Skomputeryzowane metody analizy elektroencefalogramu

Główne metody komputerowej analizy EEG stosowane w klinice obejmują analizę widmową z wykorzystaniem szybkiego algorytmu transformaty Fouriera, mapowanie amplitudy chwilowej, impulsy oraz określanie trójwymiarowej lokalizacji dipola równoważnego w przestrzeni mózgu.

Najczęściej stosowana jest analiza widmowa. Metoda ta pozwala określić moc absolutną wyrażoną w μV ² dla każdej częstotliwości. Wykres widma mocy dla danej epoki jest dwuwymiarowym obrazem, w którym częstotliwości EEG są naniesione na osi odciętych, a moce przy odpowiadających im częstotliwościach są naniesione na osi rzędnych. Dane dotyczące mocy widmowej EEG przedstawione jako kolejne widma dają pseudotrójwymiarowy wykres, gdzie kierunek wzdłuż osi urojonej w głąb rysunku przedstawia dynamikę czasową zmian w EEG. Takie obrazy są wygodne do śledzenia zmian EEG w przypadkach zaburzeń świadomości lub wpływu pewnych czynników w czasie.

Poprzez kodowanie kolorami rozkładu mocy lub średnich amplitud w głównych zakresach na konwencjonalnym obrazie głowy lub mózgu uzyskuje się wizualną reprezentację ich reprezentacji tematycznej. Należy podkreślić, że metoda mapowania nie dostarcza nowych informacji, a jedynie prezentuje je w innej, bardziej wizualnej formie.

Definicja trójwymiarowej lokalizacji dipola równoważnego polega na tym, że za pomocą modelowania matematycznego przedstawia się lokalizację wirtualnego źródła potencjału, które mogłoby przypuszczalnie tworzyć rozkład pól elektrycznych na powierzchni mózgu odpowiadający obserwowanemu, jeśli założymy, że nie są one generowane przez neurony kory mózgowej w całym mózgu, ale są wynikiem biernego rozprzestrzeniania się pola elektrycznego z poszczególnych źródeł. W niektórych szczególnych przypadkach te obliczone „źródła równoważne” pokrywają się z rzeczywistymi, co pozwala, w pewnych warunkach fizycznych i klinicznych, na wykorzystanie tej metody do wyjaśnienia lokalizacji ognisk padaczkowych w padaczce.

Należy pamiętać, że komputerowe mapy EEG przedstawiają rozkład pól elektrycznych na abstrakcyjnych modelach głowy i dlatego nie mogą być postrzegane jako obrazy bezpośrednie, jak MRI. Ich inteligentna interpretacja przez specjalistę EEG w kontekście obrazu klinicznego i danych analizy „surowego” EEG jest konieczna. Dlatego komputerowe mapy topograficzne dołączane niekiedy do raportu EEG są dla neurologa zupełnie bezużyteczne, a niekiedy wręcz niebezpieczne w jego własnych próbach bezpośredniej ich interpretacji. Zgodnie z zaleceniami Międzynarodowej Federacji Stowarzyszeń EEG i Neurofizjologii Klinicznej, wszystkie niezbędne informacje diagnostyczne uzyskane głównie na podstawie bezpośredniej analizy „surowego” EEG powinny być przedstawione przez specjalistę EEG w języku zrozumiałym dla klinicysty w raporcie tekstowym. Niedopuszczalne jest podawanie tekstów, które są automatycznie formułowane przez programy komputerowe niektórych elektroencefalografów, jako klinicznego raportu elektroencefalograficznego.

Aby uzyskać nie tylko materiał poglądowy, ale także dodatkowe szczegółowe informacje diagnostyczne lub prognostyczne, konieczne jest zastosowanie bardziej złożonych algorytmów badawczych i komputerowego przetwarzania EEG, metod statystycznych do oceny danych z zestawem odpowiednich grup kontrolnych, opracowanych do rozwiązywania wysoce specjalistycznych problemów, których przedstawienie wykracza poza standardowe wykorzystanie EEG w klinice neurologicznej.

