Elektroencefalografie. doc. MUDr. Jan Pokorný, DrSc

Elektroencefalografie

doc. MUDr. Jan Pokorný, DrSc.

Elektroencefalografie (EEG) EEG = základní elektrofyziologická metoda pro vyšetření mozkové aktivity. Podstata EEG:  registruje časoprostorové změny mozkových biopotenciálů vzniklých na základě kontinuální aktivity vzrušivých membrán na synapsích kolumnárně uspořádaných neuronových populací  kladné a záporné náboje vytvářejí dipóly, které jsou obvykle kolmé k mozkovému povrchu  snímací elektrody registrují rozdíly mezi jednotlivými oblastmi  zobrazení na displeji nebo na papíře

Základní parametry zesilovače zesílení = kolikrát je napětí na výstupu zesilovače větší než na vstupu - řádově 100 000 – 1 000 000x diferenční kvocient = poměr mezi signálem a šumem citlivost = je dána maximálním možným zesílením přístroje a vyjadřuje počet uV na vstupu, který odpovídá 10 mm výchylky registračního zařízení na výstupu standardní citlivost bývá – 50 uV/10 mm nebo 70 uV/10 mm

Filtry smyslem je  oddělit skutečný signál od šumu (artefakty)  zvýraznit určité složky mozkové aktivity Filtry – nízkofrekvenční a vysokofrekvenční => vymezují pásmovou propusť zesilovače – tj. frekvenční rozsah ve kterém lze signál zesílit bez zkreslení - standardní nastavení = 0,5 – 70 Hz - síťové – selektivně eliminují síťovou frekvenci = 50 Hz

Metodika EEG Standardní umístění elektrod (Jasper) – vždy ve stejné vzdálenosti od referenčních bodů:  v sagitální rovině = nasion – inion  v koronární rovině = levý a pravý preaurikulární bod  běžný počet snímacích elektrod = 19 z toho: 8 párových 3 vertexové (nepárové) Jak v sagitální, tak koronární rovině jsou elektrody rozloženy tak že v každé pomyslné linii jsou vzdáleny 10-20-20-20-20-10% její celkové délky (= systém 10/20)

Metodika EEG Každá elektroda je označena písmenem a číslicí Písmena označují předozadní lokalizaci podle oblastí: Fp – frontopolární F - frontální P - parietální T - temporální O - okcipitální C - centrální Lichá čísla = levá hemisféra Sudá čísla = pravá hemisféra z - nepárové, vertexové

Schéma montáže EEG elektrod

(Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008)

Metodika EEG Ve speciálních případech lze užít :  systém 10/10 s dvojnásobným počtem elektrod (v epileptologii)  redukovaný počet 10 elektrod - u velmi malých kojenců (logitudinální vzdálenosti = 40% a transverzální 20% celkové délky)  Základní jednotkou registrace bioelektrické aktivity je

svod (derivation) – tvořen dvěma elektrodami připojenými na dva vstupy diferenčního zesilovače jednoho EEG kanálu

Metodika EEG explorační elektroda - zapojena na vstup 1 referenční elektroda - zapojena na vstup 2 Podle zvoleného způsobu uspořádání použitých svodů rozlišujeme zapojení (= montage):  referenční  bipolární  zdrojové 1. Referenční zapojení (unipolární) = explorační elektrody jsou zapojeny proti společné referenční elektrodě (inaktivní)

Metodika EEG varianty referenčního zapojení: 1. Referencí je elektroda z ipsilaterálního ucha: výhodou je: snadné rozlišení tranzientů nevýhodou: riziko kontaminace referenční elektrody mozkovou aktivitou, která se pak promítá s opačnou polaritou do všech svodů => zkreslení výsledného obrazu křivky 2. Referencí jsou propojené ušní elektrody (A1 + A2) výhodou je : redukce výskytu EEG artefaktů nevýhodou: pokud artefakt kontaminuje jednu ušní elektrodu pronikne do svodů obou stran

Metodika EEG varianty referenčního zapojení: 3. Reference je vytvořena zprůměrněním aktivit ze všech elektrod (= Goldmannova avarage reference) výhodou = odstranění dlouhých a nestejných interelektrodových vzdáleností nevýhodnou = riziko, že výrazná aktivita pod některou elektrodou zavzatou do zprůměrnění se může projevit (s opačnou výchylkou) nad oblastmi, kde ve skutečnosti není přítomna.

