CC BY
70
МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАФ ИНДУКЦИОННЫЙ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТОПИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ
Шабанов Г.А., Лебедев Ю.А., Рыбченко А.А.
Международный научно-исследовательский центр Арктика ДВО РАН Владивосток - Магадан, e-mail: [email protected]
Для исследования диффузной электрической активности неспецифической активирующей системы мозга был использован способ регистрации слабых магнитных полей с помощью индукционных катушек. В работе показано, что глобальная магнито-электрическая активность мозга содержит ритмические компоненты, связанные с деятельностью интерорецепторов внутренних органов. Обсуждаются вопросы регистрации частотных и пространственных координат очага патологически усиленного возбуждения, оценки функции внутреннего органа, определения стадии воспалительного процесса.
Нами последовательно разработывается представление об активирующей системе мозга (АС) как системе связанных многочастотных осцилляторов [1]. С помощью узкополосной фильтрации и суммации за время 160 сек в фоновой активности мозга были выделены длительнотекущие ритмические процессы (глобальный ритм), характерный для неспецифической управляющей системы. Разработан программно-аппаратный комплекс, моделирующий ритмические свойства АС, отработаны основные параметры фильтров - полоса захвата, частотное расстояние между центральными частотами, закон распределения центральных частот и т.п. Экспериментально показано, что в физиологических условиях покоя основная доля глобальной ритмической активности АС связана с восходящим потоком афферентации с фоновоактивных интерорецепторов вегетативной нервной системы. Для каждой группы ритмически активных рецепторов внутренних органов характерна своя центральная частота. Эти данные легли в основу серии исследований по обоснованию возможности функционально-топической диагностики заболеваний внутренних органов [2].
При выделении из суммарной электрической активности головного мозга ритмов связанных с активностью рецепторов внутренних органов оказалось важным получить для анализа диапазон частот не менее чем от 30 до 0,1 Гц. При использовании стандартных потенциальных электродов, частотная область 0,5 - 0,1 Гц оказывалась насыщенной большим количеством артефактов, что вызывало ненадежность и плохую воспроизводимость получаемых результатов. Как альтернатива, была апробирована возможность регистрации диффузной электрической активности мозга с помощью индукционных катушек.
Первая магнитоэкранированная комната была построена в Национальной магнитной лаборатории им. Ф. Биттера примерно в 1967 г. И уже в 1968 году Д.Коен опубликовал первое сообщение о регистрации магнитоэнцефалограммы (МЭГ) методом усреднения с помощью индукционных датчиков при использовании ЭЭГ в качестве опорного сигнала. Через 4 года появилось сообщение о возможности прямой регистрации МЭГ с помощью СКВИДа в магнитоэкранированной комнате. Еще через 2 года финские исследователи сообщили о возможности прямой регистрации МЭГ с помощью градиентометрической схемы СКВИДа в неэкранированных условиях пригородной зоны (в деревянном домике). Обнаружили значимое совпадение спектров МЭГ и ЭЭГ на отдельных участках записи в диапазоне альфа-ритма.
Рис. 1 Магнитные поля головы и схема расположения индукционных катушек.
Магнитоэнцефалограф в нашем исполнении представляет собой две дифференциальные пары катушек (Рис. 1). Активные катушки расположены в лобных областях - слева (Ьл) и справа(Ьп). Дифференциальные катушки (Ьо) расположены в теменной области и приподняты над головой так, чтобы мозговые магнитные поля были значительно ослаблены. Таким образом, активные катушки образуют идеальное монополярное отведение, а вся система защищена от внешних магнитных полей дифференциальным включением катушек.
Магнитоэнцефалограф индукционный (МЭГИ) предназначен для регистрации диффузной активности левого и правого полушария преимущественно в лобной области. Способен работать в неэкранированном помещении. Отсутствуют проблемы индифферентного электрода и всех артефактов связанных с ненадежностью перехода электрод-гель-кожа. Сигнал практически не реагирует на движение глаз и моргание, сильно реагирует на покашливание и произнесенное слово. В целом, такая схема расположения катушек позволяет надежно снимать суммарную диффузную электрическую активность мозга в диапазоне частот от 30 до 0,1 Гц. Время подготовки МЭГИ к работе не более трех минут. Возможна работа с забинтованной головой. Следует учитывать, что МЭГИ с такой ориентацией активных катушек, регистрирует магнитные диполи возникающие в тангенциальных волокнах и клеточных элементах поверхностного слоя коры мозга. Ряд авторов считают, что этот наиболее древний слой коры связан с регуляцией функционального состояния мозга, модуляцией активности радиальных клеточных корковых колонн, стволовыми проекциями в кору, диффузной активностью, сигнализацией о боли и т.п.
Синхронное сравнение опорной ЭЭГ и МЭГ методом наложения огибающих спектра на выделенных частотных отрезках и временем суммации 160 сек, показали значительные отличия этих двух сигналов. Так, в большинстве исследований МЭГ наблюдался синхронный в обоих полушариях ведущий глобальный ритм в полосе частот 3-4 Гц, при полном его отсутствии в ЭЭГ. Доминирующий в ЭЭГ ритм 8-9 Гц, отсутствовал в МЭГ. И далее, если в МЭГ появлялся выраженный синхронный по полушариям частотный пик в любой спектральной области, в ЭЭГ в этой области наблюдалось снижение спектральной оценки сигнала.
Выраженные асимметрии спектра в левом и правом полушариях совпадали в ЭЭГ и МЭГ.
1.0 " о.э" 0.8 0.7 " 0.6 0.5 " 0.4 0.3 " 0.2 ~ 0.1 \ 1
\ \ / ——,
/ \ \ / \
/ \ ;
\ \
\ \
\ / 1\ / \
\ / \ ;
\ / -о ?
