Вызванные потенциалы головного мозга (Лекция для врачей неврологов)

Вызванные потенциалы головного мозга (Лекция для врачей неврологов) В. Н. Команцев E-mail: emgep@mail. ru СПб, 2012

Вызванный потенциал - волна или группы волн, возникающие в ЦНС в виде комплекса в ответ на сенсорное раздражение любой модальности со статистической достоверностью.

Схема установки для исследования вызванных потенциалов

АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ МОЗГА Вызванные потенциалы (ВП) позволяют регистрировать активность нервных центров. Нервный центр - группа нейронов, объединенных пространственно и организованных в определенную функционально-морфологическую структуру. Нервный центр состоит из скопления нервных клеток, их дендритов, нервных синапсов, аксонов, оканчивающихся в нервном центре или проходящих через него. Нервные центры - ядра переключения афферентных и эфферентных путей, ретикулярная формация ствола, подкорковые ганглии, специализированные области коры мозга.

Амплитудно-частотные соотношения сигналов ВП и других биоэлектрических сигналов (ЭЭГ, ЭМГ, ЭОГ, ЭКГ).

Иллюстрация принципа выделения ВП методом синхронного когерентного усреднения. Стимул Без стимула 0 0 10 10 20 20 30 30 50 50 80 80

Обозначения волн (пиков) вызванных потенциалов Слуховые ВП P 100 Зрительные ВП N 20 Соматосенсорные ВП medialis P 37 Соматосенсорные ВП tibialis

Классификация вызванных потенциалов по длительности латентных периодов Коротколатентные – до 10 мс Среднелатентные – 10 -50 мс Длиннолатентные > 50 мс

Основные области применения вызванных потенциалов оценка расстройств зрительного пути; объективное тестирование функций слуха; оценка состояния сенсомоторной области; нарушение функции коры мозга; локализация нарушений ствола мозга; оценка развития мозгового ствола и коры; нарушение в проводящих путях спинного мозга; оценка комы и смерть мозга.

Слуховые (акустические) стволовые вызванные потенциалы -АСВП Межпиковый интервал I-V (Норма – 4, 3 мс) I-V I – Нерв и Кортиев орган. II – Проксимальный участок VIII нерва и слуховые ядра. III – Нижние отдела Варолиева моста, верхний оливы, трапециевидное тело. IV – Верхние отделы Варолиева моста, латеральная петля V – Нижние бугры четверохолмия

Слуховые (акустические) стволовые вызванные потенциалы -АСВП.

Структуры, ответственные за генерацию слуховых вызванных потенциалов I – Нерв и Кортиев орган. II – Проксимальный участок VIII нерва и слуховые ядра. III – Нижние отдела Варолиева моста, верхний оливы, трапециевидное тело. IV – Верхние отделы Варолиева моста, латеральная петля V – Нижние бугры четверохолмия

Методика маркировки и обсчета слуховых вызванных потенциалов I-V – Проводимость по стволу мозга (4, 4 мс) I-III – Проводимость по каудальным отделам ствола (2, 2 мс) – бульбопонтинный уровень III-V – Проводимость по оральным отделам ствола (2, 2 мс) – понтомезенцефальный V/I – отношение амплитуд (50 -250%)

Нормативные показатели слуховых вызванных потенциалов у взрослых Волны Источник волн генерации Средние значения Верхняя граница нормы Межуральные различия I Дистальная часть слухового нерва 1. 75 2. 2 0. 3 II Проксимальная часть слухового нерва и слуховые ядра 2. 8 3. 3 0. 4 III Нижний мост, верхние оливы 3. 9 4. 5 0. 4 IV Верхний мост, латеральный лемниск 5. 1 5. 9 0. 6 V Нижние бугры четверохолмия 5. 7 6. 4 0. 5 4. 0 2. 1 1. 9 1. 3 4. 5 2. 4 Не менее 0, 5 0. 5 V-I III-I V-III V/I

