Elektroencefalografie

Elektroencefalografie (EEG) je záznam elektrických vln charakterizovaných určitým rytmem. Při analýze EEG se pozornost věnuje bazálnímu rytmu, symetrii elektrické aktivity mozku, aktivitě hrotů a reakci na funkční testy. Diagnóza se stanoví s ohledem na klinický obraz. První lidské EEG zaznamenal německý psychiatr Hans Berger v roce 1929.

Elektroencefalografie je metoda studia mozku zaznamenáváním rozdílu elektrických potenciálů, které vznikají během jeho životně důležitých funkcí. Záznamové elektrody se umisťují do určitých oblastí hlavy tak, aby v záznamu byly zachyceny všechny hlavní části mozku. Výsledný záznam - elektroencefalogram (EEG) - je celková elektrická aktivita mnoha milionů neuronů, reprezentovaná především potenciály dendritů a těl nervových buněk: excitačními a inhibičními postsynaptickými potenciály a částečně akčními potenciály těl neuronů a axonů. EEG tak odráží funkční aktivitu mozku. Přítomnost pravidelného rytmu na EEG naznačuje, že neurony synchronizují svou aktivitu. Za normálních okolností je tato synchronizace určena především rytmickou aktivitou pacemakerů (kardiostimulátorů) nespecifických jader thalamu a jejich thalamokortikálních projekcí.

Protože úroveň funkční aktivity je určena nespecifickými mediánovými strukturami (retikulární formace mozkového kmene a předního mozku), tyto systémy určují rytmus, vzhled, celkovou organizaci a dynamiku EEG. Symetrická a difúzní organizace spojení nespecifických mediánových struktur s kůrou určuje bilaterální symetrii a relativní homogenitu EEG pro celý mozek.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Účel elektroencefalografie

Hlavním účelem použití elektroencefalografie v klinické psychiatrii je identifikace nebo vyloučení známek organického poškození mozku (epilepsie, mozkové nádory a poranění, cerebrovaskulární a metabolické poruchy, neurodegenerativní onemocnění) pro diferenciální diagnostiku a objasnění povahy klinických symptomů. V biologické psychiatrii se EEG široce používá k objektivnímu posouzení funkčního stavu určitých struktur a systémů mozku, ke studiu neurofyziologických mechanismů duševních poruch a také k účinkům psychotropních léků.

Indikace pro elektroencefalografii

• Diferenciální diagnostika neuroinfekcí s volumetrickými lézemi centrálního nervového systému.
• Posouzení závažnosti poškození CNS u neuroinfekcí a infekčních encefalopatií.
• Objasnění lokalizace patologického procesu u encefalitidy.

Příprava na elektroencefalografické vyšetření

Před vyšetřením by se pacient měl zdržet pití nápojů obsahujících kofein, užívání léků na spaní a sedativ. 24–48 hodin před elektroencefalografií (EEG) by pacient měl přestat užívat antikonvulziva, trankvilizéry, barbituráty a další sedativa.

Výzkumná technika elektroencefalografie

Před vyšetřením je pacient informován o metodě EEG a její bezbolestnosti, protože emoční stav významně ovlivňuje výsledky studie. EEG se provádí ráno před jídlem v poloze vleže na zádech nebo v pololeže na židli v uvolněném stavu.

Elektrody na pokožce hlavy jsou umístěny v souladu s mezinárodním schématem.

Nejprve se se zavřenýma očima pacienta zaznamená pozadí (bazální) EEG, poté se záznam provede na pozadí různých funkčních testů (aktivace - otevření očí, fotostimulace a hyperventilace). Fotostimulace se provádí pomocí stroboskopického světelného zdroje blikajícího frekvencí 1-25 za sekundu. Během hyperventilačního testu je pacient požádán, aby po dobu 3 minut rychle a zhluboka dýchal. Funkční testy mohou odhalit patologickou aktivitu, která není v jiné situaci detekována (včetně ložiska záchvatové aktivity), a vyvolat u pacienta záchvat, který je možný i po vyšetření, proto je nutné věnovat zvláštní pozornost pacientovi, u kterého jsou detekovány určité formy patologické aktivity.

