Bine Ați Venit |, Vizitator! RSS

Miercuri, 22.11.2017
Principală » Articole » Articole

Современные методы оценки церебрального энергетического обмена-NEYROENERGOKARTOGRAFIA

Файл 3.jpg

Разработка Института Мозга РАМН г. Москва

Электрофизиологический метод оценки уровня церебрального энергетического обмена

НЕЙРОЭНЕРГОКАРТОГРАФ (НЭК)

 

Метод базируется на хорошо изученном феномене сверхмедленной электрической активности головного мозга. В отличие от других методов регистрации (Омега-потенциалов, DC-EEG) метод НЭК позволяет изучать биопотенциалы (так называемый уровень постоянных потенциалов УПП), происхождение которых связано с кислотно-щелочным балансом тканей мозга.

Метод является высшей ступенью развития технологии регистрации и анализа Омега-потенциалов.

Комплекс аппаратно-программный для индикации, регистрации и анализа медленной электрической активности мозга «Нейроэнергокартограф» (НЭК) имеет следующие  особенности:

Файл nek-12.jpg1. Безвредность, безболезненность и неинвазивность.
2. Минимизация артефактов биологического и физического происхождения.
3. Быстрота обследования (одно измерение занимает 5-7 минут).
4. Возможность вести длительные динамические наблюдения.
5. Простота и интуитивность использования, портативность аппаратуры.
6. Медицинская и биологическая значимость получаемых результатов.

В настоящее время  «Нейроэнергокартограф» (НЭК) успешно применяется в ведущих лечебно-профилактических учреждениях России, где получил высокую оценку врачей-специалистов. Данные НЭК-диагностики позволяют выявлять у пациентов органические нарушения, требующие дальнейшего обследования с помощью томографии (фМРТ, ПЭТ). Метод успешно применяется в диагноситке нарушения церебрального метаболизма глюкозы.

Комплект оборудования представляет собой электрофизиологический прибор, подключаемый к персональному компьютеру посредством проводного интерфейса USB. Программное обеспечение НЭК позволяет регистрировать, анализировать и хранить экспериментальные данные, а также автоматически создавать Заключение.

 

Комплекс НЭК при помощи Программного Обеспечения "UNEK" обеспечивает:
  • представление результатов тестирования электродов пациента на экране монитора ПК в принятых единицах (кОм);
  • представление значений УПП и качества контактов на экране видеомонитора ПК в принятых единицах (мВ);
  • визуализацию результатов определения и эталонные распределения УПП на экране монитора ПК в виде графиков и цветных топографических карт;
  • текстовую расшифровку полученных результатов исследования;
  • отображение служебной информации (данных пациента, комментариев), вводимой клавиатуры;
  • после проведения исследований – сравнение зарегистрированных значений УПП и качества контактов в каждой точке графика с эталоном;
  • экспорт зарегистрированных значений УПП  в текстовый файл для дальнейшей статистической обработки;
  • вывод на печать результатов исследования;
  • хранение результатов исследования в базе данных.

НЕЙРОЭНЕРГОКАРТОГРАФ (НЭК)

Патент RU 2135077

Файл minicomp.jpg

Современные методы оценки церебрального энергетического обмена
Использование электрофизиологических показателей для оценки церебрального энергетического обмена


