Rozszyfrowywanie wyników elektroencefalografii

Analiza EEG jest wykonywana w trakcie rejestracji i ostatecznie po jej zakończeniu. Podczas rejestracji oceniana jest obecność artefaktów (indukcja pól prądu sieciowego, mechaniczne artefakty ruchu elektrod, elektromiogram, elektrokardiogram itp.) i podejmowane są działania mające na celu ich wyeliminowanie. Oceniana jest częstotliwość i amplituda EEG, identyfikowane są charakterystyczne elementy graficzne i określany jest ich rozkład przestrzenny i czasowy. Analiza jest uzupełniana fizjologiczną i patofizjologiczną interpretacją wyników i sformułowaniem wniosku diagnostycznego z korelacją kliniczno-elektroencefalograficzną.

Głównym dokumentem medycznym dotyczącym EEG jest kliniczno-elektroencefalograficzny raport, sporządzony przez specjalistę na podstawie analizy „surowego” EEG. Raport EEG musi zostać sporządzony zgodnie z pewnymi zasadami i składa się z trzech części:

1. opis głównych rodzajów działalności i elementów graficznych;
2. podsumowanie opisu i jego interpretacji patofizjologicznej;
3. korelacja wyników dwóch poprzednich części z danymi klinicznymi. Podstawowym terminem opisowym w EEG jest „aktywność”, która definiuje dowolną sekwencję fal (aktywność alfa, aktywność fali ostrej itp.).

• Częstotliwość jest definiowana jako liczba oscylacji na sekundę; jest zapisywana jako odpowiadająca jej liczba i wyrażana w hercach (Hz). Opis podaje średnią częstotliwość ocenianej aktywności. Zazwyczaj pobiera się 4-5 segmentów EEG o długości 1 sekundy i oblicza liczbę fal w każdym z nich.
• Amplituda to zakres oscylacji potencjału elektrycznego na EEG; jest mierzona od szczytu poprzedniej fali do szczytu następnej fali w fazie przeciwnej, wyrażona w mikrowoltach (μV). Do pomiaru amplitudy używa się sygnału kalibracyjnego. Tak więc, jeśli sygnał kalibracyjny odpowiadający napięciu 50 μV ma wysokość 10 mm na zapisie, to odpowiednio 1 mm odchylenia pióra będzie oznaczać 5 μV. Aby scharakteryzować amplitudę aktywności w opisie EEG, przyjmuje się jej najczęściej występujące wartości maksymalne, z wyłączeniem wartości odstających.
• Faza określa aktualny stan procesu i wskazuje kierunek wektora jego zmian. Niektóre zjawiska EEG ocenia się na podstawie liczby faz, które zawierają. Jednofazowość to oscylacja w jednym kierunku od linii izoelektrycznej z powrotem do poziomu początkowego, dwufazowość to oscylacja, gdy po zakończeniu jednej fazy krzywa przekracza poziom początkowy, odchyla się w przeciwnym kierunku i powraca do linii izoelektrycznej. Wielofazowość to oscylacja zawierająca trzy lub więcej faz. W węższym znaczeniu termin „fala wielofazowa” definiuje sekwencję fal a- i wolnych (zwykle 5) fal.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Rytmy elektroencefalograficzne dorosłej osoby w stanie czuwania

Termin „rytm” w EEG odnosi się do pewnego rodzaju aktywności elektrycznej odpowiadającej pewnemu stanowi mózgu i związanej z pewnymi mechanizmami mózgowymi. Opisując rytm, wskazuje się jego częstotliwość, typową dla pewnego stanu i obszaru mózgu, amplitudę oraz niektóre charakterystyczne cechy jego zmian w czasie wraz ze zmianami w czynnościowej aktywności mózgu.

