на запястье испытуемого.
УБП – усилитель биопотенциалов служит для усиления очень слабых электрических сигналов, возникающих в результате деятельности головного мозга. Для усиления ЭКС (электрокардиограммы) и сигналов, возникающих при сокращении мышц (миосигналов) применяют обычно УБП электронного типа: на транзисторах, на операционных усилителях или комбинированные. Для усиления сигналов головного мозга УБП электронного типа непригодны, так как уровень их собственных шумов сравним величиной этих сигналов. Поэтому в электроэнцефалографах применяют УБП параметрического типа, у которых уровень собственных шумов очень мал.
АК – аналоговый коммутатор служит для переключения электродов на разные каналы и входы усилителей. В современных многоканальных электроэнцефалографах коммутаторы входят в комплекс приборов, образующих такого рода установку, и либо монтируются на корпусе электроэнцефалографа, либо выносятся в виде специальной приставки. К коммутационному устройству относятся панель с гнездами для подключения электродов и многополюсные переключатели для коммутации. Главное требование здесь - это хорошие контакты и надежная изоляция всех линий
ПУ – печатающее устройство предоставляет возможность печати результатов исследования в фоновом режиме, одновременно с регистрацией или анализом сигналов. Всё на обычной бумаге, что обеспечивает низкую себестоимость печати заключений.
ФНЧ и РФ – фильтр нижних частот и режекторный фильтр нужны для фильтрации сигналов, они позволяют поднять отношение сигнал/шум и тем самым повысить помехоустойчивость систем съёма сигналов [17].
ПК – персональный компьютер с программным методом обеспечения для регистрации, амплитудного, спектрального, корреляционного, когерентного анализа, топографического картирования, хранения и автоматической генерации описания ЭЭГ.
БП – блок питания запитывает все элементы, которые у нас есть в приборе.
БГР – блок гальванической развязки осуществляет защиту пациента от поражения сетевым напряжением.
АЦП – аналого-цифровой преобразователь, который осуществляет преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, приемлемую для ввода в компьютер, с заданной частотой повторения таких преобразований.
МК – микроконтроллер служит для преобразования информации от поступающего устройства.
И – интерфейс необходим для преобразования логических уровней.
3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
3.1 Расчет одного из каналов усиления
Канал 0 – нейтральный, относительно него меряются все входные напряжения:
Uвх.диф. = 0,1 мВ
Uвых = 0,1 В
Ку = 1000
Каскадов – 2
Первый каскад – Ку=20
Второй каскад – Ку=50
(R5/R1)*(R8/R4) = 1
R5/R1+1 = 20
R1, R8 = 2kOm
R5, R4 = 38.3kOm
R12/R9 = 50
R9 = 2kOm
R13 =51kOm
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ СХЕМЫ
Моделирование проводим в среде Electronics Work Bench 5.12.
Программный комплекс EWB 5.12 заменяет достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс натурного макетирования и испытания проектируемой схемы на относительно дешевый и сравнительно быстрый процесс машинного моделирования этой схемы.
Программа EWB позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.
Для моделирования возьмем многоканальный дифференциальный УБП.
На вход УБП подадим сигнал с амплитудного модулятора. Выходной сигнал снимаем со входа осциллографа. Схема УБП представлена на рис. 4.1, а полученный сигнал – на рис. 4.2.
Рисунок 4.1 – Схема многоканального дифференциального усилителя биопотенциалов
Рисунок 4.2 – На входе – ритмы 5 и 9 Гц амплитудой 100мкВ, характерные для энцефалограммы.
ВЫВОДЫ
В курсовом проекте была рассмотрена актуальная в наше время проблема, связанная с заболеваниями головного мозга. Методом диагностирования этого заболевания была выбрана ЭЭГ. Она даёт возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей [8].