Возрастная динамика латентностей акустических стволовых вызванных потенциалов (Rotteveel et Mochizuki)

Клиническое применение слуховых вызванных потенциалов 1. Скрининговая оценка слуха у новорожденных 2. Оценка нарушения слуха у детей 3. Объективная количественная оценка слуха у детей раннего возраста 4. Оценка нарушения функции ствола при отеке головного мозга 5. Оценка очагового поражения ствола мозга 6. Диагностика смерти мозга

Пример объективной аудиометрии

Акустические стволовые вызванные потенциалы Пациент: Василий Е. , 4 мес. , 22. 10. 2010, 2 день болезни. Отделение реанимации. Диагноз: Бактериальный менингит. НСГ: Вентрикулодилатация с формированием субдурального скопления, больше слева Нарушение проводящей функции ствола при исследовании в динамике, больше справа, преимущественно на бульбопонтинном уровне Пики I-III III-V I-III 2, 18 I-V Пики 2, 8 III-V Стимул левое ухо 105 д. Б 4, 65 I-III правое ухо 115 д. Б 1, 93 I-V 2 день болезни Стимул левое ухо 115 д. Б Инт. , мс 2, 73 4, 98 Инт. , мс 2, 85 Норма, мс 5 (N) Норма, мс Откл. , % III-V 2 11 день болезни I-V правое ухо 107 д. Б 4, 85 I-III 5 (N) 3, 15 5 +30 III-V 2, 05 I-V 5, 2 Откл. , %

Акустические стволовые вызванные потенциалы Пациент: Андрей Ж. , 7 мес. , 15. 04. 2010, 9 день болезни. Отделение нейроинфекций. Диагноз: Менингококковый менингит НСГ: УЗИ признаков поражения мозга не выявлено Проводящая функция ствола мозга в норме Пики левое ухо 109 д. Б 2, 3 I-V 9 день болезни I-III Инт. , мс 2, 45 III-V Стимул правое ухо 109 д. Б Норма, мс 4, 75 5 I-III 2, 38 2, 1 III-V 2, 2 1, 9 I-V 4, 58 5 Откл. , % (N)

Сомато-сенсорные вызванные потенциалы (ССВП) P 37 N 20

Проводящие пути общей чувствительности

Соматосенсорные ВП при стимуляции срединного нерва у взрослых • N 20 – первичная сенсорная кора • N 13 – шейное утолщение (lemniscus med. et nucl. cuneatus) • N 9 – пучки плечевого сплетения

Соматосенсорные ВП при стимуляции большеберцового нерва • P 37 – первичная сенсорная кора • N 22– поясничное утолщение • N 9 – большеберцовый нерв Межпиковый интервал P 37 - N 22 (ВГН – 21, 0 мс)

Соматосенсорные ВП при стимуляции большеберцового нерва у взрослых • P 37 – первичная сенсорная кора • N 22 – Поясничное утолщение

Нормативные показатели соматосенсорных вызванных потенциалов мозга при стимуляции срединного нерва у взрослых (F. Mauguiere et al. , 1999) Волны Стимуляция срединного нерва Латентности (мс) N 13 (Cv 5) N 20 (Pc-EPc) Интервалы (мс) N 13 -N 20 Амплитуда (мк. В) N 13 N 20 -P 25 Стимуляция большеберцового нерва Латентности (мс) N 22 (LI) P 39 (Cz') Интервалы (мс) N 22 -P 39 Амплитуда (мк. В) N 22 P 39 -N 50 Среднее Верхняя граница значение нормы (M+3σ) разницы сторон 13. 3 19. 8 14. 5 23. 0 1. 4 5. 7 7. 2 1. 0 2. 3 3. 2 0. 5 0. 8 - 21. 8 38. 0 25. 2 43. 9 1. 1 2. 1 16. 0 21. 0 2. 1 1. 8 0. 3 0. 5