Metodika EEG 2. Bipolární zapojení = je zapojení postupné, sekvenční propojení elektrod do řady - táž elektroda je zapojena současně na vstup 2 předchozího a na vstup 1 následujícího kanálu Uplatňuje se tedy v jednom svodu jako referenční a v následujícím svodu jako explorační elektroda. Výhodou - umožňuje přesnou lokalizaci ložiska - dobře zobrazuje místní rozdíly v amplitudě Bipolární zapojení se užívá běžně jako zapojení - longitudinální - transverzální

Metodika EEG 3. Zdrojové zapojení („source derivation“) = pro každou elektrodu je vypočtena pomocí matematické transformace zvláštní reference => porovnání aktivity každé elektrody s váženým průměrem voltáží ostatních elektrod. Výhodou = potlačení aktivity pozadí se zvýrazněním ložiskového maxima. EEG se natáčí - vsedě nebo vleže - neklidné kojence a malé děti – v náručí nebo na klíně

Metodika EEG Standardní součásti vyšetření každého EEG: Reakce křivky na  zavření a otevření očí  Hyperventilace – velmi pomalé hluboké dýchání které

vede k hypokapnii => mozková vazokontrikce a reaktivní změny v EEG (thalamo-kortikální synchronizace až aktivace komplexů SW u pacientů s absencemi)

 Fotostimulace – v setmělé místnosti záblesky bílého nebo

červeného světla – stimulační frekvence se zvyšuje od 1 Hz do 30 Hz a zpět.

Metodika EEG Fotostimulace => normální odpověď – nad zadními kvadranty se objevuje frekvence shodná (nebo násobek či podíl) s frekvencí záblesků (= driving) Klinický význam:  asymetrie drivingu (chybění nebo útlum na straně léze)  provokace epileptiformních grafoelementů (nejčastěji generalizované komplexy SW nebo PSW)  změny mohou přetrvávat i po ukončení stimulace

Metodika EEG  Spánková deprivace – snahou je zachytit první stadia

synchronního (NREM) spánku. - záznam má trvat dostatečně dlouho ( alespoň ¾ hod.) - poté pacienta probouzíme a provádíme => - hyperventilaci - fotostimulaci

Spánkové záznamy lze provádět i bez předchozí spánkové deprivace zvl. u pacientů s podezřením na tzv. elektrický status epilepticus v pomalém spánku (ESES = electrical status epilepticus in slow sleep)

Charakteristika EEG křivky a popis. Prvním krokem při hodnocení EEG => odlišit artefakty od mozkové aktivity:  artefakty z prostředí => síťový artefakt, elektrostatické artefakty  artefakty z přístroje => elektrodové artefakty, fotoelektrické artefakty „aktivní zem“ subtrakční artefakt  artefakty z pacienta => EKG, pulzový artefakt oční artefakt artefakt z pocení

Charakteristika EEG křivky a popis. Základní struktura EEG křivky:  grafoelementy = nejjednodušší komponenty na které lze rozložit EEG křivku  základní aktivita = převažující aktivita registrovaná v určitém místě po většinu doby  tranzienty = grafoelementy které nápadně vystupují ze základní aktivity (pozadí). Může jít o : - jednotlivé grafoelementy - komplexy dvou nebo více grafoelementů vyskytujících se společně

Charakteristika EEG křivky a popis. frekvence = počet grafoelementů za sekundu amplituda = výška grafoelementů = výstupní voltáž signálu v uV - měřená peak-to-peak tvar resp.morfologie - mono- či polymorfní, bi – trifázický výskyt v prostoru => lokalizace – regionální, fokální výskyt v čase => kontinuální, epizodická, paroxyzmální, periodická - na různých místech kalvy synchronie => současný výskyt určité aktivity symetrii => výskyt aktivit stejného charakteru nad homologními místy obou polovin hlavy reaktivitu na určitý podnět

EEG norma Bdělý dospělý (relaxovaný se zavřenýma očima)  alfa vlny - 8-13 Hz – nad zadními kvadranty 

beta aktivita – 14 -40 Hz (v centrálních a frontálních oblastech)



theta aktivita – 4 -7 Hz jen v malém množství – zvl. v temporálních oblastech při ospalosti se theta zmnožuje zvl. nad předními kvadranty



delta aktivita - < 4 Hz u mladších jedinců během hyperventilace, fyziologicky v hlubokých stadiích synchronního spánku



lambda aktivita – mezi 2 – 15 rokem života při otevřených očích – mizí při zavření očí

Charakteristické vlny nad jednotlivými regiony mozku Zadní kvadranty (posteriorně, parietookcipitálně): - alfa frekvence = 9,5 – 10,5 Hz - amplituda = 15 – 50 uV s vřeténkovou amplitudovou modulací - alfa rytmus = je-li výskyt vln alfa větší než 50% Centrální oblast (perirolandická): - charakteristická beta frekvence = 18 – 25 Hz - amplituda < 20 uV - beta aktivita není ovlivněna otevřením očí - potlačena sevřením kontralaterální pěsti

