книги / Экспериментальные методы в биомеханике

ных структур головного мозга и введения в них различных макро- и микроинструментов [1–4, 7, 9, 11].

Этот метод впервые был предложен анатомом Д.Н. Зерновым («мозговой топограф») в 1889 году и усовершенствован В. Хорслеем и Р.Х. Кларком в 1908 году. Современные стереотаксические аппараты (рис. 11.1) различаются сложностью конструкции, способами фиксации к костям черепа, разными системами координат, но сохраняют основной принцип стереотаксического метода исследований – сопоставление условной координатной системы мозга с координатной системой стереотаксического прибора.

Стереотаксический метод применяется также при нейрохирургических операциях. С помощью стереотаксических приборов можно вводить в структуры мозга различные электроды (регистрирующие, раздражающие ткань мозга), канюли и микропипетки для введения разных химически активных жидкостей, капсулы с изотопами и др.

Используют способ одномоментных стереотаксических операций и метод вживленных на достаточно долгий срок (недели и месяцы) электродов. Последний способ заключается в том, что в кору

иглубокие структуры мозга вводят пучки электродов. Электроды состоят из 6–10 и более свитых вместе изолированных фторопластом золотых проводников диаметром 100 мкм каждый. Неизолированные кончики электродов длиной 1,5–4 мм располагаются на различной высоте с интервалом 3–4 мм, что позволяет регистрировать активность из различных структур или разных областей одной

итой же структуры. Вводят обычно 6–8 таких электродных пучков.

После завершения курса лечения электроды, как правило, извлекают, что не вызывает осложнения состояния больных. Введение в мозг человека множества пучков электродов, производимое с лечебной целью, одновременно предоставляет физиологу возможность регистрировать активность многих мозговых структур у человека в условиях нормального поведения и различных видов деятельности и получить при этом важную информацию о функции этих структур (исследования, проводимые в Институте мозга под руководством Н.П. Бехтеревой).

391

11.2.3.Исследование структур и функций мозга

спомощью анализа изображений

Впоследние годы описанные выше способы изучения мозга были дополнены методами, позволяющими получать его изображение [3, 8, 11, 13–15]. Основную роль в их разработке и дальнейшем развитии сыграло появление компьютеров, позволяющих обрабатывать большие объемы информации. Сюда относятся рентгенологическая компьютерная томография (КТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и томография с ядерным магнитным резонансом (ЯМР). Здесь мы коротко, не вникая в детали, рассмотрим достоинства всех этих подходов.

Компьютерная томография. Поскольку различные отделы мозга поглощают рентгеновские лучи примерно одинаково, до последнего времени его рентгенологическое исследование было возможным лишь после введения воздуха в пространства, занимаемые спинномозговой жидкостью (пневмоэнцефалография), или контрастного вещества – в одну из крупных артерий головы (ангиография). Оба эти метода небезопасны и неприятны для пациента. При КТ через мозг пропускается тонкий пучок рентгеновских лучей, источник которого вращается вокруг головы в заданной плоскости; прошедшее через череп излучение измеряется сцинтилляционным счетчиком. Таким образом, получают рентгенографические изображения каждого участка мозга с различных «точек зрения». Далее

спомощью сложных компьютерных программ по этим данным рассчитывают радиационную плотность ткани в каждой точке исследуемой плоскости. В результате получают высококонтрастное изображение среза мозга в данной плоскости с пространственным разрешением 0,5–1 мм для слоя толщиной 2–13 мм. Доза облучения при этом не больше, чем при обычном рентгенологическом исследовании.

Позитронно-эмиссионная томография. При этой методике используют радиоизотопы биологически важных атомов испускающие позитроны. Каждый позитрон, пройдя короткий (2–8 мм) путь, сталкивается с электроном; при этом обе частицы взаимно уничтожаются с испусканием двух у-лучей под углом ровно 180°. Эти лучи улавливаются фотодетекторами, расположенными вокруг

393

головы, причем их регистрация происходит лишь в том случае, если два детектора, расположенные точно друг против друга, возбуждаются одновременно. На основании полученных данных строится изображение в соответствующей плоскости, которое отражает различия в плотности распада изотопа, т.е. в радиоактивности разных участков исследуемого объема ткани. Если изотоп включается

втакие вещества, как вода, глюкоза, аминокислоты или другие биологические важные молекулы, можно изучать их распределение

вмозгу (пример, «метаболическая карта» потребления глюкозы мозговыми клетками). Пространственное разрешение при данном методе составляет 4–8 мм, а временное –1 с. Поскольку период полураспада используемых изотопов мал, поблизости от установки ПЭТ должен находиться циклотрон, на котором их получают, поэтому вся эта процедура очень дорога.