Poloha elektrod

Pro posouzení funkčního stavu hlavních senzorických, motorických a asociativních zón mozkové kůry a jejich subkortikálních projekcí pomocí EEG se na pokožku hlavy instaluje značný počet elektrod (obvykle od 16 do 21).

Aby bylo možné porovnávat EEG u různých pacientů, jsou elektrody umístěny podle standardního mezinárodního systému 10-20%. V tomto případě slouží jako referenční body pro instalaci elektrod kořen nosu, týlní hrbol a zevní zvukovody. Délka podélného půlkruhu mezi kořenem nosu a týlním hrbolem, jakož i příčný půlkruh mezi zevními zvukovody, se dělí v poměru 10 %, 20 %, 20 %, 20 %, 20 %, 10 %. Elektrody se instalují v průsečících meridiánů procházejících těmito body. Čelní polární elektrody (Fр 1, Fрz a Fр2) se instalují nejblíže k čelu (ve vzdálenosti 10 % od kořene nosu) a poté (po 20 % délky půlkruhu) čelní (FЗ, Fz a F4) a přední temporální (F7 a F8). poté - centrální (C3, Cz a C4) a temporální (T3 a T4), dále - parietální (P3, Pz a P4), zadní temporální (T5 a T6) a okcipitální (01, Oz a 02) elektrody.

Lichá čísla označují elektrody umístěné na levé hemisféře, sudá čísla označují elektrody umístěné na pravé hemisféře a index z označuje elektrody umístěné podél středové čáry. Referenční elektrody na ušních lalůčcích jsou označeny jako A1 a A2 a na mamilárních výběžcích jako M1 a M2.

Elektrody pro záznam EEG jsou obvykle kovové disky s kontaktní tyčí a plastovým pouzdrem (můstkové elektrody) nebo konkávní „misky“ o průměru asi 1 cm se speciálním povlakem z chloridu stříbrného (Ag-AgCI), který zabraňuje jejich polarizaci.

Aby se snížil odpor mezi elektrodou a kůží pacienta, na diskové elektrody se umístí speciální tampony namočené v roztoku NaCl (1-5%). Miskovité elektrody se naplní vodivým gelem. Vlasy pod elektrodami se rozdělí a kůže se odmastí alkoholem. Elektrody se k hlavě připevní pomocí helmy vyrobené z gumiček nebo speciálních lepidel a ke vstupnímu zařízení elektroencefalografu se připojí tenkými ohebnými drátky.

V současné době byly vyvinuty speciální helmy-čepice vyrobené z elastické tkaniny, ve kterých jsou elektrody namontovány podle systému 10-20% a dráty z nich ve formě tenkého vícežilového kabelu jsou připojeny k elektroencefalografu pomocí vícekontaktního konektoru, což zjednodušuje a urychluje proces instalace elektrod.

Registrace elektrické aktivity mozku

Amplituda EEG potenciálů obvykle nepřesahuje 100 μV, proto zařízení pro záznam EEG zahrnuje výkonné zesilovače, pásmové propustné a rejekční filtry pro izolaci nízkoamplitudových oscilací mozkových biopotenciálů na pozadí různých fyzikálních a fyziologických interferencí - artefaktů. Kromě toho elektroencefalografické instalace obsahují zařízení pro foto- a fonostimulaci (méně často pro video- a elektrickou stimulaci), která se používají při studiu tzv. „evokované aktivity“ mozku (evokované potenciály), a moderní EEG komplexy zahrnují také počítačové prostředky pro analýzu a vizuální grafické zobrazení (topografické mapování) různých EEG parametrů, jakož i videosystémy pro monitorování pacienta.

Funkční zátěž

V mnoha případech se funkční zátěž používá k identifikaci skrytých poruch mozkové aktivity.

Typy funkčních zátěží:

• rytmická fotostimulace s různými frekvencemi světelných záblesků (včetně těch synchronizovaných s EEG vlnami);
• fonostimulace (tóny, kliknutí);
• hyperventilace;
• nedostatek spánku;
• kontinuální záznam EEG a dalších fyziologických parametrů během spánku (polysomnografie) nebo v průběhu celého dne (EEG monitoring);
• Záznam EEG během provádění různých percepčně-kognitivních úkolů;
• farmakologické testy.