1. Rytm alfa(a): częstotliwość 8-13 Hz, amplituda do 100 μV. Rejestruje się go u 85-95% zdrowych dorosłych. Najlepiej wyraża się w okolicach potylicznych. Rytm a ma największą amplitudę w stanie spokojnego, zrelaksowanego czuwania z zamkniętymi oczami. Oprócz zmian związanych ze stanem czynnościowym mózgu, w większości przypadków obserwuje się spontaniczne zmiany amplitudy rytmu a, wyrażające się naprzemiennym wzrostem i spadkiem z powstawaniem charakterystycznych „wrzecion” trwających 2-8 s. Wraz ze wzrostem poziomu czynnościowej aktywności mózgu (intensywna uwaga, strach) amplituda rytmu a maleje. Na EEG pojawia się nieregularna aktywność o wysokiej częstotliwości i niskiej amplitudzie, odzwierciedlająca desynchronizację aktywności neuronalnej. Przy krótkotrwałym, nagłym bodźcu zewnętrznym (zwłaszcza błysku światła) desynchronizacja ta następuje gwałtownie, a jeśli bodziec nie ma charakteru emotiogennego, a-rytm powraca dość szybko (w ciągu 0,5-2 s). Zjawisko to nazywa się „reakcją aktywacji”, „reakcją orientacji”, „reakcją wygaszenia a-rytmu”, „reakcją desynchronizacji”.
2. Rytm beta: częstotliwość 14-40 Hz, amplituda do 25 μV. Rytm beta najlepiej rejestruje się w obszarze centralnych zakrętów, ale rozciąga się również na tylne centralne zakręty i czołowe. Zwykle jest on bardzo słabo wyrażony i w większości przypadków ma amplitudę 5-15 μV. Rytm beta jest związany z somatycznymi mechanizmami czuciowymi i ruchowymi kory mózgowej i daje reakcję wygaszenia na aktywację ruchową lub stymulację dotykową. Aktywność o częstotliwości 40-70 Hz i amplitudzie 5-7 μV jest czasami nazywana rytmem y, nie ma on znaczenia klinicznego.
3. Rytm mu: częstotliwość 8-13 Hz, amplituda do 50 μV. Parametry rytmu mu są podobne do parametrów normalnego rytmu a, ale rytm mu różni się od niego właściwościami fizjologicznymi i topografią. Wizualnie rytm mu obserwuje się tylko u 5-15% osób w regionie Rolanda. Amplituda rytmu mu (w rzadkich przypadkach) wzrasta wraz z aktywacją ruchową lub stymulacją somatosensoryczną. W rutynowej analizie rytm mu nie ma znaczenia klinicznego.

Rodzaje aktywności, które są patologiczne dla dorosłego człowieka w stanie czuwania

• Aktywność theta: częstotliwość 4-7 Hz, amplituda patologicznej aktywności theta > 40 μV, najczęściej przekraczająca amplitudę normalnych rytmów mózgowych, osiągająca 300 μV i więcej w niektórych stanach patologicznych.
• Aktywność delta: częstotliwość 0,5-3 Hz, amplituda taka sama jak aktywność theta.

Oscylacje theta i delta mogą występować w niewielkich ilościach w EEG dorosłej osoby w stanie czuwania i w normie, ale ich amplituda nie przekracza amplitudy rytmu a. EEG zawierające oscylacje theta i delta o amplitudzie >40 μV i zajmujące ponad 15% całkowitego czasu zapisu uważa się za patologiczne.

Aktywność epileptyczna to zjawisko typowe dla EEG pacjentów z padaczką. Wynika ono z wysoce zsynchronizowanych napadowych przesunięć depolaryzacji w dużych populacjach neuronów, którym towarzyszy generowanie potencjałów czynnościowych. Powoduje to powstawanie potencjałów ostrych o wysokiej amplitudzie, które mają odpowiednie nazwy.

• Spike (ang. spike – punkt, szczyt) to ujemny potencjał o ostrym kształcie, trwający krócej niż 70 ms, o amplitudzie >50 μV (czasem dochodzący do setek, a nawet tysięcy μV).
• Fala ostra różni się od iglicy tym, że jest rozciągnięta w czasie: jej czas trwania wynosi 70-200 ms.
• Fale ostre i kolce mogą być łączone z falami wolnymi, tworząc kompleksy stereotypowe. Fala kolco-wolna jest kompleksem fali kolczastej i wolnej. Częstotliwość kompleksów fali kolco-wolnej wynosi 2,5-6 Hz, a okres odpowiednio 160-250 ms. Fala ostro-wolna jest kompleksem fali ostrej i następującej po niej fali wolnej, okres kompleksu wynosi 500-1300 ms.

Ważną cechą ostrych i spiczastych fal jest ich nagłe pojawianie się i znikanie oraz wyraźne odróżnienie od aktywności tła, którą przewyższają pod względem amplitudy. Ostre zjawiska z odpowiadającymi im parametrami, których nie można wyraźnie odróżnić od aktywności tła, nie są określane jako ostre fale lub spiczaste fale.

Kombinacje opisanych zjawisk oznaczane są pewnymi dodatkowymi nazwami.