Клиническое применение соматосенсорных вызванных потенциалов мозга 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Оценка степени дефицитарных нарушений кожной и глубокой чувствительности Объективная количественная оценка расстройств соматической чувствительности у детей раннего возраста и у взрослых при нарушении сознания и когнитивных функций Оценка нарушения функции ствола при отеке головного мозга Оценка очагового поражения проводящих сенсорных трактов спинного мозга Оценка очагового поражения проводящих сенсорных трактов головного мозга и коркового отдела соматосенсорного анализатора Оценка поражения сенсорных корешков спинного мозга Диагностика смерти мозга

Пример заключения ССВП. Пациент Б, 68 лет. Диагноз: Остаточные явления перенесенной ЭМПРНП от 1996 г (22 г назад) с вялым нижним парапарезом. При исследовании соматосенсорных ВП, при стимуляции n. medianus зарегистрированы четкие корковые ответы с двух сторон: амплитуда ответа с шейного утолщения не превышает уровня шума усилителя. Латентность коркового компонента N 20 увеличена с обеих сторон: справа 27 мс, слева 28, 5 мс. Время центрального проведения не рассчитывалось. Амплитуда коркового ответа снижена (с правого полушария 0, 7 мк. В, с левого полушария 0, 7 мк. В). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Относительное замедление проведения по путям соматосенсорной чувствительности обоих полушарий головного мозга при стимуляции срединного нерва с двух сторон. Выраженное снижение функциональной активности нейронов проекционных зон коры мозга.

Пример заключения ССВП. Пациент 72 г. Диагноз: Хроническая дисметаболическая миелополинейропатия. При исследовании соматосенсорных ВП, при стимуляции n. tibialis, зарегистрированы ответы с обеих сторон; латентность N 22 в норме с двух сторон (слева 20, 7 мс, справа 20, 7 мс) и легко повышенной латентностью субкортикальных компонентов Р 30 (слева 38 мс, справа 32, 4 мс) корковых компонентов P 38 и N 45 с двух сторон, больше слева (справа P 39 – 42, 4 мс и N 45 – 50 мс; слева P 39 – 43, 4 мс и N 45 – 49, 4 мс). Время спинального N 22 -P 30 проведения легко повышено с двух сторон, больше слева: слева 17, 4 мс и справа 11, 7 мс (ВГН = 10, 2 мс). Время центрального проведения N 22 -P 39 легко повышено с двух сторон: слева 22, 7 мс, справа 21, 7 мс. Амплитуды коркового ответа в норме с левого полушария 2, 8 мк. В, с правого полушария умеренно снижена 0, 5 мк. В. Амплитуда ответа с поясничного утолщения легко снижена с двух сторон. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Умеренное нарушение проведения по задним столбам спинного мозга с двух сторон, больше слева. Нарушения проведения по путям соматосенсорной чувствительности на уровне головного мозга не выявлено. Признаки умеренного снижения функциональной возбудимости нейронов проекционной зоны коры соматосенсорной чувствительности правого полушария. По сравнению с предыдущим исследованием от 16. 01. 08 г. время центрального проведения – без динамики с двух сторон. Отмечается легкое сниженияе функциональной возбудимости нейронов проекционной зоны коры соматосенсорной чувствительности правого полушария.

Зрительные ВП

Методика регистрации ЗВП - Регистрация потенциалов с конвекситальной поверхности затылочных областей мозга - Стимуляция лампой-вспышкой (светодиодом) или реверсией шахматного паттерна экранного поля - Эпоха анализа – 500 мс. - Частота стимуляции – 1 Гц - Число усреднений – 100 - Количество серий усреднения - 2

ЗВП паттерн-вспышка

Нормативные показатели зрительных вызванных потенциалов у взрослых N 75 P 100 В норме у взрослых средний показатель латентности основного пика Р 100 составляет 100, 3± 3, 2 мс, амплитуда - 9, 8± 3, 1 мк. В (измеренная между пиками N 75 и Р 100). Верхняя граница нормы латентности для женщин составляет 102 мс, для мужчин – 114 мс. Латентности основного P 2 пика - ответа на вспышку более вариабельны и составляют 103± 15 мс (A. M. Halliday, 1983), достигая верхней границы нормы в 133 мс.