Kontraindikace k elektroencefalografii

• Porušení životně důležitých funkcí.
• Křečovitý stav.
• Psychomotorická agitace.

[ 5 ], [ 6 ]

Interpretace výsledků elektroencefalografie

Mezi hlavní rytmy, které jsou identifikovány na EEG, patří α, β, δ a θ-rytmy.

• α-rytmus - hlavní kortikální rytmus EEG v klidu (s frekvencí 8-12 Hz) se zaznamenává, když je pacient vzhůru a má zavřené oči. Je nejvýraznější v okcipitálně-parietálních oblastech, má pravidelný charakter a mizí za přítomnosti aferentních podnětů.
• β-rytmus (13–30 Hz) je obvykle spojován s úzkostí, depresí, užíváním sedativ a nejlépe se zaznamenává v oblasti fronty.
• θ-rytmus s frekvencí 4-7 Hz a amplitudou 25-35 μV je normální součástí dospělého EEG a dominuje v dětství. U dospělých jsou θ-oscilace normálně zaznamenávány ve stavu přirozeného spánku.
• δ-rytmus s frekvencí 0,5-3 Hz a různou amplitudou je normálně zaznamenáván ve stavu přirozeného spánku, v bdělém stavu se vyskytuje pouze s malou amplitudou a v malém množství (ne více než 15 %) s přítomností α-rytmu v 50 %. δ-oscilace přesahující amplitudu 40 μV a zabírající více než 15 % celkového času jsou považovány za patologické. Výskyt 5-rytmu primárně indikuje známky narušení funkčního stavu mozku. U pacientů s intrakraniálními lézemi jsou na EEG detekovány pomalé vlny v odpovídající oblasti. Vývoj encefalopatie (jaterní) způsobuje změny v EEG, jejichž závažnost je úměrná stupni poruchy vědomí, ve formě generalizované difúzní pomalovlnné elektrické aktivity. Extrémním projevem patologické elektrické aktivity mozku je absence jakýchkoli oscilací (přímka), což naznačuje smrt mozku. Pokud je zjištěna smrt mozku, měl by být člověk připraven poskytnout morální podporu příbuzným pacienta.

Vizuální analýza EEG

Mezi informativní parametry pro posouzení funkčního stavu mozku, a to jak při vizuální, tak i počítačové analýze EEG, patří amplitudově-frekvenční a prostorové charakteristiky bioelektrické aktivity mozku.

Indikátory vizuální analýzy EEG:

• amplituda;
• průměrná frekvence;
• index - čas, který daný rytmus zabírá (v %);
• stupeň zobecnění hlavních rytmických a fázických složek EEG;
• lokalizace ložiska - největší projev v amplitudě a indexu hlavních rytmických a fázových složek EEG.

Alfa rytmus

Za standardních podmínek záznamu (stav nehybného, klidného bdění se zavřenýma očima) je EEG zdravého člověka souborem rytmických složek, které se liší frekvencí, amplitudou, kortikální topografií a funkční reaktivitou.

Hlavní složkou EEG za standardních podmínek je α-rytmus [pravidelná rytmická aktivita s kvazisinusoidními vlnami o frekvenci 8-13 Hz a charakteristickými amplitudovými modulacemi (α-vřeténky)], maximálně zastoupená v zadních (okcipitálních a parietálních) svodech. K potlačení α-rytmu dochází při otevírání a pohybech očí, vizuální stimulaci a orientační reakci.

V α-frekvenčním rozsahu (8-13 Hz) se rozlišuje několik dalších typů α-podobné rytmické aktivity, které jsou detekovány méně často než okcipitální α-rytmus.

• μ-rytmus (rolandický, centrální, obloukový rytmus) je senzomotorický analog okcipitálního α-rytmu, který je zaznamenáván převážně v centrálních svodech (nad centrálním nebo rolandickým sulkem). Někdy má specifický obloukovitý tvar vlny. K potlačení rytmu dochází při taktilní a proprioceptivní stimulaci, stejně jako při skutečném nebo imaginárním pohybu.
• κ-rytmus (Kennedyho vlny) se zaznamenává v temporálních svodech. Vyskytuje se v situaci vysoké vizuální pozornosti s potlačením okcipitálního α-rytmu.

