Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ
день перший
день другий

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ
день перший
день другий

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

International neurological journal 4(20) 2008

Back to issue

Применение метода интегрального количественного анализа ЭЭГ-паттерна для оценки особенностей биоэлектрической активности мозга у здоровых лиц среднего и пожилого возраста

Authors: Т.В. Островая, Е.В. Черний, И.И. Зинкович, В.И. Черний, И.А. Андронова, Донецкий государственный медицинский университет им. М. Горького

Categories: Neurology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Проведено электроэнцефалографическое исследование 103 добровольцев — клинически здоровых мужчин (59 человек) и женщин (44 человека) в возрасте от 21 года до 70 лет, которые не имели в анамнезе психических и неврологических нарушений. С помощью метода интегрального количественного анализа целостного ЭЭГ-паттерна выявлены возрастные особенности изменений электрической активности у исследуемых в возрасте от 50 до 60 лет (2-я группа) и от 61 до 70 лет (3-я группа) и созданы соответствующие математические модели возрастной нормы.


Keywords

электроэнцефалография, интегральный количественный анализ, возрастные особенности.

Актуальность темы

Значение показателей биоэлектрической активности коры в оценке функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) как здоровых людей, так и страдающих поражениями головного мозга различного генеза бесспорно [1–3, 6, 9, 10, 12]. Метод интегрального количественного анализа ЭЭГ-паттернов [8, 9, 11] позволяет создать математические модели пространственно-временной организации электрической активности мозга, соответствующие уровню и характеру функционирования ЦНС.

Исследуя ЭЭГ-показатели пациентов с острой церебральной недостаточностью различного генеза [9, 11], мы столкнулись с невозможностью корректной оценки степени дезорганизации ЭЭГ-паттерна у пациентов с ОНМК старше 51 года, так как существующие ЭЭГ-нормы описаны для возрастной группы от 17 до 50 лет [5, 6].

Термин «нормальная электроэнцефалограмма» всегда относителен, а критерии, на основании которых исследователи предлагают оценивать ЭЭГ как нормальную, весьма дискутабельны [8].

Однако в большом количестве публикаций [5, 6, 10] описываются значимые качественные отличия электроэнцефалограмм, которые характерны для клинически здоровых исследуемых старше 50 лет. Отсутствие количественных характеристик этих изменений, математических моделей реорганизации электрической активности головного мозга у здоровых людей старшей возрастной группы, предопределило цели и задачи настоящего исследования.

Цель исследования: с помощью метода интегрального количественного анализа целостного ЭЭГ-паттерна изучить особенности изменений электрической активности головного мозга у клинически здоровых исследуемых в возрасте старше 50 лет и создать соответствующие математические модели возрастной нормы.

Материал и методы исследования

Обследовано 103 добровольца — клинически здоровые мужчины (59 человек) и женщины (44 человека) в возрасте от 21 года до 70 лет, которые не имели в анамнезе психических и неврологических нарушений. Все исследуемые были разделены на 3 группы. К 1-й группе были отнесены добровольцы в возрасте от 21 года до 38 лет (78 человек, из них 46 мужчин и 32 женщины). Во 2-ю группу входили исследуемые в возрасте от 50 до 60 лет (13 добровольцев, из них 7 мужчин и 6 женщин), в 3-ю — исследуемые в возрасте от 61 года до 70 лет (12 человек, из них 6 мужчин и 6 женщин). Все обследуемые 2-й и 3-й групп не имели клинических признаков цереброваскулярной патологии.

У ряда добровольцев 2-й и 3-й групп выявлены умеренные соматические нарушения: хронический бронхит, остеохондроз шейного отдела позвоночника, деформирующий остеоартроз, хронический гастрит, дискинезия кишечника, хронический спастический колит, ИБС: атеросклероз, Н0–I.

Для оценки функции ЦНС проводили клиническое и неврологическое обследование [10, 12]. Регистрация биопотенциалов мозга осуществлялась с помощью нейрофизиологического комплекса, состоящего из 8-канального электроэнцефалографа фирмы Medicor, персонального компьютера IBM PC AT с аналогово-цифровым преобразователем и специальным программным обеспечением Brain mapping для хранения и обработки электроэнцефалограмм.