Клиническое применение зрительных вызванных потенциалов 1. 2. 3. 4. Оценка остроты зрения – сохранность при регистрации на шахматный паттерн (до 60`) Оценка утраты зрения – отсутствие ЗВП Рассеянный склероз, Воспалительные демиелинизирующие заболевания

Когнитивный вызванный потенциал Р 300 P 300

Исследование когнитивных ВП (P 300) (парадигма исследования) Значимые стимулы составляют 20 – 30% от общего количества стимулов Незначимый стимул Значимый стимул

Вызванные ответы Р 300

Предлагаемые параметры регистрации Наложение электродов: C 3 -A 1, C 4 -A 1 Эпоха анализа: 750 мс Стимул: Модулированный меандр длительностью 50 мс. Частота тона: Значимый – 2000 Гц, Незначимый – 1000 Гц Амплитуда 60 Дб значимый, 80 д. Б незначимый. Стимуляция биаурикулярная Частота стимуляции 1 Гц. Число усреднений 20 – 30 для значимого стимула, Значимые составляют 30% от незначимых стимулов. Фильтр НЧ – 0, 5 Гц, фильтр ВЧ 35 Гц. Дается инструкция для подсчета значимого стимула. До проведения обследования проводится обучение. Положение: сидя.

Методика регистрации когнитивных вызванных потенциалов Р 300 • Регистрация потенциалов с конвекситальной поверхности центральных областей мозга (Cz-M 1) • Стимуляция звуковым тоном длительностью 50 мс • Частота тона: Значимый для учета стимул – 2000 Гц, Незначимый – 1000 Гц • • Интенсивность стимулов 80 Дб значимый, 80 д. Б незначимый. Эпоха анализа – 750 мс. Частота стимуляции – 1 Гц Число усреднений – 500: раздельное усреднение 30% для значимых стимулов и 70% для незначимых стимулов • Количество серий усреднения – 2 • Дается инструкция для подсчета значимого стимула. • До проведения обследования проводится обучение выполнения теста.

Имя параметра Значение параметра Стимуляция Частота меандра 2000 Гц – значимый, 1000 Гц – незначимый Длительность меандра 50 мс Подъем и спад меандра (форма) 10 мс Интенсивность 60 д. Б Частота стимуляции 0, 5 Гц Воздействие биаурикулярное Соотношение значимых и незначимых стимулов Значимые – 20% Незначимые – 80% Параметры регистрации Схема наложения электродов Один канал: Cz –M 1(2); Fz – M 1(2) (). Два канала: С 3 -М 1(А 1), C 4 -M 2(A 2)/ Заземление Fpz Фильтры 0, 5 – 30 Гц Усреднение Раздельное усреднение значимых и незначимых стимулов Число усреднений Для значимых стимулов не менее 20 – 30 усреднений Воспроизводимость Суперпозиция значимых стимулов после повторного исследования. Параметры пациента Положение Сидя Глаза закрыты или открыты (в зависимости от выраженности альфа ритма) Обучение Проводится перед исследованием на обучение распознавания значимого стимула. Дополнительно при исследовании используется либо синхронное постукивание пальцем, либо нажатие сигнальной кнопки. Рекомендации Международной и Американской ассоциации клинических нейрофизиологов (1993)

Основные кривые регрессии в зависимости от возраста Латентность + 2, 5 сигма Среднее -2, 5 сигма Возраст

Нормативные показатели Р 300 1. Расчет латентности и амплитуды Р 300 для лиц >17 лет. Лат. Р 300(мс) = 1, 25 * Возраст(г) + 285(мс Ампл. Р 300(мк. В) = 11, 9(мк. В) – 0, 09 * Возраст(г) 2. Расчёт нормы латентности Р 300 (aud) младше 17 = -9. 81 X (Age) + 459 (Y. Naganuma et al. , 1991) 3. Расчёт нормы латентности P 300 (vis) = (Р 300 (aud)+70)