Další rytmy. Existují také rytmy θ- (4-8 Hz), σ- (0,5-4 Hz), β- (nad 14 Hz) a γ- (nad 40 Hz), stejně jako řada dalších rytmických a aperiodických (fázových) složek EEG.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Faktory ovlivňující výsledek

Během procesu registrace se zaznamenávají momenty motorické aktivity pacienta, protože se to odráží v EEG a může být příčinou jeho nesprávné interpretace.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Elektroencefalogram v duševní patologii

Odchylky EEG od normy u duševních poruch zpravidla nemají výraznou nozologickou specifičnost (s výjimkou epilepsie ) a nejčastěji se redukují na několik hlavních typů.

Hlavní typy změn EEG u duševních poruch: zpomalení a desynchronizace EEG, zploštění a narušení normální prostorové struktury EEG, výskyt „patologických“ vlnových forem.

• Zpomalení EEG - snížení frekvence a/nebo potlačení α-rytmu a zvýšený obsah θ- a σ-aktivity (například u demence starších osob, v oblastech s poruchou mozkového oběhu nebo u mozkových nádorů).
• Desynchronizace EEG se projevuje jako potlačení α-rytmu a zvýšení obsahu β-aktivity (například při arachnoiditidě, zvýšeném nitrolebním tlaku, migréně, cerebrovaskulárních poruchách: mozkové ateroskleróze, stenóze mozkových tepen).
• „Zploštění“ EEG zahrnuje celkové potlačení amplitudy EEG a snížený obsah vysokofrekvenční aktivity [například při atrofických procesech, s rozšířením subarachnoidálních prostorů (zevní hydrocefalus), nad povrchově umístěným mozkovým nádorem nebo v oblasti subdurálního hematomu].
• Narušení normální prostorové struktury EEG. Například hrubá interhemisférická asymetrie EEG u lokálních kortikálních nádorů; vyhlazení interzonálních rozdílů v EEG v důsledku potlačení okcipitálního α-rytmu u úzkostných poruch nebo s generalizací α-frekvenční aktivity v důsledku téměř stejné exprese α- a μ-rytmů, která je často detekována u deprese; posun zaměření β-aktivity z předních do zadních svodů u vertebrobasilární insuficience.
• Výskyt „patologických“ vlnových forem (primárně ostrých vln, vrcholů, komplexů s vysokou amplitudou [například vrchol-vlna u epilepsie)! Někdy taková „epileptiformní“ EEG aktivita chybí v konvenčních povrchových svodech, ale lze ji zaznamenat z nosohltanové elektrody, která se zavádí nosem k lebeční spodní části. Umožňuje identifikovat hlubokou epileptickou aktivitu.

Je třeba poznamenat, že uvedené znaky změn vizuálně určených a kvantitativních charakteristik EEG u různých neuropsychiatrických onemocnění se vztahují především k κ-pozaďovému EEG zaznamenanému za standardních podmínek registrace EEG. Tento typ EEG vyšetření je možný u většiny pacientů.

Interpretace EEG abnormalit se obvykle uvádí z hlediska sníženého funkčního stavu mozkové kůry, deficitu kortikální inhibice, zvýšené excitability struktur mozkového kmene, podráždění kortikálně-mozkového kmene, přítomnosti EEG známek sníženého záchvatového prahu s uvedením (pokud je to možné) lokalizace těchto abnormalit nebo zdroje patologické aktivity (v kortikálních oblastech a/nebo v subkortikálních jádrech (hluboký přední mozek, limbické, diencefalické nebo dolní struktury mozkového kmene)).