• Terminem „wybuch” określa się grupę fal o nagłym początku i końcu, które wyraźnie różnią się od aktywności tła pod względem częstotliwości, kształtu i/lub amplitudy.
• Wyładowanie jest wybuchem aktywności podobnej do padaczki.
• Wzór napadu padaczkowego to wyładowanie aktywności padaczkopodobnej, które zwykle pokrywa się z klinicznym napadem padaczkowym. Wykrycie takich zjawisk, nawet jeśli stan świadomości pacjenta nie może być jednoznacznie oceniony klinicznie, jest również określane jako „wzór napadu padaczkowego”.
• Hypsarytmia (gr. „rytm o wysokiej amplitudzie”) to ciągła uogólniona, wysokoamplitudowa (>150 μV) wolna hipersynchroniczna aktywność z ostrymi falami, iglicami, kompleksami iglica-wolna fala, poliiglicą-wolna fala, synchroniczna i asynchroniczna. Ważna cecha diagnostyczna zespołów Westa i Lennoxa-Gastauta.
• Kompleksy okresowe to wybuchy aktywności o dużej amplitudzie, charakteryzujące się stałą formą dla danego pacjenta. Najważniejszymi kryteriami ich rozpoznawania są: niemal stały odstęp między kompleksami; ciągła obecność w całym zapisie, pod warunkiem, że poziom czynnościowej aktywności mózgu jest stały; wewnątrzosobnicza stabilność formy (stereotypowość). Najczęściej są reprezentowane przez grupę fal wolnych o dużej amplitudzie, fal ostrych, połączonych z wysokoamplitudowymi, zaostrzonymi oscylacjami delta lub theta, przypominającymi niekiedy epileptyczne kompleksy fali ostro-wolnej. Odstępy między kompleksami wahają się od 0,5-2 do kilkudziesięciu sekund. Uogólnione obustronnie synchroniczne kompleksy okresowe są zawsze połączone z głębokimi zaburzeniami świadomości i świadczą o poważnym uszkodzeniu mózgu. Jeśli nie są spowodowane czynnikami farmakologicznymi lub toksycznymi (odstawienie alkoholu, przedawkowanie lub nagłe odstawienie leków psychotropowych i hipnosedycznych, hepatopatia, zatrucie tlenkiem węgla), to z reguły są następstwem ciężkiej encefalopatii metabolicznej, niedotlenieniowej, prionowej lub wirusowej. Jeśli wykluczymy zatrucie lub zaburzenia metaboliczne, to okresowe kompleksy z dużą pewnością wskazują na rozpoznanie zapalenia mózgu lub choroby prionowej.

Warianty prawidłowego elektroencefalogramu u osoby dorosłej w stanie czuwania

EEG jest w dużej mierze jednorodne dla całego mózgu i symetryczne. Funkcjonalna i morfologiczna heterogeniczność kory mózgowej determinuje charakterystykę aktywności elektrycznej różnych obszarów mózgu. Przestrzenna zmiana typów EEG w poszczególnych obszarach mózgu następuje stopniowo.

U większości (85-90%) zdrowych dorosłych osób, przy zamkniętych oczach w stanie spoczynku, EEG rejestruje dominujący rytm α o maksymalnej amplitudzie w okolicy potylicznej.

U 10-15% zdrowych osób amplituda oscylacji w EEG nie przekracza 25 μV, we wszystkich odprowadzeniach rejestrowana jest aktywność o wysokiej częstotliwości i niskiej amplitudzie. Takie EEG nazywane są niskoamplitudowymi. Niskoamplitudowe EEG wskazują na rozpowszechnienie wpływów desynchronizujących w mózgu i są normalnym wariantem.

U niektórych zdrowych osób zamiast rytmu a w obszarach potylicznych rejestrowana jest aktywność 14-18 Hz o amplitudzie około 50 μV, a amplituda, podobnie jak w przypadku normalnego rytmu alfa, maleje w kierunku do przodu. Aktywność ta nazywana jest „szybkim wariantem a”.

Bardzo rzadko (0,2% przypadków) na EEG przy zamkniętych oczach w okolicach potylicznych rejestruje się regularne, zbliżone do sinusoidalnych, wolne fale o częstotliwości 2,5-6 Hz i amplitudzie 50-80 μV. Rytm ten ma wszystkie inne cechy topograficzne i fizjologiczne rytmu alfa i nazywany jest „wolnym wariantem alfa”. Nie będąc związanym z żadną patologią organiczną, jest uważany za granicę między normą a patologią i może wskazywać na dysfunkcję niespecyficznych układów międzymózgowia mózgu.