В последние десятилетия разработаны методы, позволяющие визуализировать некоторые биохимические процессы в мозге и исследовать церебральный энергетический метаболизм. ПЭТ, ОЭКТ, функциональная МРТ и метод изотопного клиренса дают возможность получать с помощью компьютерных технологий изображение мозга и картировать содержание в его структурах определенных веществ, участвующих в энергетическом обмене, а также локальный кровоток в разных его структурах. Все эти методы требуют дорогостоящего оборудования, большинство из них предусматривает введение радиоактивных веществ в организм, что ограничивает их применение.
Реоэнцефалография отражает состояние кровоснабжения в системах сонных и позвоночных артерий, но не позволяет картировать локальный кровоток в конкретных мозговых структурах. Полярографический метод определения локального мозгового кровотока применяется при условии введения электродов непосредственно в мозг.
Уровень постоянного потенциала (УПП), регистрируемый непосредственно от мозга, интегрально отражает изменения мембранных потенциалов нервных и глиальных клеток. Процессы, связанные с активацией значительных популяций нейронов, например, эпилептическая активность, сопровождаются снижением УПП, напротив торможение нейронов отражается в виде позитивного смещения постоянного потенциала.
Эти потенциалы в большинстве случаев не вносят значительного вклада в УПП, регистрируемый на поверхности головы, так как ближе к отводящим электродам расположены другие мощные источники постоянных потенциалов. Наличие этих генераторов приводит к тому, что при изменениях церебральной активности сдвиги УПП на мозге сопровождаются противоположными по знаку изменениями УПП на поверхности головы.
Важным источником электрических реакций в организме является сосудистая система. Стенки артерий и вен функционируют как электрические изоляторы, окружающие электропроводную плазму крови, на уровне капилляров осуществляется электрический контакт плазмы крови и тканевой жидкости, которая также как и плазма электропроводна. Величина разности потенциалов на границе гемато-энцефалического и гистогематического барьеров зависит от концентрации ионов водорода внутри сосуда, причем при закислении крови положительный потенциал на внешней стороне сосуда увеличивается, а на внутренней уменьшается. Такая ситуация возникает при усилении энергетического метаболизма, когда в сосудах (венах и капиллярах) накапливаются кислые продукты обмена. Электрическим процессам в сосудистой системе придается большое значение в обеспечении энергетического обмена в организме.
ГЭБ является важнейшим источником потенциалов, возникающих в сосудистой системе головы, так как продукция ионов водорода мозгом весьма высока (интенсивность церебрального энергообмена примерно на порядок выше, чем в коже), и этот источник обладает большим внутренним сопротивлением. Интракраниальное пространство связано с экстракраниальным через вены-выпускники, что позволяет регистрировать сдвиги разность потенциалов ГЭБ на поверхности головы. Электрическая цепь при регистрации УПП от поверхности головы проходит через сосудистую систему, поскольку кожные капилляры обладают значительно меньшим, чем другие ткани, сопротивлением.
Разность потенциалов при расположении активного электрода на голове, а референтного – на руке, как правило, положительна, что, обусловлено значительно большим образованием кислых продуктов при энергетическо обмене мозга, по сравнению с тканями руки. Когда рН, оттекающей от мозга крови снижается, УПП на поверхности головы увеличивается. Это может наблюдаться при повышении мозговой активности, когда усиливается поступление в кровь кислых продуктов энергообмена, а также в других случаях ацидоза крови, оттекающей от мозга.
Изменения рН в периферической крови также сказываются на величине потенциала в области референтного электрода, о чем свидетельствуют эксперименты с гипервентиляцией в условиях избирательного нарушения артериального или венозного оттока.
На топографию УПП на поверхности головы оказывают определенное влияние венозные синусы, являющиеся резервуарами закисленной венозной крови и связанные с экстракраниальным пространством через вены-эмиссарии и диплоические вены. Благодаря поступлению закисленной венозной крови из системы внутренней яремной вены в экстракраниальное пространство области головы, расположенные над синусами, имеют более высокий УПП.

Методика регистрации и анализа УПП должна удовлетворять принципам, принятым в современной электрофизиологии, которые позволяют учитывать и по возможности устранять артефакты физического и биологического происхождения.
Запись производится с помощью усилителей постоянного тока с большим входным сопротивлением и неполяризуемыми электродами. Важнейшими источниками артефактов физического происхождения являются электродные потенциалы, поэтому межэлектродная разность потенциалов должна измеряться и устраняться при регистрации УПП. Кожные потенциалы являются биологическим источником артефактов. Для уменьшения артефактов кожного происхождения используется зависимость между кожными потенциалами и кожным сопротивлением. Снижение кожного сопротивления до 5 кОм и непрерывный контроль за его стабильностью в процессе записи позволяют значительно уменьшить влияние кожных потенциалов, в частности кожно-гальванической реакции на регистрируемый УПП.
Величина УПП между головой и рукой зависит от разности рН оттекающей от мозга и периферической крови, которая в свою очередь связана с различиямми интенсивностьи энергетического обмена мозга и тканей руки (гл. 3). Для оценки церебральных энергетических процессов по параметрам УПП разработана возрастозависимая нормативная шкала, в основу которой легли данные УПП у здоровых испытуемых разного возраста. С помощью этой шкалы в зависимости от того, насколько снижен или повышен УПП по сравнению с эталонным, можно судить об изменениях КЩР и интенсивности энергетического обмена мозга у конкретного человека. Оценка УПП предусматривает математический анализ этого показателя в сопоставлении с нормативными характеристиками, заложенными в базе данных, а также картирование распределения УПП на поверхности головы в сравнении с эталоном.
Специализированный аппаратно-программный комплекс «Нейроэнергометр», разработанный в соответствии с изложенными принципами позволяет осуществлять запись УПП с контролем артефактов физического и биологического происхождения, призводить картирование, а также математический анализ УПП. Комплекс состоит из пятиканального усилителя биопотенциалов постоянного тока с интерфейсным аналого-цифровым преобразователем, а также программного обеспечения для регистрации, анализа, графического представления и хранения, зарегистрированных значений УПП головного мозга и результатов обработки.