Таблица нормативов параметров Р 300 Возр Лат Ампл Возр Лат 17 306 10, 4 38 333 8, 5 59 359 6, 6 4 420 18 308 10, 3 39 334 8, 4 60 360 6, 5 5 410 19 309 10, 2 40 335 8, 3 61 361 6, 4 6 400 20 310 10, 1 41 336 8, 2 62 363 6, 3 7 390 21 311 10, 0 42 338 8, 1 63 364 6, 2 8 381 22 313 9, 9 43 339 8, 0 64 365 6, 1 9 371 23 314 9, 8 44 340 7, 9 65 366 6, 1 10 361 24 315 9, 7 45 341 7, 9 66 368 6, 0 11 351 25 316 9, 7 46 343 7, 8 67 369 5, 9 12 341 26 318 9, 6 47 344 7, 7 68 370 5, 8 13 331 27 319 9, 5 48 345 7, 6 69 371 5, 7 14 322 28 320 9, 4 49 346 7, 5 70 373 5, 6 15 312 29 321 9, 3 50 348 7, 4 71 374 5, 5 16 302 30 323 9, 2 51 349 7, 3 72 375 5, 4 31 324 9, 1 52 350 7, 2 73 376 5, 3 32 325 9, 0 53 351 7, 1 74 378 5, 2 33 326 8, 9 54 353 7, 0 75 379 5, 2 34 328 8, 8 55 354 7, 0 76 380 5, 1 35 329 8, 8 56 355 6, 9 77 381 5, 0 36 330 8, 7 57 356 6, 8 78 383 4, 9 37 331 8, 6 58 358 6, 7 79 384 4, 8 80 385 4, 7

Пример когнитивные ВП Возраст 24 г. Состояние после черепной травмы. Латентность Р 300 = 363 мс N=315± 13

Клиническое применение когнитивных ВП Р 300 1. Оценка степени нарушения когнитивной функций 2. Оценка динамики изменения когнитивных функций

Пример заключения КВП Р 300 Выявлены нейрофизиологические признаки легкого нарушения когнитивных функций в виде снижения скорости когнитивных процессов (на 25%) (Увеличение латентности). Объём оперативной (рабочей) памяти на предъявление слуховых стимулов (способность к концентрации и удержанию уровня внимания) в норме (Амплитуда Р 300 в норме). Истощение ресурсов внимания в ходе выполнения теста (12 -3 – повышение латентности) Истощение ресурсов оперативной памяти в ходе выполнения теста (1 -2 -3 – снижение амплитуды Р 300).

Мультимодальные вызванные потенциалы мозга P 37 Соматосенсорные ВП tibialis N 20 P 300 Соматосенсорные ВП medianus P 100 Зрительные ВП I-V Когнитивные ВП Слуховые стволовые ВП

Клинико-нейрофизиологическое наблюдение (Пациент Д. , 17 лет, клиника НИИДИ) Диагноз. Диссеминированный лейкоэнцефаломиелит, подострое рецидивирующее течение, герпесвирусной этиологии Дебют заболевания. Генерализованный судорожный приступ с утратой сознания, двоение, атаксия, слабость в конечностях Обострение на 90 д. б с развитием правостороннего гемипареза, гипестезии правой кисти МРТ на 30 д. б. FLAIR-ИП. - Множественные очаги в белом веществе полушарий большого мозга и мозжечка, в стволе. МРТ на 120 д. б. - Значительное уменьшение зон демиелинизации. МРТ на 360 д. б. - Без динамики, активность демиелинизирующего процесса отсутствует. Мультимодальные вызванные потенциалы на 10, 60, 110, 220, 430, 460 дни болезни