Zmiany w elektroencefalogramie podczas cyklu snu i czuwania

• Aktywny stan czuwania (podczas stresu psychicznego, śledzenia wzrokowego, uczenia się i innych sytuacji wymagających zwiększonej aktywności umysłowej) charakteryzuje się desynchronizacją aktywności neuronalnej; w EEG dominuje aktywność o niskiej amplitudzie i wysokiej częstotliwości.
• Zrelaksowana czuwająca postawa to stan, w którym osoba odpoczywa w wygodnym fotelu lub łóżku z rozluźnionymi mięśniami i zamkniętymi oczami, nie podejmując żadnej szczególnej aktywności fizycznej ani umysłowej. U większości zdrowych dorosłych w tym stanie na EEG rejestrowany jest regularny rytm alfa.
• Pierwsza faza snu jest równoważna z sennością. EEG pokazuje zanik rytmu alfa i pojawienie się pojedynczych i grupowych niskoamplitudowych oscylacji delta i theta oraz niskoamplitudowej aktywności o wysokiej częstotliwości. Bodźce zewnętrzne powodują wybuchy rytmu alfa. Faza ta trwa 1-7 min. Pod koniec tej fazy pojawiają się wolne oscylacje o amplitudzie <75 μV. Jednocześnie mogą pojawić się „górkowo-ostre potencjały przejściowe” w postaci pojedynczych lub grupowych jednofazowych powierzchniowo ujemnych fal ostrych z maksimum w obszarze korony, o amplitudzie zwykle nieprzekraczającej 200 μV; są one uważane za normalne zjawisko fizjologiczne. Pierwsza faza charakteryzuje się również powolnymi ruchami oczu.
• Drugi etap snu charakteryzuje się pojawieniem się wrzecion snu i kompleksów K. Wrzeciona snu to serie aktywności o częstotliwości 11-15 Hz, dominujące w odprowadzeniach centralnych. Czas trwania wrzecion wynosi 0,5-3 s, amplituda wynosi około 50 μV. Są one związane z medianowymi mechanizmami podkorowymi. Kompleks K to seria aktywności, zwykle składająca się z dwufazowej fali o wysokiej amplitudzie z początkową fazą ujemną, czasami z towarzyszącym wrzecionem. Jej amplituda jest maksymalna w obszarze korony, czas trwania nie jest krótszy niż 0,5 s. Kompleksy K występują spontanicznie lub w odpowiedzi na bodźce sensoryczne. Na tym etapie obserwuje się również epizodycznie serie polifazowych fal wolnych o wysokiej amplitudzie. Powolne ruchy oczu są nieobecne.
• Etap 3 snu: wrzeciona stopniowo zanikają, a fale delta i theta o amplitudzie większej niż 75 μV pojawiają się w ilościach od 20 do 50% okresu analizy. Na tym etapie często trudno jest odróżnić kompleksy K od fal delta. Wrzeciona snu mogą całkowicie zniknąć.
• Sen w stadium IV charakteryzują fale o częstotliwości <2 Hz i ponad 75 μV, zajmujące ponad 50% czasu analizowanej epoki.
• Podczas snu człowiek czasami doświadcza okresów desynchronizacji na EEG - tak zwanego snu z szybkimi ruchami gałek ocznych. W tych okresach rejestrowana jest aktywność polimorficzna z przewagą wysokich częstotliwości. Okresy te na EEG odpowiadają doświadczeniu marzenia sennego, spadkowi napięcia mięśniowego z pojawieniem się szybkich ruchów gałek ocznych i czasami szybkich ruchów kończyn. Występowanie tej fazy snu jest związane z pracą mechanizmu regulacyjnego na poziomie mostu, jego zaburzenie wskazuje na dysfunkcję tych części mózgu, co ma duże znaczenie diagnostyczne.

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

Zmiany w elektroencefalogramie związane z wiekiem

Zapis EEG wcześniaka do 24-27 tygodnia ciąży składa się z serii wolnych fal delta i theta, połączonych epizodycznie z falami ostrymi, trwającymi 2-20 s, na tle aktywności o niskiej amplitudzie (do 20-25 μV).

U dzieci w 28.–32. tygodniu ciąży aktywność delta i theta o amplitudzie do 100–150 μV staje się bardziej regularna, choć może również obejmować okresy aktywności theta o wyższej amplitudzie przeplatane okresami spłaszczenia.

U dzieci powyżej 32. tygodnia ciąży stany funkcjonalne zaczynają być śledzone na EEG. Podczas spokojnego snu obserwuje się przerywaną aktywność delta o wysokiej amplitudzie (do 200 μV i wyższą), połączoną z oscylacjami theta i falami ostrymi, naprzemiennie z okresami aktywności o stosunkowo niskiej amplitudzie.