Charakteristické vlny nad jednotlivými regiony mozku Zadní temporální krajina: - intermitentní alfa aktivita - nízká disperzní theta aktivita a superponovaná nepravidelná beta aktivita Střední a přední temporální krajina: - intermitentní nepravidelná beta aktivita - často theta aktivita, - u starších osob i plochá delta aktivita

Charakteristické vlny nad jednotlivými regiony mozku

Frontální oblast: - beta aktivita, - v prefrontální krajině beta nízká, méně pravidelná, - ojediněle ploché delta vlny - časté artefakty z očních pohybů a neklidu víček

EEG – změny vigility a spánek Polysomnografie = metoda pro určení spánkového stadia nejjednodušší konfigurace:  EEG 1 kanál  registrace pohybu očí – okulografie  registrace povrchového EMG ze svalů brady  EKG  monitorace respirace včetně SpO2  EMG m. tibialis ant. – monitorace pohybů končetinami

EEG – změny vigility a spánek Při hodnocení rozlišujeme:  Bdělost  1. – 4. stadium NREM (non-rapid eye movements) spánku = synchronní spánek  REM spánek (rapid eye movement) začínající spánek 1.

Stadium NREM - převládá nízká voltáž - dominující frekvence 2-7 Hz - typické ostré vertexové vlny

EEG – změny vigility a spánek 2. Stadium NREM – charakteristická spánková vřetena (sigma aktivita) o frekvenci 9 – 14 Hz - K komplexy – spánkové vřeteno předcházené nebo následované ostrou bifázickou vlnou o vysoké voltáži ( tyto fenomény se vyskytují i ve stádiích 3 a 4 NREM)

EEG – změny vigility a spánek 3. Stadium NREM - synchronní pomalá aktivita delta nad 75 uV tvoří 20 – 50% 4. Stadium NREM – vysokovoltážní delta ve více než 50% REM spánek - nízkovoltážní, frekvenčně nepravidelná desynchronizovaná aktivita, někdy pilovité vlny, - okulogram – rychlé nepravidelné pohyby očí - kompletní atonie brady s nepravidelnými fázickými záškuby

Základní abnormality v EEG 1. Abnormality základní alfa nebo beta aktivity - zpomalení frekvence - snížení amplitudy - atypická lokalizace 2. Abnormální výskyt pomalých theta/delta vln - intermitentně - perzistentní

3. Elektrocerebrální inaktivita (izoelektrická křivka)

Základní abnormality v EEG 4. Paroxyzmální abnormality a) epileptiformní – ložiskové - generalizované b) periodické 5. Vzorce nejistého významu a) benigní neepileptické epileptiformní vzorce (6-14 z) b) benigní epileptifomní spánkové tranzienty, fantómové komplexy SW 6 Hz (sharp waves)

Indikace EEG 1. EEG v epileptologii  Epileptiformní grafoelementy

- hrot (spike)- ostrý špičatý vrchol, trvání 20 – 80 ms - ostré vlny – delší trvání než spike – 80 – 200 ms - komplex SW (spike waves) – komplex hrot + pomalá vlna - PSW (polyspike and waves) – mnohočetné hroty zakončené pomalou vlnou  Epileptiformní abnomity

- interiktální = mezi záchvaty - iktální = během záchvatu

Indikace EEG 2. Difúzní poruchy mozkové činnosti (encefalopatie) - poruchy vědomí => somnolence sopor, koma - záněty mozku 3. Převážně ložiskové/regionální poruchy - cévní mozkové příhody - intracerebrální hemoragie 4. Mozková traumata

Význam EEG Hodnocené struktury CNS: kortex Použití/indikace: - monitorace neurologického stavu, - zhodnocení hloubky komatu, - monitorace záchvatové aktivity, - mozkové oxygenace, CBF/CPP, - diagnoza smrti mozku Prognóza úmrtí: u těžkého/abnormálního průběhu správná Prognóza dobrého outcome: nejistá Problémy: poranění skalpu, metab. poruchy, farmakologické vlivy

Normální EEG otevření/zavření očí (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008)

Fokální hroty v pravé frontocentrální krajině (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008)

Generalizované typické komplexy hrot-vlna 3 Hz – u absencí (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008)

Generalizované primární komplexy hrot-vlna u primární generalizované epilepsie (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008)

Fotostimulací vyprovokovaný myoklonický záchvat (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008 )

Ložisko pomalých vln vpravo – mozkový gliom frontálně (Ambler, Z. et al.: Klinická neurologie obecná část 2008 )