Слуховые (акустические) стволовые вызванные потенциалы Обострение Межпиковый интервал I-V (мс) Слева мс 4. 7 4. 8 4. 6 4. 5 4. 3 4. 4 4. 3 справа мс 4. 5 4. 6 4. 8 4. 3 4. 4 4. 3 4. 2 4. 1 4 4 3. 9 3. 8 3. 4 День болезни 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 3. 5 3. 9 3. 6 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 3. 7 3. 9 День болезни

Зрительные вызванные потенциалы мс Обострение Латентность Р 100 (мс) Слева 140 130 126 121 120 112 120 116 110 100 94 96 90 110 108 107 100 106 96 90 80 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 80 112 P 100 S День болезни 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 110 Справа мс P 100 D День болезни

Соматосенсорные вызванные потенциалы (стим. n. medianus) Обострение Межпиковый интервал N 13 -N 20 (мс) мс мс Слева 11 Cправа 11 10 10 10 9 9 8 8 7 7 6 5 5. 4 6. 2 6. 4 6. 6 6 7. 2 6. 6 7 7 5. 6 5 4 3 7 7. 8 4 ССВПmed S 10 30 50 70 90110130150170190210230250270290310330350370390410430450470 День болезни 3 ССВПmed D 10 30 50 70 90110130150170190210230250270290310330350370390410430450470 День болезни

мс Обострение Соматосенсорные вызванные потенциалы (стим. n. tibialis) Межпиковый интервал N 22 -P 37 (мс) Слева Cправа мс 27 27 26 26 25 25 24 24 23 22 21 20 23 23. 2 23 22 21. 8 20. 6 18. 8 19 18 21 ССВПtib S 10 30 50 70 90110130150170190210230250270290310330350370390410430450470 День болезни 20 26 23. 2 21. 6 20. 6 19. 8 19. 4 19 18 ССВПtib D 10 30 50 70 90110130150170190210230250270290310330350370390410430450470 День болезни

Когнитивные вызванные потенциалы (Р 300) мс Обострение Латентность Р 300 (мс) День болезни

Интегральное представление показателей проводимости разномодальных вызванных потенциалов Слева мс Cправа мс 140 126 120 112 121 120 P 100 S 116 94 100 96 100 112 110 108 106 107 96 80 80 30 30 23 25 23. 2 20 25 21. 8 18. 8 20. 6 26 23. 2 20 ССВПmed S 15 21. 6 19. 8 10 ССВПtib D 4. 3 6. 2 4. 3 6. 4 4. 6 4. 4 3. 9 0 День болезни Обострение 380 370 360 350 340 330 320 310 300 353 357 360 7. 8 5 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 4 6. 6 3. 9 6. 6 4. 5 7. 2 5. 6 4. 3 4. 8 АСВП D 7 7 3. 9 4. 3 День болезни 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 5. 4 5 10 АСВП S 7 20. 6 19. 4 ССВПmed D 15 ССВПtib S 10 0 P 100 D 367 330 338 P 300 10 30 50 70 90 110130150170190210230250270290310330350370390410430450 День болезни

Интегральное представление показателей амплитуд разномодальных вызванных потенциалов Слева мк. В 15 15 11 10 5 Cправа мк. В 5 11 9 P 100 S 5 5. 5 10 11 13 11 9 8. 6 7. 9 P 100 D 5 0 0 8 4. 5 7. 3 7 3. 5 6 6 4 4 3 2. 8 2. 3 1 0, 9 2 ССВПtib S 1. 5 1. 8 1. 5 2. 2 3 2. 8 2. 5 ССВПmed S 3. 6 1. 6 3. 3 3 2. 6 3 5 2 3. 9 4 1. 5 1 0. 5 1. 6 ССВПmed D 1. 9 1. 6 ССВПtib D 1 0. 9 0. 8 0 День болезни мк. В День болезни 25 20 20 15 10 5 0 2. 6 7 7 P 300 55 День болезни 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 Обострение 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 0

Динамика Р 37_S (слева) и N 20_D (справа) пациента Д, 17 лет, Д-з: Лейкоэнцефалит 1 иссл 2 иссл 3 иссл 4 иссл 5 иссл 6 иссл