Протокол записи ЭЭГ включал регистрацию биопотенциалов головного мозга пациентов в состоянии покоя с последующей ахроматической ритмической фотостимуляцией (ФТС) на частотах 2, 5, 10 Гц. Изучались показатели абсолютной мощности (АМ, мкВ/Гц–2), относительной мощности (%) для δ- (1–4 Гц), θ- (5–7 Гц), α- (8–12 Гц), α1- (9–11 Гц), β1- (13–20 Гц), β2- (20–30 Гц) частотных диапазонов ЭЭГ. Для объективизации оценки ЭЭГ использован метод интегрального количественного анализа ЭЭГ-паттерна [8, 9].

Были разработаны интегральные коэффициенты (ИК), которые дают возможность провести оценку спектральной мощности всех частотных диапазонов ЭЭГ и определить значимость отдельных частотных спектров ЭЭГ в формировании целостного паттерна ЭЭГ [8, 9]. Возможности программы «Brain mapping» позволяют использовать для создания коэффициентов два диапазона α-активности: всю полосу — 8–12 Гц (α-диапазон) и только часть ее — 9–11 Гц (α1-диапазон) и два диапазона β-волн: — 14–25 Гц (β1-диапазон) и более 25 Гц (β2-диапазон), что нашло отражение в разработанных коэффициентах.

Первые четыре коэффициента составлены с учетом наличия в программе двух α- и двух β-диапазонов. При этом β1-ритм рассматривается в двух коэффициентах: в 1-м ((δ + θ + β1) / (α + β2)) и 3-м ((δ + θ + β1) / (α1 + β2)) — как патологический, а во 2-м ((δ + θ) / (α + β1 + β2)) и 4-м ИК ((δ + θ) / (α1 + β1 + β2)) — как характерный для нормы.

Семь коэффициентов отражают взаимосвязь β1- и β2-диапазонов (5-й ИК (β1/β2)), соотношения θ- и δ-ритмов (коэффициенты 6-й (θ/δ) и 11-й (δ/θ)) и взаимосвязь θ- и δ-активности с α- и α1-частотными диапазонами (7-й ИК (θ/α), 8-й коэффициент (θ/α1), 9-й ИК (δ/α) и 10-й коэффициент (δ/α1)).

Три последующих коэффициента представляют собой показатели межполушарной асимметрии между левой (L) и правой (R) гемисферами: 12-й коэффициент (∑[(L–R)/L]), 12p-й (pathologic — патологический) ИК (∑[(δL + θL + β1L)–(δRR+β1R)) / (δLL+β1L)]) и 12n-й (normal — нормальный) ИК (∑[(αL + β2L)–(αR + β2R)) / (αL + β2L)]). Причем 12p-й коэффициент позволяет оценить, формируется ли межполушарная асимметрия за счет так называемых патологических ритмов, а 12n-й ИК позволяет выявить степень участия в формировании межполушарной асимметрии так называемых нормальных ритмов.

Последний, 14-й (α/α1) интегральный коэффициент характеризует соотношения спектральной мощности всего α-диапазона (8–12 Гц) к более узкой его полосе α1 (9–11 Гц).

Параллельно ЭЭГ-паттерны исследовались методом систематизации, классификации и кодирования электроэнцефалограмм человека (классификация Е.А. Жирмунской и В.С. Лосева (клЖЛ)) [5], на основании которого выделяются 5 основных типов электроэнцефалограмм, отражающих степень и характер организации целостного паттерна ЭЭГ.

Все полученные данные обрабатывались с помощью методов математической статистики [7].

Результаты и обсуждение

Только у 12 из 78 здоровых испытуемых 1-й группы (в возрасте от 21 года до 38 лет) при закрытых глазах в состоянии покоя регистрировались особенности ЭЭГ-паттерна, укладывающиеся в понятие «норма» (I тип, 1-я группа по клЖЛ) [5].

У 13 добровольцев в возрасте от 50 до 60 лет (2-я группа), которые после проведенного обследования были признаны условно соматически и неврологически здоровыми, отмечалась дезорганизация ЭЭГ-паттернов, соответствующая 8–11-й группам по клЖЛ [5].

У 12 исследуемых 3-й группы (в возрасте от 61 года до 70 лет), которые после проведенного обследования также были признаны условно соматически и неврологически здоровыми, отмечался уровень дезорганизации ЭЭГ-паттернов, характерный для 12–15-й групп по клЖЛ [5].