Ядерно-магнитный резонанс наиболее точный, но сложный и дорогой метод обследования центральной нервной системы, позволяющий оценить физико-химические, патофизиологические процессы всего головного мозга и его оболочек в целом или его отдельных структур.

Магнитно-резонансная ангиография сосудов головного моз-

га – один из самых перспективных и быстро совершенствующихся методов современной диагностики (рис. 11.2). При этом врач получает возможность не только исследовать структурные и патологические изменения сосудистого русла мозговой ткани, но и функциональные особенности.

Эхоэнцефалография. Зна-

чение ультразвуковых методов, к которым относится эхоэнце-

394

тод основан на свойстве ультразвука по-разному отражаться от структур мозга, цереброспинальной жидкости и костей черепа. Кроме определения размеров, локализации различных образований мозга, эхоэнцефалография благодаря эффекту Доплера дает возможность оценивать скорость и направление движения крови в сосудах, обеспечивающих гемодинамику в мозге.

11.2.4. Реоэнцефалография

Реоэнцефалография (РЭГ) (греч. rheos — течение + греч. enkephalos — головной мозг + греч. grapho — писать, изображать)

— неинвазивный метод исследования сосудистой системы головного мозга, основанный на записи изменяющейся величины электрического сопротивления тканей при пропускании через них слабого электрического тока высокой частоты.

Реоэнцефалографическое исследование позволяет получать объективную информацию о тонусе, эластичности стенки и реактивности сосудов мозга, периферическом сосудистом сопротивлении, величине пульсового кровенаполнения [17]. Достоинства метода — его относительная простота, возможность проведения исследований практически в любых условиях и в течение длительного времени, получение раздельной информации о состоянии артериальной и венозной систем мозга и о внутримозговых сосудах различного диаметра.

Методика. Приборы для записи реоэнцефалограммы — реографы — имеют 2—4 и более каналов и позволяют одновременно записывать реоэнцефалограммы (РЭГ) соответствующего числа сосудистых областей. РЭГ регистрируют путем наложения электродов на поверхность головы. Обычно используют круглые металлические электроды диаметром 10—20 мм, укрепляемые на голове с помощью резиновых лент. Для лучшего контакта с кожей и уменьшения ее сопротивления применяют специальные пасты. При наложении электродов на переносицу и сосцевидный отросток регистрируют на соответствующей стороне головы в основном состояние сосудов бассейна внутренней сонной артерии. Для исследования бассейна позвоночных артерий оптимальным является от-

395

ведение, при котором один электрод устанавливается на сосцевидный отросток, второй — в области большого затылочного отверстия. Информацию о состоянии гемодинамики в бассейне наружной сонной артерии получают, укрепляя электроды по ходу височной артерии, спереди от слухового прохода и у наружного края надбровной дуги.

При анализе РЭГ учитывают их форму и используют цифровые параметры, позволяющие объективно оценивать состояние сосудов. При этом принимают во внимание особенности РЭГ, зависящие от возраста обследуемых людей. При исследованиях применяют специальные функциональные пробы, которые дают возможность разграничить функциональные и органические изменения. Наиболее часто используют пробу нитроглицерином (в малых дозах, сублингвально), повороты головы, изменения положения тела. Остро возникающие сдвиги артериального давления отражаются на реоэнцефалограмме изменением тонуса и даже уровня пульсового кровенаполнения, что также необходимо учитывать при анализе кривых.