Tato interpretace je založena především na datech o EEG změnách v cyklu spánku a bdění, na odrazu v EEG obraze zjištěných lokálních organických mozkových lézí a poruch mozkového průtoku krve v neurologické a neurochirurgické klinice, na výsledcích četných neurofyziologických a psychofyziologických studií (včetně údajů o vztahu EEG s úrovní bdělosti a pozornosti, s vlivem stresových faktorů, s hypoxií atd.) a na rozsáhlých empirických zkušenostech v klinické elektroencefalografii.

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ]

Komplikace

Při provádění funkčních testů se může objevit záchvat, který je nutné zaznamenat a musíte být připraveni poskytnout pacientovi první pomoc.

Použití různých funkčních testů jistě zvyšuje informativnost EEG vyšetření, ale prodlužuje čas potřebný k záznamu a analýze EEG, vede k únavě pacienta a může být také spojeno s rizikem vyvolání záchvatů (například hyperventilací nebo rytmickou fotostimulací). V tomto ohledu není vždy možné tyto metody použít u pacientů s epilepsií, starších osob nebo malých dětí.

[ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ]

Alternativní metody

[ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ]

Spektrální analýza

Hlavní metodou automatické počítačové analýzy EEG je spektrální analýza založená na Fourierově transformaci - reprezentaci nativního EEG vzoru jako souboru sinusových oscilací, které se liší frekvencí a amplitudou.

Hlavní výstupní parametry spektrální analýzy:

• průměrná amplituda;
• průměrné a modální (nejčastěji se vyskytující) frekvence EEG rytmů;
• spektrální síla EEG rytmů (integrální ukazatel odpovídající ploše pod EEG křivkou a závislý jak na amplitudě, tak na indexu odpovídajícího rytmu).

Spektrální analýza EEG se obvykle provádí na krátkých (2–4 sekundových) úryvcích záznamu (epochách analýzy). Zprůměrování výkonových spekter EEG přes několik desítek jednotlivých epoch s výpočtem statistického parametru (spektrální hustoty) poskytuje představu o nejcharakterističtějším EEG vzoru pro daného pacienta.

Porovnáním výkonových spekter (nebo spektrální hustoty; v různých svodech) se získá index koherence EEG, který odráží podobnost biopotenciálních oscilací v různých oblastech mozkové kůry. Tento index má určitou diagnostickou hodnotu. Zvýšená koherence v α-frekvenčním pásmu (zejména při desynchronizaci EEG) se tedy detekuje při aktivní společné účasti odpovídajících oblastí mozkové kůry na prováděné činnosti. Naopak zvýšená koherence v 5-rytmickém pásmu odráží snížený funkční stav mozku (například u povrchově uložených nádorů).

Periodometrická analýza

Méně často se používá periodometrická analýza (analýza period nebo analýza amplitudového intervalu), kdy se měří periody mezi charakteristickými body EEG vln (vrcholy vln nebo průsečíky nulových čar) a amplitudy vrcholů vln (špiček).

Periodická analýza EEG nám umožňuje určit průměrné a extrémní hodnoty amplitudy EEG vln, průměrné periody vln a jejich rozptyl a přesně (součtem všech period vln v daném frekvenčním rozsahu) měřit index EEG rytmů.

Ve srovnání s Fourierovou analýzou je periodická analýza EEG odolnější vůči rušení, protože její výsledky závisí v mnohem menší míře na příspěvku jednotlivých artefaktů s vysokou amplitudou (například rušení od pohybů pacienta). Používá se však méně často než spektrální analýza, zejména proto, že nebyla vyvinuta standardní kritéria pro detekční prahy vrcholů EEG vln.

Další nelineární metody analýzy EEG

Jsou popsány i další nelineární metody EEG analýzy, založené například na výpočtu pravděpodobnosti výskytu po sobě jdoucích EEG vln patřících do různých frekvenčních rozsahů nebo na stanovení časových vztahů mezi některými charakteristickými EEG fragmenty |EEG vzory (například α-rytmická vřeténka)| v různých svodech. Ačkoli experimentální studie prokázaly informativnost výsledků těchto typů EEG analýzy ve vztahu k diagnostice některých funkčních stavů mozku, tyto metody se v diagnostické praxi prakticky nepoužívají.