ПОЧЕМУ, РЕГИСТРИРУЯ УРОВЕНЬ ПОСТОЯННОГО ПОТЕНЦИАЛА ГОЛОВНОГО МОЗГА, МОЖНО ОЦЕНИВАТЬ ИНТЕНСИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА?

 Источником УПП, при отведении от поверхности головы, являются сосудистые потенциалы, главным образом, потенциалы гемато-энцефалического барьера. Эти потенциалы можно зарегистрировать от поверхности головы благодаря связи венозных систем мозга и наружных покровов головы (см. рисунок). 
 Величина сосудистых потенциалов зависит от концентрации водородных ионов внутри сосудов. Поскольку кислоты являются конечным продуктом энергетического обмена то в норме по концентрации [H+] в оттекающей от мозга крови, следовательно по величине УПП, можно судить об интенсивности церебрального энергетического обмена.
 Попадая из мозга в кровь ионы водорода создают разность потенциалов на мембране ГЭБ, которая может быть зарегистрирована и от кожи головы.

 Подробнее о методе и его возможностях можно прочитать в книге: В.Ф. Фокин, Н.В. Пономарева  "Энергетическая физиология мозга", М. 2003

 

Адрес для справок: fokin@orc.ru, fvf@mail.ru  см. также сайт http://neuroenergetic.narod.ru

 

Процесс  регистрации УПП

 Аппаратно-программный комплекс "Нейроэнергометр3(4)" позволяет регистрировать УПП головного мозга, устраняя артефакты электродного и кожного происхождения.
 Чтобы оценить  кислотно-основное состояние  и энергетический обмен мозга  зарегистрированные значения УПП конкретного человека сравниваются с эталонными значениями, с учетом возраста пола и функциональной межполушарной асимметрии.
В настоящее время разработан прибор для 12-ти канальной регистрации УПП, а также 5-ти канальная телеметрическая система.
Изучение нарушений ЛМК и церебрального энергообмена, связанных с инсультами.

 

У больных с очаговым поражением головного мозга при регистрации УПП с поверхности головы установлено, что ишемическое повреждение коры проявляется в виде негативного сдвига УПП на 10-20 мВ, тогда как субкортикальное поражение вызывает позитивный сдвиг потенциала (K. Sano et al., 1977; Н.В. Пономарева, 1986). Последнее понятно, так как если кровообращение в коре не нарушено, то вследствие вторичного закисления мозга УПП повышается.

 

Таким образом, в области опухоли имеет место локальное снижение УПП, обусловленное, очевидно, тем, что ткань опухоли более щелочная, чем мозговая ткань. Локальное снижение УПП в области опухоли маскируется общим нарастанием постоянных потенциалов, связанным с закислением мозга вследствие некробиотического поражения, церебральной ишемии и усиления гликолиза. (Цит. по В.Ф. Фокин, Н.В. Пономарева, Энергетическая физиология мозга, М., 2003)

 