Применение. Характерные изменения РЭГ наблюдаются при внутричерепной гипертензии; они отражают соответствующие венозные и ликвородинамические нарушения. Обычно трудно поддающаяся объективизации сосудистая дистония проявляется на РЭГ картиной неустойчивого, меняющегося в течение короткого периода времени сосудистого тонуса. Полезную информацию удается получить с помощью РЭГ при острых и хронических сосудистых поражениях — нарушении проходимости магистральных сосудов, острых нарушениях мозгового кровообращения и их последствиях, вертебробазилярной недостаточности. Важной является возможность использования РЭГ для оценки коллатерального кровоснабжения. Наиболее часто метод используется для распознавания атеросклероза мозговых сосудов и оценки степени его выраженности.

11.3.Контрольные вопросы

1.Назовите отделы центральной нервной системы человека.

2.Какие функции выполняет спинной и структуры головного

мозга?

396

3.В чем заключаются биофизические основы электроэнцефалографии?

4.Какие ритмы различают в электроэнцефалограмме?

5.В чем суть стереотаксического метода исследований головного мозга?

6.С какой целью можно использовать микроионофорез при исследовании центральной нервной системы?

7.Какие методы визуализации изображений используют при исследовании структур головного мозга?

8.Какие методы исследований можно применить для исследования кровотока в головном мозге?

Список литературы к главе 11

1. О стереотаксической помощи населению Санкт-Петербурга / А.Д. Аничков [и др.] // Балтийский диалог. – 2005. – № 3. – С. 13–15.

2. Аничков А.Д. Стереотаксис в современной медицине / А.Д. Аничков, Ю.З. Полонский, В.Б. Низковолос // Балтийский диа-

лог. – 2005. – № 3. – С. 21–26.

3. Методологические аспекты использования МРТ для проведения стереотаксических операций на головном мозге больных пар-

4.Физиология высшей нервной деятельности / Т.Г. Анищенко, О.В. Глушковская-Семячкина, Л.Н. Шорина [и др.]. – Саратов: Кол-

ледж, 2001. – 96 с.

5.Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии) / Л. Р. Зенков – М.: МЕДпресс-информ, 2002. –

227с.

6.Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография / Л. Б. Иванов. – М.: Антидор, 2000, – 154 с.

397

9. Можаев С.В. Нейрохирургия: учеб. для вузов / С.В. Можаев, А.А. Скоромец, Т.А. Скоромец. – СПб.: Политехника, 2001. – 353 с.

10. Основы физиологии человека / под ред. Б.И. Ткаченко.

Т. 1, 2. – СПб., 1994, – 865 с.

11.Нормальная лучевая анатомия головного мозга (КТ, МРТ, УЗИ) / Т.Н. Трофимова, Ю.В. Назинкина, Н.И. Ананьева [и др.]. –

СПб., 2004.

12.Труфанова Г.Е. Сборник учебных пособий по нейрорентгенологии / Г.Е. Труфанова, Т.Е. Рамешвили. – СПб., 2004.

13.Физиология человека / под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Ме-

дицина, 1985. – 560 с.

14.Физиология человека: учеб. для студентов мед. вузов / под ред. В.М. Смирнова. – М.: Медицина, 2001. – 606 с.

15.Холин А.В. Анатомия головного мозга человека в магнитнорезонансном изображении / А.В. Холин. – СПб., 2005.

16.Использование метода электрических воздействий в комплексной реабилитации больных с последствиями острого нарушения мозгового кровообращения / Ю.М. Чибисова, М.В. Александров, Т.Н. Резникова [и др.] // Смоленский медицинский журнал. –

2004. – Т. 3. – С. 23-27.

17. Яруллин X.X. Клиническая реоэнцефалография / X.X. Ярул-

лин. – М.: Медицина, 1983. – 314 с.

398

Учебное издание

НЯШИН Юрий Иванович, ПОДГАЕЦ Роман Михайлович,. ТЮТЮНЩИКОВА Валентина Дмитриевна и др.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В БИОМЕХАНИКЕ

Учебное пособие

Редактор и корректор И. А. Мангасарова

Подписано в печать 03.12.08. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 25. Тираж 100 экз. Заказ № 290/2008.

Издательство Пермского государственного технического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113.

Тел. (342) 219-80-33.

399