Kvantitativní elektroencefalografie umožňuje přesněji než vizuální analýza EEG určit lokalizaci ložisek patologické aktivity u epilepsie a různých neurologických a cévních poruch, identifikovat poruchy amplitudově-frekvenčních charakteristik a prostorové organizace EEG u řady duševních poruch, kvantitativně posoudit vliv terapie (včetně psychofarmakoterapie) na funkční stav mozku a také provádět automatickou diagnostiku některých poruch a/nebo funkčních stavů zdravého člověka porovnáním individuálního EEG s databázemi normativních EEG dat (věková norma, různé typy patologií atd.). Všechny tyto výhody umožňují výrazně zkrátit dobu potřebnou k vypracování závěru na základě výsledků EEG vyšetření a zvýšit pravděpodobnost identifikace odchylek EEG od normy.

Výsledky kvantitativní EEG analýzy lze poskytnout jak v digitální podobě (jako tabulky pro následnou statistickou analýzu), tak i jako vizuální barevnou „mapu“, kterou lze snadno porovnat s výsledky CT, magnetické rezonance (MRI) a pozitronové emisní tomografie (PET), stejně jako s lokálními vyšetřeními mozkového průtoku krve a daty z neuropsychologických testů. Tímto způsobem lze přímo porovnat strukturální a funkční poruchy mozkové aktivity.

Důležitým krokem ve vývoji kvantitativního EEG bylo vytvoření softwaru pro určení intracerebrální lokalizace ekvivalentních dipólových zdrojů EEG složek s nejvyšší amplitudou (například epileptiformní aktivita). Nejnovějším úspěchem v této oblasti je vývoj programů, které kombinují MRI a EEG mapy mozku pacienta s ohledem na individuální tvar lebky a topografii mozkových struktur.

Při interpretaci výsledků vizuální analýzy nebo EEG mapování je nutné zohlednit věkem podmíněné (evoluční i involuční) změny amplitudově-frekvenčních parametrů a prostorové organizace EEG, stejně jako změny EEG na pozadí užívání léků, které se u pacientů v souvislosti s léčbou přirozeně vyskytují. Z tohoto důvodu se EEG záznam obvykle provádí před zahájením léčby nebo po jejím dočasném ukončení.

Polysomnografie

Elektrofyziologická studie spánku neboli polysomnografie je jednou z oblastí kvantitativního EEG.

Cílem metody je objektivně posoudit délku a kvalitu nočního spánku, identifikovat poruchy struktury spánku [zejména délku a latentní dobu různých fází spánku, zejména fáze rychlého pohybu očí], kardiovaskulární (poruchy srdečního rytmu a vedení vzruchů) a respirační (apnoe) poruchy během spánku.

Metodologie výzkumu

Fyziologické parametry spánku (noční nebo denní):

• EEG v jednom nebo dvou svodech (nejčastěji C3 nebo C4);
• elektrookulogramová data;
• data elektromyogramu;
• frekvence a hloubka dýchání;
• celková motorická aktivita pacienta.

Všechny tyto indikátory jsou nezbytné pro identifikaci fází spánku podle obecně uznávaných standardních kritérií. Fáze spánku s pomalými vlnami jsou určeny přítomností spánkových vřetének a σ-aktivitou v EEG a fáze spánku s rychlými pohyby očí je určena desynchronizací EEG, výskytem rychlých pohybů očí a výrazným poklesem svalového tonu.

Kromě toho se často zaznamenává elektrokardiogram (EKG), krevní tlak, teplota kůže a saturace krve kyslíkem (pomocí ušního fotooxygemometru). Všechny tyto ukazatele nám umožňují posoudit vegetativní poruchy během spánku.

Interpretace výsledků

Zkrácení latence fáze spánku s rychlými pohyby očí (méně než 70 minut) a časné (ve 4-5 hodin ráno) ranní probouzení jsou zavedenými biologickými znaky depresivních a manických stavů. V tomto ohledu umožňuje polysomyografie rozlišit depresi a depresivní pseudodemenci u starších pacientů. Tato metoda navíc objektivně odhaluje nespavost, narkolepsii, somnambulismus, ale i noční můry, panické ataky, apnoe a epileptické záchvaty, ke kterým dochází během spánku.