1 2345 |1 2 3 4 5 И 2345 И 2345 И 2345 И 2345 И 2345 Р1 I Р2 I РЗ I I Р5 I РБ I Р7
Рис.2. Функция корреляции огибающей спектра левого и правого полушария для типичной МЭГ с временем суммации 160 сек. Б1-Р7 частотные полосы (октавы) от 30 до 0,1Гц.
Для МЭГ на Рис.2 характерен высокоамплитудный синхронный ритм в полосе частот F3-4, F3-5 (4,7-2,5 Гц). Корреляция г = 0,985. Десинхронизация со значительным снижением амплитуды в полосе F6-4 (0,59-0,3 Гц). Корреляция г = -0,2.
Изучение влияния различных селективных фармакологических блокаторов и агонистов различных групп рецепторов внутренних органов показало, что функциональный покой или «невмешательство» коры связано с повышением амплитуды, синхронизацией полушарий в соответствующих спектральных областях по данным МЭГ. Раздражение, латеральная асимметрия периферических рецепторов ведет к выраженному снижению амплитуды спектральной оценки и десинхронизации полушарий. Активное торможение периферических рецепторов вызывает выраженное повышение амплитуды и одновременно асимметрия левого-правого полушария.
Приведем частотные полосы для некоторых фоновоактивных групп интерорецепторов:
F1-3 (21,6 - 11,1Гц) - «альфа» - адренорецепторы гладкой мускулатуры; F1-4 (15,0 - 12,7 Гц) - «бета» - адренорецепторы гладкой мускулатуры бронхов; F1-5 (16,2 - 8,33Гц) - «Л2» - дофаминовые адренорецепторы;
F2-1 (11,35 - 10,12 Гц) - «бета» - адренорецепторы артериальных сосудов миокарда;
F2-4 (9,45 - 4,86 Гц) - «альфа» - адренорецепторы артериальных сосудов;
F3-1 (6,75 - 3,47 Гц) - «Л1» - дофаминовые рецепторы;
F3-3 (5,4 - 2,77 Гц) - «альфа» - адренорецепторы венозных сосудов;
F3-5 (4,05 - 2,08 Гц) - «ГАМК» - эргические рецепторы;
F4-5 (2,02 - 1,04 Гц) - «мю» рецепторы боли;
F6-4 (0.36 - 0,33 Гц) - «М»-холинорецепторы железистого эпителия простаты; F7-1 (0,42 - 0,22 Гц) - «М»-холинорецепторы гладкой мускулатуры ЖКТ.
Пациенты Анализ Примечание
27 06.200614:45 32
27.06.200614:48.31
27.06.200614:51.34
27.06.200614:54:34
27 06.200614:57 31
27.06.200615:14:03
27.06.200615:17.10
27.06.200615:20:07
27 06.200615:23 06
27.06.200615:26:02
23.06.200614:43.04 23.06.200614:52:03
23 06.200614:55 27
23 06.200615:14'02
23.06.200615:17.03
2306.200615:20:03
2306.200616:05:22
23 06.200610:0816
2306.200616:11.20
23.06.200616:14.24
2306.200616:17:27
07 07.200614:23 31
07.07.200614:26:45
07.07.200614:2341
07.07.200614:51:02
07 07.200614:53 54
07.07.200614:56:54
13.07.200614:21.01
13.07.200614:23:56
13 07.200614:27 22
13 07.200614:30 24
^►Jl 3.07.200614:33.24 Я
ШШ..............Ш
Шт
В ■VII
ilJII
як
■in I—
НИ HI
ЯШ
5 12 3
Рис.3. Фармакологическая проба с анаприлином. По оси ординат - соматическая сегментация (С1-К); по оси абсцисс - группы рецепторов Fn. Центральная частота с координатами F2-2, Тк2 -9,645 Гц.
На Рис. 3 показан фрагмент исследований по ингибирующему воздействии анаприлина на «бета»-адренорецепторы (группа Б2-2) артериальных сосудов сердца (соматические сегменты С8-1Ъ5). Заметно появление выраженной локальной асимметрии огибающей спектра правого (линия) и левого (пунктир) полушарий.
Замена потенциальной ЭЭГ на МЭГ значительно стабилизировала результаты исследований и позволила приступить к разработке диагностических критериев и базы медицинских знаний для решения задач функционально-топической диагностики выраженных дисфункций и патологии внутренних органов.
1. Шабанов Г. А., Рыбченко А.А., Максимов А.Л. Модель активирующей системы пространственной организации биопотенциалов головного мозга : теоретическое и экспериментальное обоснование // Вестн. СВНЦ ДВО РАН. 2005. - № 1. - С. 4956.
2. Рыбченко А.А., Шабанов Г.А., Лебедев Ю.А. Диагностика и коррекция заболеваний внутренних органов на основе анализа ритмической активности биопотенциалов головного мозга // Альманах клинической медицины. Том XII. Москва. 2006. - С.129.
INDUCTION MAGNETOENCEPHALOGRAF DESIGNED FOR FANCTIONAL TOPICAL DIAGNOSTICS OF INTERNALS DISEASES
Shabanov G.A., Lebedev U.A., Rybchenko A.A. International Research Center "Arctica", Far Eastern Branch of Russian Academy of Science, Vladivostok
e-mail: [email protected]
The recording of weak magnetic fields by induction coils was used for research of diffuse electrical activity of nonspecific activating system of cerebrum. The research shows that the global magnetic electrical activity of cerebrum contains rhythmic components that are associated with the activity of interoreceptors of the internals. The problems revealed in the research are the problem of frequency and spatial data registration of pathologically intensified excitation focuses, problem of evaluation of function of the internals, problem of estimation of inflammatory process stage.