U noworodka urodzonego w terminie EEG wyraźnie rozróżnia stan czuwania z otwartymi oczami (nieregularna aktywność o częstotliwości 4-5 Hz i amplitudzie 50 μV), sen aktywny (stała aktywność o niskiej amplitudzie 4-7 Hz z nałożonymi szybszymi drganiami o niskiej amplitudzie) oraz sen spokojny, charakteryzujący się okresami aktywności delta o wysokiej amplitudzie w połączeniu z wrzecionami szybszych fal o wysokiej amplitudzie przeplatanymi okresami o niskiej amplitudzie.

U zdrowych wcześniaków i noworodków donoszonych obserwuje się naprzemienną aktywność podczas spokojnego snu w pierwszym miesiącu życia. EEG noworodków zawiera fizjologiczne potencjały ostre charakteryzujące się wieloogniskowością, sporadycznym występowaniem i nieregularnością występowania. Ich amplituda zwykle nie przekracza 100-110 μV, częstość występowania wynosi średnio 5 na godzinę, ich główna liczba ogranicza się do spokojnego snu. Za normalne uważa się również względnie regularnie występujące potencjały ostre w odprowadzeniach czołowych, nieprzekraczające 150 μV amplitudy. Prawidłowe EEG dojrzałego noworodka charakteryzuje się obecnością odpowiedzi w postaci spłaszczenia EEG na bodźce zewnętrzne.

W pierwszym miesiącu życia u dorosłego dziecka zanika naprzemienne EEG snu spokojnego, w drugim miesiącu pojawiają się wrzeciona snu, czyli zorganizowana dominująca aktywność w odprowadzeniach potylicznych, osiągająca w wieku 3 miesięcy częstotliwość 4-7 Hz.

W 4-6 miesiącu życia liczba fal theta w EEG stopniowo wzrasta, a fale delta maleją, tak że pod koniec 6 miesiąca w EEG dominuje rytm o częstotliwości 5-7 Hz. Od 7 do 12 miesiąca życia kształtuje się rytm alfa ze stopniowym spadkiem liczby fal theta i delta. Do 12 miesiąca dominują oscylacje, które można scharakteryzować jako wolny rytm alfa (7-8,5 Hz). Od 1 roku do 7-8 roku życia trwa proces stopniowego wypierania wolnych rytmów przez szybsze oscylacje (zakres alfa i beta). Po 8 latach w EEG dominuje rytm alfa. Ostateczne ukształtowanie się EEG następuje w wieku 16-18 lat.

Wartości graniczne częstotliwości rytmu dominującego u dzieci

Wiek, lata	Częstotliwość, Hz
1	>5
3	>6
5	>7
8	>8

W zapisie EEG zdrowych dzieci mogą występować nadmierne rozproszone fale wolne, serie rytmicznych wolnych oscylacji i wyładowania aktywności padaczkowej, co sprawia, że z punktu widzenia tradycyjnej oceny norm wiekowych, nawet u osób zdrowych poniżej 21 roku życia, jedynie 70-80% zapisu EEG można sklasyfikować jako „prawidłowe”.

W wieku 3-4 do 12 lat zwiększa się udział EEG z nadmiarem fal wolnych (od 3 do 16%), po czym wskaźnik ten dość szybko spada.

Odpowiedź na hiperwentylację w postaci wolnych fal o dużej amplitudzie w wieku 9-11 lat jest bardziej wyraźna niż w młodszej grupie wiekowej. Możliwe jednak, że wynika to z mniej precyzyjnego wykonania testu przez młodsze dzieci.

Reprezentacja niektórych wariantów EEG w zdrowej populacji w zależności od wieku

Rodzaj aktywności	1-15 lat	16-21 lat
Powolna aktywność rozproszona o amplitudzie większej niż 50 μV, rejestrowana przez ponad 30% czasu rejestracji	14%	5%
Powolna rytmiczna aktywność w odprowadzeniach tylnych	25%	0,5%
Aktywność epileptyczna, serie rytmicznych, wolnych fal	15%	5%
„Normalne” warianty EEG	68%	77%

Wspomniana już względna stabilność charakterystyki EEG osoby dorosłej utrzymuje się do około 50 roku życia. Od tego okresu obserwuje się przebudowę widma EEG, wyrażającą się spadkiem amplitudy i względnej ilości rytmu alfa oraz wzrostem ilości fal beta i delta. Dominująca częstotliwość po 60-70 roku życia ma tendencję do zmniejszania się. W tym wieku fale theta i delta, widoczne podczas analizy wzrokowej, pojawiają się również u osób praktycznie zdrowych.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]