Необходимо подчеркнуть (табл. 1) достаточно низкий уровень суммарной АСМ (абсолютной спектральной мощности) в 1-й группе как справа (5,1 ± 0,11 мкВ/Гц–2), так и слева (4,78 ± 0,21мкВ/Гц–2). Для 2-й группы исследуемых характерно значительное повышение значений суммарной абсолютной спектр-мощности по сравнению с 1-й. Справа суммарная АСМ возрастает (p < 0,05) в 4 раза, слева — в 4,1 раза. Следует отметить, что такое повышение происходит за счет роста АСМ во всех исследуемых ЭЭГ-диапазонах. В 3-й группе выявлено значительное повышение (p < 0,05) суммарной абсолютной спектральной мощности по сравнению с показателями идеальной нормы как в правой гемисфере мозга (в 3,7 раза), так и в левой (в 3,5 раза).

Как видно из табл. 1, максимальные значения абсолютной спектр-мощности (АСМ) в 1-й группе регистрируются в α-волновом диапазоне ЭЭГ симметрично. Они в 2,8–3,2 раза превышают (p < 0,05) уровень АСМ δ-ритма и в 1,9–2 раза выше, чем показатели АСМ θ-волнового диапазона. Для исследуемых 2-й группы характерно максимальное увеличение АСМ δ-волновой активности: справа она возрастает (p < 0,05) в 7,7 раза, слева — в 6,8 раза по сравнению с показателями 1-й группы. Минимальное увеличение показателей АСМ выявлено в α-волновом диапазоне: справа его уровень повышен (p < 0,05) в 2,3 раза, слева — в 3,1 раза по сравнению с показателями идеальной нормы. Такая асинхронность изменения уровней АСМ по частотным диапазонам приводит к тому, что правосторонние значения АСМ в δ-, θ- и α-частотных диапазонах у исследуемых добровольцев из 2-й группы практически не отличаются (p > 0,05) друг от друга. Слева сохраняется та же тенденция: нет достоверных различий между уровнями абсолютной спектр-мощности в δ- и θ-диапазонах, а показатель абсолютной спектр-мощности α-ритма превышает (p < 0,05) всего на 29,6 % уровень АСМ δ-диапазона и на 32,2 % — уровень АСМ θ-активности.

У добровольцев из 3-й группы показатели АСМ в δ-волновом диапазоне превышают (p < 0,05) значения 1-й группы в 7,9 раза справа и в 6,2 раза слева. Отмечается значительный рост (p < 0,05) по сравнению с данными идеальной нормы уровней АСМ в θ- и β1-частотных диапазонах — в среднем в 4,2–4,8 раза, билатерально. Выявлено увеличение (p < 0,05) уровней АСМ β2-активности, которые справа в 5,8 раза, слева — в 3,3 раза выше, чем у исследуемых добровольцев из 1-й группы. В 1-й и 3-й группах уровни АСМ α-активности мозга как справа, так и слева не имеют достоверных различий (p > 0,05). Правополушарный уровень АСМ в δ-волновом диапазоне в 3-й группе на 55,7 % выше (p < 0,05) значения α-волновой АСМ и не имеет достоверных различий с показателем АСМ θ-диапазона. Левосторонние показатели АСМ в α-, θ- и δ-частотных диапазонах в 3-й группе добровольцев достоверно не отличаются (p > 0,05).

Для 1-й группы характерно отсутствие асимметрии показателей АСМ во всех исследуемых диапазонах. У добровольцев из 2-й группы выявлена тенденция к правополушарной асимметрии δ-ритма: показатель δ АСМ справа на 12,2 % превышает (p > 0,05) левополушарный показатель. Для добровольцев из 3-й группы характерны значимые правополушарные асимметрии показателей δ- и α1-волновой АСМ: правосторонние показатели превышают (p < 0,05) левосторонние на 27,1 и 41,1 % соответственно. Левополушарная асимметрия (p < 0,05) АСМ в α-диапазоне составляет 24,9 %.

Сравнивая значения показателей абсолютной спектр-мощности во 2-й и 3-й группах (табл. 1), следует отметить отсутствие достоверных различий уровней АСМ в δ-, θ-, β1- и β2-частотных диапазонах. В 3-й группе отмечается значительное снижение (p < 0,05) уровней АСМ α-активности (на 57,8 % справа и на 40,3 % слева) и АСМ в α1-частотном поддиапазоне (на 63,1 % справа и в 2,1 раза слева) по сравнению со значениями 2-й группы.

Показатели интегральных коэффициентов (ИК), представленные в табл. 2, позволяют уточнить особенности дезорганизации ЭЭГ-паттерна у добровольцев из 2-й и 3-й групп по сравнению с идеальной нормой.

