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 )