Поскольку современные электроэнцефалографы очень дорогие и покупать их за границей нет возможности, решением проблемы является модернизация уже имеющихся и сопряжение их с компьютером. Такой вариант является достаточно эффективным и менее дорогостоящим.
Была спроектирована схема, которая позволяет отфильтровывать сигнал электроэнцефалографа. Это в свою очередь имеет практическую ценность для терапии и диагностики, позволяет облегчить и повысить диагностическую точность электрофизиологических исследований. По итогам проведенной работы был выполнен анализ литературы по методам диагностирования заболевания головного мозга и литературы по ЭЭГ исследованию электрического сигнала мозга. Затем была исследована структура аппаратного обеспечения электроэнцефалографов и изучена их схемотехника. Далее была произведена разработка электрической принципиальной схемы для фильтрации электроэнцефалографических сигналов. И, в заключение, на основании характеристик электроэнцефалографии сигнала головного мозга человека, полученных с помощью разработанной схемы, можно усиливать частоту и амплитуду сигнала.
Электроэнцефалограмма широко применяется в диагностической и лечебной работе (особенно часто при эпилепсии), в анестезиологии, а также при изучении деятельности мозга, связанной с реализацией таких функций, как восприятие, память, адаптация и т. д.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Водолазский Л. А. Основы техники клинической электрографии. - М.: Медицина, 1966.-272 с.
2. Липченко В.Я. , Самусев Р.П. Атлас нормальной анатомии человека: Учебное пособие для учащихся мед. училищ. – М: Медицина,1983. – С 127.
3. Медицинские приборы. Разработка и применение. Авт. кол. Д. В. Кларк, М. Р. Ньюман, В. Х. Олсон, Д. Г. Вебстер. – К.: Медторг, 2004.
4. Патологическая физиология: Учебник для студентов мед ин-тов / под ред. Н. И. Зайко – 2-е изд., перераб. и доп. К.: Вища школа, 1985.
5. Румянцева М.Ф., Лосева Т.Н., Бунина Т.П. Руководство к практическим занятиям по физиологии с основами анатомии человека. - М.: Медицина, 1986.
6. Попечителев Е.П., Кореневский Н. Л. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирование. – М.: Высшая школа, 2002.- С. 108-111.
7. Сапин М. Р. , Билич Г. Л. Анатомия человека: Учебник. – М. : Высшая школа, 1989. – С 269-270.
8. Свидерская Н.Е., Прудников В.Н., Антонов А.Г. Особенности ЭЭГ-признаков тревожности у человека//ЖВНД, том 51№2,2001г.
9. Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. - Таганрог: изд-во Таганрогского государственного радиотехнического университета, 2000. - 636 с.
10. Егорова И.С. Электроэнцефалография. - М.: Медицина. 1973. - 296 с.
11. Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография.— М.: НМФ «МБН», 2000.
12. Федотчев А.И., Бондарь А.Т. Неспецифические механизмы адаптпции ЦНС к прерывистым раздражениям, спектральная структура ЭЭГ и оптимальные параметры ритмических сенсорных воздействий // Успехи физиол. наук. - 1996. - Т. 27, N 4. - С. 44-62.
13. Осовец С.М., Гинзбург Д.А., Гурфинкель В.С., Зенков Л.Р., Латаш Л.П., Малкин В.Б., Мельничук П.В., Пастернак Е.Б. Электрическая активность мозга: механизмы и интерпретация // Успехи физич. наук. - 1983. - Т. 141, N 1. - С. 103-150.
14. Бехтерева Н.П. Здоровый и больной мозг человека. – Л., 1980. – 95 с.
15. Практическое применение компьютерной электроэнцефалографии. Справочное пособие Содержание.
16. Жирмунская Е.А. Клиническая электроэнцефалография. М.: Мэйби, 1991. 77 с.
17. Джонсон Д. Справочник по активным фильтрам. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 134 с.
18. К.С.Тернов, М.В.Синькова. Введение в современную томографию – К.: Наукова думка, 1983. – 232с.