В частности, было обследовано 26 больных в возрасте от 34 до 72 лет с острым нарушением мозгового кровообращения или его последствиями в бассейне СМА. Диагноз ставился  на основании клинических и параклинических данных. В клинической картине выявлялись синдромы расстройств высших мозговых функций, движений и чувствительности. Изучение распределения УПП у некоторых больных проводилось неоднократно в течение нескольких дней. Пространственное распределение УПП у больных с инсультами характеризовалось следующими особенностями. Величина УПП в монополярных отведениях была положительна во всех областях. По сравнению с нормой усредненный УПП у больных после инсульта был повышен примерно в два раза и составлял 11,9+1,2мВ. В сагиттальном направлении характер распределения УПП не отличался от нормы: УПП был минимален в лобных областях, увеличивался к вертексу и несколько уменьшался к затылку. В парасагиттальных направлениях распределение УПП было в общем аналогичным, но значения УПП над очагом были существенно меньше, чем в норме. Кроме того, в здоровом полушарии часто был виден зеркальный очаг с более высокими значениями УПП. В настоящем исследовании регистрация проводилась через значительное время - от 2 недель до 4 лет после инсульта. В этот период после нарастания некротических изменений в области очага поражения развиваются крупные соединительнотканные рубцы или кисты-полости, стенки которых представлены соединительной тканью. Учитывая сроки нарушения мозгового кровообращения, можно полагать, что регистрация УПП у большинства больных проводилась на стадии глиомезодермальных рубцов или кист. Очевидно, что большие размеры этих образований, нарушают нормальную структуру ГЭБ, что приводит к снижению УПП. Вероятно, уменьшение УПП связано также с нарушением кровоснабжения и значительным снижением энергетического обмена в поврежденной области. Возможно, что снижение УПП, регистрируемое на поверхности головы, в определенной мере связано с отсутствием градиента постоянного потенциала, создаваемого мембранными потенциалами вертикально упорядоченных корковых нейронов. Таким образом, использование УПП показало наличие локальных и общемозговых изменений у больных с последствиями острого нарушения мозгового кровообращения. Общемозговые изменения у больных с последствиями инсульта проявляются в повышении усредненного по всем отведениям УПП, которое, очевидно, отражает закисление оттекающей  от мозга крови в результате накопления лактата и других продуктов анаэробного энергетического обмена из-за недостаточности мозгового кровообращения. Локальные изменения УПП свидетельствуют о существенном снижении энергетического обмена в области постишемических кист и рубцов. Уменьшение УПП, очевидно, связано с нарушением структуры сосудистого русла. Применение УПП позволяет оценить величину локального поражения мозга и степень общемозговых изменений. (Цит. по В.Ф. Фокин, Н.В. Пономарева, Энергетическая физиология мозга, М., 2003)

 

  

 

Сопоставление состояния метаболизма при додементных когнитивных расстройствах  с морфологическими изменениями и электрической активностью головного мозга.  

 

Для сопоставления данных МРТ и НЭК был проанализированы данные обследований у  50 пациентов с ДКР различного генеза, у которых были зарегистрированы морфологические изменения мозга (очаговые изменения по МРТ, мелкие очаговые изменения и диффузные изменения белого вещества).  При всех очаговых морфологических изменениях мозга по МРТ выявляются очаговые локальные изменения по НЭК. При сохранении функции мозга в очаге морфологического изменения регистрируется повышенный (напряженный) резервный вариант метаболизм на этом участке, при «выпадении» функций регистрируется понижение уровня УПП. При диффузных морфологических поражениях мозга, как правило, резервный вариант метаболизма мозга (по данным НЭК) диффузно увеличен.

 

Электрическая активность головного мозга методом ЭЭГ была исследована у 96 человек с ДКР различного генеза. Были выявлены как патологические ЭЭГ-активности, характерные для когнитивного снижения (нарастание медленноволновой активности (тета- и дельта-волны, появление островолновой активности, редукция быстроволновой активности, нарастание межполушарной асимметрии), так и неспецифические изменения (дисфункция срединно-стволовых образований). Чаще наиболее характерная для когнитивного снижения патологическая  ЭЭГ-активность встречалась в группе СП  в 77.3% случаев (у 17 из 22 человек). На втором месте группа ПМК - в 65,4% случаев (у 17 из 26). И реже всего характерная ЭЭГ-активность встречается в группе ПВС - всего в 44% (у 11 из 25). При сопоставлении данных ЭЭГ и НЭК была выявлена достоверная положительная корреляция между характерной для когнитивного снижения патологической ЭЭГ-активностью  и повышенными показателями УПП. (Цит. по Л.П. Соколова "Особенности нейрометаболизма и перфузии головного мозга с позиции патогенетических механизмов формирования додементных когнитивных расстройств различного генеза")  

 

 Изучение нарушений ЛМК и церебрального энергообмена, связанных с онкологическими заболеваниями

 