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

Wzory ogólne

Zadania EEG w praktyce neurologicznej są następujące:

1. potwierdzenie uszkodzenia mózgu,
2. określenie charakteru i lokalizacji zmian patologicznych,
3. ocena dynamiki państwa.

Oczywista aktywność patologiczna w EEG jest wiarygodnym dowodem patologicznego funkcjonowania mózgu. Wahania patologiczne są związane z aktualnym procesem patologicznym. W zaburzeniach resztkowych zmiany w EEG mogą być nieobecne, pomimo znacznego deficytu klinicznego. Jednym z głównych aspektów diagnostycznego wykorzystania EEG jest określenie lokalizacji procesu patologicznego.

• Rozlane uszkodzenie mózgu wywołane chorobą zapalną, zaburzeniami krążenia, metabolicznymi, toksycznymi, prowadzi do rozproszonych zmian w EEG. Objawiają się one polirytmią, dezorganizacją i rozproszoną aktywnością patologiczną. Polirytmia to brak regularnego dominującego rytmu i przewaga aktywności polimorficznej. Dezorganizacja EEG to zanik charakterystycznego gradientu amplitud prawidłowych rytmów, naruszenie symetrii. Rozproszona aktywność patologiczna jest reprezentowana przez aktywność delta, theta, padaczkową. Obraz polirytmii wynika z przypadkowej kombinacji różnych typów aktywności prawidłowej i patologicznej. Głównym objawem zmian rozproszonych, w przeciwieństwie do ogniskowych, jest brak stałej lokalności i stabilna asymetria aktywności w EEG.
• Uszkodzenie lub dysfunkcja struktur linii środkowej mózgu obejmująca niespecyficzne projekcje wstępujące objawia się obustronnie synchronicznymi seriami fal wolnych lub aktywnością padaczkową, przy czym prawdopodobieństwo wystąpienia i nasilenie powolnej patologicznej aktywności obustronnie synchronicznej jest tym większe, im wyżej na osi nerwowej znajduje się uszkodzenie. Tak więc nawet przy poważnym uszkodzeniu struktur bulbo-mostowych EEG w większości przypadków pozostaje w granicach normy. W niektórych przypadkach dochodzi do desynchronizacji i, odpowiednio, EEG o niskiej amplitudzie z powodu uszkodzenia niespecyficznej synchronizującej formacji siatkowatej na tym poziomie. Ponieważ takie EEG obserwuje się u 5-15% zdrowych dorosłych, należy je uznać za warunkowo patologiczne. Tylko niewielka liczba pacjentów z uszkodzeniem na dolnym poziomie pnia mózgu wykazuje serie obustronnie synchronicznych fal alfa o wysokiej amplitudzie lub fal wolnych. W przypadku uszkodzeń na poziomie śródmózgowia i międzymózgowia, a także wyżej położonych struktur linii środkowej mózgu: zakrętu obręczy, ciała modzelowatego, kory oczodołowej, w EEG obserwuje się obustronnie synchroniczne fale delta i theta o dużej amplitudzie.
• W bocznych uszkodzeniach w głębi półkuli, ze względu na szeroką projekcję głębokich struktur na rozległe obszary mózgu, obserwuje się patologiczną aktywność delta i theta, która rozkłada się odpowiednio na półkulę. Ze względu na bezpośredni wpływ medialnego procesu patologicznego na struktury linii środkowej i zaangażowanie symetrycznych struktur zdrowej półkuli, pojawiają się również obustronnie synchroniczne wolne oscylacje, które są dominujące pod względem amplitudy po stronie uszkodzenia.
• Powierzchowne umiejscowienie uszkodzenia powoduje miejscową zmianę aktywności elektrycznej, ograniczoną do strefy neuronów bezpośrednio sąsiadujących z ogniskiem zniszczenia. Zmiany te objawiają się powolną aktywnością, której nasilenie zależy od nasilenia uszkodzenia. Pobudzenie padaczkowe objawia się miejscową aktywnością padaczkopodobną.