Практически все коэффициенты имеют достоверные различия (p < 0,05) в 1-й, 2-й и 3-й группах. Исключение составляет только 5-й ИК (β1 / β2), правосторонние показатели которого не имеют достоверных различий у исследуемых из всех 3 групп. Левополушарные значения 5-го коэффициента 2-й и 3-й групп также достоверно не отличаются и по сравнению с 1-й группой имеют тенденцию к росту (p > 0,05) на 22,2–24,8 %. Правосторонние показатели 14-го ИК всех 3 групп не имеют достоверных различий, в то время как левополушарные уровни данного коэффициента во 2-й группе на 37,6 %, а в 3-й группе — на 92,2 % превышают (p < 0,05) значения идеальной нормы за счет перераспределения мощности в частотном диапазоне 8–12 Гц в сторону более медленного α-волнового компонента.

Нет достоверных различий между показателями 2-й и 3-й групп (табл. 2) по 6-му и 11-му ИК как в правом, так и в левом полушариях. Но они значительно отличаются от значений 1-й группы исследуемых: 6-й коэффициент на 29–41,2 % снижен (p < 0,05), а 11-й — на 46,7–73,7 % повышен (p < 0,05).

Более выраженные изменения интегральных коэффициентов по сравнению с показателями идеальной нормы во 2-й группе исследуемых выявлены в правом полушарии: рост (p < 0,05) уровней 1-го (в 2,1 раза), 2-го (в 2 раза), 7-го (в 1,97 раза), 9-го (в 3,5 раза) коэффициентов и снижение (p < 0,05) уровня 6-го коэффициента (на 41,2 %).

Выраженную дезорганизацию ЭЭГ-активности у добровольцев из 3-й группы отражает значительный рост (p < 0,05) по сравнению с данными идеальной нормы уровней интегральных коэффициентов в обеих гемисферах. Так, показатели 10-го (δ / α1) коэффициента в 5,9–6 раз, 9-го (δ / α) коэффициента — в 3,2–5,2 раза, а 1-го ((δ + θ + β1) / (α + β2)), 2-го ((δ + θ) / (α + β1 + β2)), 3-го (δ + θ + β1) / (α1 + β2), 4-го ((δ + θ) / (α1 + β1 + β2)) коэффициентов — в 2,3–3,4 раза превышали (p < 0,05) уровни данных ИК в 1-й группе (табл. 2).

В 1-й группе отмечаются (p < 0,05) правополушарная асимметрия показателя 5-го ИК (25 %), тенденции (p > 0,05) к правосторонней асимметрии (17 %) 6-го коэффициента ИК и к левополушарной асимметрии — значений 9-го (δ / α) и 11-го (δ / θ) коэффициентов (10,1 и 14,8 % соответственно). Для 2-й группы типичны (p < 0,05) правополушарные асимметрии уровней 1-го ИК (19,8 %), 2-го ИК (14,4 %), 7-го ИК (20,5 %), 9-го ИК (25,8 %) и левополушарная — 14-го коэффициента (23,3 %). В 3-й группе добровольцев выявлена правополушарная асимметрия (p < 0,05) показателей 2-го (28,1 %) и 7-го (45,8 %) коэффициентов. Левополушарная асимметрия (p < 0,05) значений 14-го коэффициента составила 70,1 %.

Сравнивая значения интегральных коэффициентов 2-й и 3-й групп (табл. 2), следует подчеркнуть отсутствие достоверных различий между уровнями 4-го, 5-го (β1 / β2), 6-го (θ / δ) и 11-го (δ / θ) коэффициентов.

У исследуемых добровольцев из 3-й группы по сравнению со 2-й в правой гемисфере выявлен рост (p < 0,05) уровней ИК: 1-го (на 33,8 %), 2-го (на 22,4 %), 3-го (на 38,8 %), 7-го (на 56 %), 8-го (на 55,7 %) и 9-го (на 50,5 %). В левом полушарии возрастают (p < 0,05) значения 3-го (на 51,6 %), 4-го (на 28,1 %), 7-го (на 28,9 %), 8-го (на 73 %) и 14-го (на 39,6 %) уровней. Это связано с преобладанием медленноволновой ЭЭГ-активности за счет умеренной редукции α-ритма и с перераспределением доминирующий активности внутри α-частотного диапазона у исследуемых добровольцев в возрасте от 61 года до 70 лет.

Как видно из данных табл. 3, в 1-й группе тенденция к левополушарной ЭЭГ-асимметрии в большей степени формируется за счет так называемой нормальной активности, то есть за счет тенденции к асимметрии α- и β2-волновой активности. Высокий уровень дисперсии показателя 12p ИК (∑((δL + θL + β1L) – (δR + θR + β1R)) / (δL + θL + β1L)) свидетельствует о выраженной вариабельности значений данного коэффициента у добровольцев из 1-й группы. Во 2-й группе правополушарная ЭЭГ-асимметрия формируется за счет δ-, θ- и β1-мощностей, то есть за счет так называемых патологических ритмов. Также интересно отсутствие вариабельности значений 12p ИК в данной возрастной группе здоровых добровольцев. В 3-й группе выраженная правополушарная ЭЭГ-асимметрия формируется за счет δ-, θ- и β1-мощностей (табл. 3), как и во 2-й КГ. Следует отметить высокий уровень вариабельности значений 12n ИК (∑((αL + β2L) – (αR + β2R)) / (αL + β2L)) у исследуемых из 3-й группы.

По данным интегрального количественного анализа, идеальная норма ЭЭГ характеризуется параметрами, указанными в табл. 4.

Математическая модель 2-й контрольной группы (возраст 50–60 лет) — табл. 5.

Математическая модель 3-й контрольной группы (возраст 61–70 лет) — табл. 6.

Таким образом, нами получена математическая модель возрастной нормы для двух категорий здоровых исследуемых в сравнении с 1-й группой (идеальная норма). Эти данные будут использованы для оценки результатов, полученных в исследовательских группах.

Выводы

1. Установлено значительное повышение показателей суммарной абсолютной спектр-мощности в обеих группах исследуемых старше 50 лет по сравнению с идеальной нормой ЭЭГ.

2. Особенность десинхронизации ЭЭГ для 2-й и 3-й групп заключается в том, что значения АСМ в δ-, θ- и α-частотных диапазонах практически не отличаются друг от друга.

3. Выраженную дезорганизацию ЭЭГ-активности у добровольцев из 3-й группы отражает значительный рост уровней интегральных коэффициентов в обеих гемисферах по сравнению с данными как идеальной нормы, так и исследуемых в возрасте от 50 до 60 лет.

4. Возрастными особенностями ЭЭГ-паттерна, типичными для исследуемых добровольцев старше 50 лет, следует считать значительный рост уровня левополушарного 14-го ИК, отражающий изменения мощностных соотношений внутри α-волнового диапазона с редукцией активности α1-частотного спектра.

5. В 1-й группе тенденция к левополушарной ЭЭГ-асимметрии формируется за счет так называемой нормальной α- и β2-волновой активности. Во 2-й и 3-й группах правополушарная ЭЭГ-асимметрия формируется за счет так называемых патологических δ-, θ- и β1-ритмов.


Bibliography

1. Анохин П.К. Нейрофизиологические основы электрической активности коры головного мозга // Основные вопросы электрофизиологии центральной нервной системы. — АН УССР, 1962. — С. 132-163.

2. Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Доброхотова Т.А. Отражение разных уровней регуляции мозговой деятельности человека в спектрально-когерентных параметрах ЭЭГ // Журнал высшей нервной деятельности. — 1992. — Т. 42, В. 3. — С. 439-449.

3. Віничук С.М. Мозковий інсульт: Навчальний посібник. — Київ, 1998. — 50 с.

4. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. — М.: Медицина, 2001. — 328 с.

5. Жирмунская Е.А., Лосев В.С. Системы описания и классификация электроэнцефалограмм человека. — М.: Наука, 1984. — 79 с.

6. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней: Руководство для врачей. — М.: МЕДпресс-информ, 2004. — С. 384-433.

7. Лях Ю.Е., Гурьянов В.Г., Хоменко В.Н., Панченко О.А. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat. — Д.: Папакица Е.К., 2006.— 214 с.

8. Острова Т.В., Черній В.І., Шевченко А.І. Алгоритм діагностики реактивності ЦНС методами штучного інтелекту. — Д.: ІПШІ МОНУ і НАНУ «Наука і освіта», 2004. — 180 с.

9. Островая Т.В. Методы математического анализа электрической активности мозга человека, укладывающейся в понятие «норма» // Архив клинической и экспериментальной медицины. — 2001. — Т. 10, № 3. — С. 272-276.

10. Триумфов А.В. Топическая диагностика заболеваний нервной системы. — М.: Медицина, 1986. — 247 с.

11. Черній В.І., Острова Т.В., Черній О.В., Андронова І.А. Особливості фармакологічного впливу німодіпіну на реактивність головного мозку у постінсультному періоді // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. — 2005. — Т. 1, № 2. — С. 85-88.

12. Яхно Н.Н. Болезни нервной системы. — M., 1995. — T. 1.  


Back to issue