 Распределение УПП у больных опухолями мозга может быть достаточно разнообразным в зависимости от локализации и вида опухоли, а также от стадии заболевания. Проводились  исследования УПП на 56 больных в возрасте 43,5+2,5 года с церебральными опухолями (26 мужчин и 30 женщин), находившихся на лечении в клинике нервных болезней Московской медицинской академии им И.М. Сеченова и в Институте нейрохирургии РАМН им Н.Н.Бурденко. Диагноз был подтвержден с помощью КТГ во всех случаях. У абсолютного большинства больных УПП в монополярных отведениях и усредненный УПП почти в 3 раза превышали норму. Из всех обследованных нами больных только у трех усредненный УПП не отличалось от нормы. Высокий УПП свидетельствует о закислении мозга, которое, очевидно, явилось следствием выраженных некротических процессов, развивающихся в результате ишемии, и связанного с ней нарастания гликолиза с накоплением в мозге лактата.

 

Локализация опухолей оказывает влияние на характер распределения УПП. Независимо от вида опухоли при ее поверхностной локализации в одном из полушарий УПП над очагом поражения был ниже, чем в симметричной области неповрежденного полушария. Во многих случаях можно было видеть область с повышенными значениями УПП в симметричном отведении здорового полушария.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инновационный метод исследования профессионально-важных психофизиологических свойств личности

 

(Золотая Медаль Выставки НТТМ-2009)

 

 

 

 Комплекс для психофизиологических исследований, созданый психологами МГПУ на основе методики НЭК позволяет:

 

 

 

  • определять ресурсные возможности человека, выявлять его профессиональный потенциал, создавать индивидуальный психофизиологический профиль человека с целью формирования индивидуального стиля деятельности.
  • выявлять такие характеристики личности и деятельности, как особенности работоспособности, скорость, точность и помехоустойчивость, способность к обучению.
  • прогнозировать успешность  выполнения индивидом разного вида задач.
  • диагностировать и корректировать эмоциональные состояния тревожности  и стресса.

 

 

 

 

 Применение Комплекса в профориентационной работе позволяет специалистам с большой достоверностью выявлять индивидуальные способности личности к тому или иному виду деятельности. На основе исследований можно прогнозировать успешность индивида при выполнении конкретных задач, предъявляемых человеку данным родом деятельности и специальностью.  Получаемые в ходе исследования данные позволяют выявлять и прогнозировать неадекватные состояния головного мозга человека, часто приводящие к созданию аварийных и других опасных ситуаций, связанных с так называемым «человеческим фактором». Глубокое изучение свойств личности позволяют избегать допуска к сложным процессам лиц, непригодных для выполнения подобных задач. Особенно это актуально при оценке профессиональной пригодности машинистов, авиадиспетчеров, операторов сложных машин, водителей пассажирского транспорта.

 

В зависимости от конкретных задач в результате анализа выявленных характеристик личности формулируются практические рекомендации.

 

 Новизна разработки заключается в синхронной записи и анализе психологического и физиологического компонента тестирования. В качестве психологической пробы используется компьютерный вариант корректурной пробы (тест Бурдона).

 

Анализ показателей точности и скорости выполнения корректурной пробы дополняется информацией о текущей напряженности психического состояния, что обеспечивает создание индивидуального психофизиологического профиля испытуемого.

 

 

 

Диагностика Синдрома дефицита внимания с гиперактивностью у детей

 

 Простая и неинвазивная методика нейровизуализации мозговых дисфункций, НЭК успешно применяется во многих клиниках для картирования метаболических нарушений, связанных с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью. Экспериментальные данные показывают, что большинство детей с клиническим диагнозом СДВГ имеют выраженные отклонения от нормальной катины распределения уровней постоянных потенциалов. Наиболее ярким маркером СДВГ является закономерное снижение метаболизма глюкозы (стойкое снижение УПП) в лобных областях. Также, изменению подвержено и межполушарное распределение УПП.

 

Диагностика проблем, связанных с СДВГ позволяет выявить степень биохимических нарушений, а также оценивать валидность и результативность выбранной методики коррекции и медикаментозного лечения СДВГ.

 

Электрофизиологическая методика НЭК с помощью нейроэнергокартографа является наиболее информативной и доступным инструментом в диагностике, изучении и коррекции СДВГ.

 

 

Categorie: Articole | Adăugat de: Dragos (29.05.2012)
Vizualizări: 1804 | Rating: 0.0/0
Total comentarii : 0
Имя *:
Email:
Код *: