Czym jest elektroencefalogram? (EEG)
Elektroencefalogram (EEG) to test używany do rejestrowania i oceny bioelektrycznej aktywności mózgu. Potencjały elektryczne są uzyskiwane przez elektrody umieszczone w skórze głowy pacjenta.
Zapisy mogą być drukowane na ruchomym papierze przez elektroencefalograf lub mogą być przeglądane na monitorze. Aktywność elektryczna mózgu może być mierzona w podstawowych warunkach odpoczynku, czuwania lub snu.
Elektroencefalogram jest używany do diagnozowania padaczki, zaburzeń snu, encefalopatii, śpiączki i śmierci mózgu, wśród wielu innych zastosowań. Może być również wykorzystywany w badaniach.
Poprzednio był używany do wykrywania ogniskowych zaburzeń mózgu, takich jak guzy lub udar. Obecnie stosuje się obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i tomografię komputerową (CT).
Krótka historia elektroencefalogramu
Historia elektroencefalogramu zaczyna się w 1870 r., Kiedy Fristsch i Hitzig, lekarze armii pruskiej, badali mózgi wojskowe. Zostały one odkryte w bitwie pod Sedanem. Wkrótce zdali sobie sprawę, że stymulując niektóre obszary mózgowe prądem galwanicznym, ruchy były generowane w ciele.
Jednak dopiero w 1875 roku lekarz Richard Birmick Caton potwierdził, że mózg wytwarza prąd elektryczny. To dzięki jego studiom z myszami i małpami. Pozwoliło to neurologowi Ferrierowi eksperymentować z „prądem faradycznym”, sytuując funkcje motoryczne w mózgu.
W 1913 roku Władimir Pravdich-Neminsky jako pierwszy wykonał to, co nazwał „elektrokerebrogramem”, badając układ nerwowy psa. Do tego momentu wszystkie obserwacje dokonywano na odkrytych mózgach, ponieważ nie było procedur powiększania, które dotarłyby do wnętrza czaszki.
W 1920 roku Hans Berger zaczął eksperymentować z ludźmi, a 9 lat później stworzył metodę pomiaru aktywności elektrycznej mózgu. Ukuł termin „elektroencefalogram”, aby scharakteryzować rejestrację fluktuacji elektrycznych mózgu.
Ten niemiecki neurolog był tym, który odkrył „rytm Bergera”. To jest obecne „fale alfa”, które składają się z oscylacji elektromagnetycznych pochodzących z synchronicznej aktywności elektrycznej wzgórza.
Berger, pomimo jego wielkiego odkrycia, nie mogę posunąć się naprzód w tej metodzie z powodu jego ograniczonej wiedzy technicznej.
W 1934 roku Adrian i Matthews podczas demonstracji w Physiology Society (Cambridge) mogli sprawdzić „rytm Bergera”. Autorzy ci posunęli się naprzód dzięki lepszym technikom i wykazali, że regularny i szeroki rytm 10 punktów na sekundę nie wynikał z całego mózgu, ale z wizualnych obszarów asocjacji.
Następnie Frederic Golla potwierdził, że w niektórych chorobach występowały zmiany w rytmicznych oscylacjach aktywności mózgu.
Pozwoliło to na znaczne postępy w badaniu padaczki, uświadamiając sobie trudność tego tematu i potrzebę studiowania mózgu w sposób integralny. Fisher i Lowenback, w 1934 roku, byli w stanie określić piki padaczkowe.
Wreszcie William Grey Walter, północnoamerykański ekspert neurologów w dziedzinie robotyki, opracował własne wersje elektroencefalogramu i dodał ulepszenia. Dzięki niemu możliwe jest teraz wykrywanie różnych typów fal mózgowych, od fal alfa po deltę.
Jak działa elektroencefalogram?
Standardowy elektroencefalogram to nieinwazyjny i bezbolesny skan, który polega na przymocowaniu elektrod do skóry głowy za pomocą przewodzącego żelu. Posiada kanał rejestracyjny, który mierzy różnicę napięcia między dwiema elektrodami. Zwykle używa się 16 do 24 odprowadzeń.
Pary elektrod są łączone, tworząc tzw. „Montaż”, który może być dwubiegunowy (poprzeczny i podłużny) i monopolarny (referencyjny). Zespół bipolarny jest używany do rejestrowania różnicy napięcia w obszarach aktywności mózgu, podczas gdy monopolar porównuje aktywny obszar mózgu z innym obszarem bez aktywności lub neutralnej aktywności.
Można również zmierzyć różnicę między strefą aktywną a średnią wszystkich lub niektórych elektrod aktywnych.
Inwazyjne elektrosfery (wewnątrz mózgu) można wykorzystać do szczegółowego badania trudno dostępnych obszarów, takich jak powierzchnia mezjalna płata skroniowego.
Czasami może być konieczne wstawienie elektrod w pobliżu powierzchni mózgu, aby wykryć aktywność elektryczną kory mózgowej. Elektrody znajdują się zwykle poniżej opony twardej (jednej z warstw opon) przez nacięcie czaszki.
Procedura ta nazywana jest elektrokortykografią i jest stosowana do leczenia padaczki opornej i do badań.
Istnieje znormalizowany system rozmieszczania elektrod, znany jako „system 10-20”. Oznacza to, że odległość między elektrodami musi wynosić 10% lub 20% w stosunku do przodu (przód do tyłu) lub osi poprzecznych (od jednej strony mózgu do drugiej).
Należy umieścić 21 elektrod, a każda elektroda zostanie podłączona do wejścia wzmacniacza różnicowego. Wzmacniacze wydłużają napięcie między elektrodą czynną a elektrodą odniesienia między 1000 a 100 000 razy.
Obecnie sygnał analogowy jest wyłączony i stosowane są wzmacniacze cyfrowe. Cyfrowy EEG ma wielkie zalety. Na przykład ułatwia analizę i przechowywanie sygnału. Ponadto umożliwia modyfikację parametrów, takich jak filtry, czułość, czas nagrywania i złożenia.
Sygnały EEG mogą być rejestrowane przy użyciu sprzętu o otwartym kodzie źródłowym, takiego jak OpenBCI. Z drugiej strony sygnał może być przetwarzany przez wolne oprogramowanie, takie jak EEGLAB lub Neurophysiological Biomarker Toolbox.
Sygnał elektroencefalograficzny jest reprezentowany przez różnicę potencjału elektrycznego (dpd) między dwoma punktami na powierzchni czaszki. Każdy punkt to elektroda.
Fale mózgowe elektroencefalogramu
Nasz mózg działa poprzez impulsy elektryczne, które przemieszczają się przez nasze neurony. Impulsy te mogą być rytmiczne lub nie, i są znane jako fale mózgowe.
Rytm składa się z regularnej fali, która ma tę samą morfologię i czas trwania, i która utrzymuje swoją własną częstotliwość.
Fale są klasyfikowane zgodnie z ich częstotliwością, to jest zgodnie z liczbą powtórzeń fali na sekundę i są wyrażane w hercach (Hz). Częstotliwości mają pewien rozkład topograficzny i reaktywność. Większość sygnału mózgu obserwowanego w skórze głowy mieści się w zakresie od 1 do 30 Hz.
Z drugiej strony mierzona jest również amplituda. Jest to określane na podstawie porównania odległości między linią bazową a szczytem fali. Morfologia fali może być ostra, w końcówce, w kompleksowej fali szczytowej i / lub ostrej fali powolnej.
W elektroencefalogramie można zaobserwować 4 główne szerokości pasma zwane alfa, beta, theta i delta.
Fale Beta
Składają się one z szerokich fal, których częstotliwość wynosi od 14 do 35 Hz. Pojawiają się, gdy nie śpimy, wykonując czynności wymagające intensywnego wysiłku umysłowego, takie jak wykonanie egzaminu lub nauki.
Fale alfa
Mają one większą amplitudę niż poprzednie, a ich częstotliwość oscyluje pomiędzy 8 a 13 Hz. Powstają, gdy osoba jest zrelaksowana, bez podejmowania ważnych wysiłków umysłowych. Pojawiają się również, gdy zamykamy oczy, śnimy marzenia lub wykonujemy czynności, które mamy bardzo zautomatyzowane.
Fale Theta
Mają większą amplitudę, ale niższą częstotliwość (między 4 a 8 Hz). Odzwierciedlają stan wielkiego relaksu przed rozpoczęciem snu. W szczególności wiąże się z pierwszymi fazami snu.
Fale Delta
Fale te mają najniższą częstotliwość wszystkich (między 1 a 3 Hz). Są one związane z głębszymi etapami snu (etap 3 i 4, gdzie zazwyczaj nie śnisz).
Jak przebiega elektroencefalogram?
Aby wykonać EEG, pacjent musi być zrelaksowany, w ciemnym otoczeniu z zamkniętymi oczami. Zwykle trwa około 30 minut.
Na początku przeprowadza się testy aktywacyjne, takie jak przerywana fotostymulacja (stosowanie bodźców świetlnych o różnych częstotliwościach) lub hiperwentylacja (regularne i głębokie oddychanie przez usta przez 3 minuty).
Może również wywoływać sen lub, przeciwnie, utrzymywać pacjenta w stanie czuwania. Zależy to od tego, co badacz zamierza obserwować lub weryfikować.
Jak się to interpretuje?
Aby zinterpretować elektroencefalogram, konieczne jest poznanie normalnej aktywności mózgu w zależności od wieku i stanu pacjenta. Konieczne jest również zbadanie artefaktów i możliwych problemów technicznych, aby zminimalizować błędy interpretacyjne.
Elektroencefalogram może być nieprawidłowy, jeśli występuje aktywność padaczkowa (sugerująca istnienie procesu padaczkowego). Może to być zlokalizowane, uogólnione lub z pewnym i nietypowym wzorem.
Może być także nieprawidłowy, gdy w określonym obszarze wyświetlane są wolne fale. Lub znaleziono uogólnioną asynchronię. Nieprawidłowości mogą również występować w amplitudzie lub gdy istnieje ślad odbiegający od normalnego.
Obecnie opracowano inne bardziej zaawansowane techniki, takie jak monitorowanie wideo-EEG, ambulatoryjne EEG, telemetria, mapowanie mózgu, a także elektrokortykografia.
Rodzaje elektroencefalogramu
Istnieją różne rodzaje elektroencefalogramu wymienione poniżej:
Wyjściowy elektroencefalogram
Jest wykonywany, gdy pacjent jest w stanie czuwania, więc nie jest wymagane żadne przygotowanie. Aby uniknąć używania produktów, które mogą wpływać na eksplorację, przeprowadzane jest dobre czyszczenie skóry głowy.
Elektroencefalogram w okresie pozbawienia snu
Konieczne jest wcześniejsze przygotowanie. Pacjent musi być przytomny przez 24 godziny przed jego zakończeniem. Odbywa się to w celu stworzenia fizjologicznych śladów faz snu w celu wykrycia anomalii, których nie można uzyskać za pomocą podstawowego EEG.
Wideo-elektroencefalogram
Jest to normalny elektroencefalogram, ale jego cechą charakterystyczną jest to, że pacjent jest nagrywany na wideo podczas tego procesu. Jego celem jest uzyskanie zapisu wizualnego i elektrycznego w celu zaobserwowania, czy pojawiają się kryzysy lub pseudo-kryzysy.
Elektroencefalogram śmierci mózgu
Jest to niezbędna technika do obserwacji aktywności korowej mózgu lub jej braku. Jest to pierwszy krok tak zwanego „protokołu śmierci mózgu”. Konieczne jest uruchomienie urządzenia do ekstrakcji i / lub przeszczepiania narządów.
Kliniczne zastosowania elektroencefalogramu
Elektroencefalogram jest stosowany w wielu różnych warunkach klinicznych i neuropsychologicznych. Oto niektóre z jego zastosowań:
Wykryj padaczki
EEG w epilepsji ma podstawowe znaczenie dla diagnozy, ponieważ umożliwia odróżnienie jej od innych patologii, takich jak kryzysy psychogenne, omdlenia, zaburzenia ruchowe lub migreny.
Służy także do klasyfikacji zespołu padaczkowego, a także do kontrolowania jego ewolucji i skuteczności leczenia.
Wykryj encefalopatie
Encefalopatie obejmują uszkodzenie lub wadliwe działanie mózgu. Dzięki elektroencefalogramowi można wiedzieć, czy pewne objawy są spowodowane „organicznym” problemem mózgu, czy też są wynikiem innych zaburzeń psychicznych.
Znieczulenie kontrolne
Elektroencefalogram jest przydatny do kontrolowania głębokości znieczulenia, uniemożliwiając pacjentowi wejście w śpiączkę lub przebudzenie.
Monitoruj funkcje mózgu
EEG jest niezbędny w oddziałach intensywnej opieki medycznej w celu kontrolowania funkcji mózgu. Zwłaszcza drgawki, wpływ środków uspokajających i znieczulenia u pacjentów w śpiączce indukowanej, a także sprawdzenie wtórnego uszkodzenia mózgu. Na przykład, co może wystąpić w krwotoku podpajęczynówkowym.
Wykrywanie nieprawidłowego funkcjonowania
Służy do diagnozowania nieprawidłowych zmian w organizmie, które mogą wpływać na mózg. Zazwyczaj jest to procedura niezbędna do zdiagnozowania lub monitorowania chorób mózgu, takich jak choroba Alzheimera, uraz głowy, infekcje lub nowotwory.
Pewne wzory elektroencefalograficzne mogą być interesujące dla diagnozy niektórych patologii. Na przykład opryszczkowe zapalenie mózgu, niedotlenienie mózgu, zatrucie barbituranem, encefalopatia wątrobowa lub choroba Creutzfeldta-Jakoba.
Sprawdź odpowiedni rozwój mózgu
U noworodków EEG może dostarczyć informacji o mózgu, aby zidentyfikować możliwe anomalie w zależności od ich czasu życia.
Zidentyfikuj śpiączkę lub śmierć mózgu
Elektroencefalogram jest niezbędny do oceny stanu świadomości pacjenta. Dostarcza danych zarówno na temat prognozy, jak i stopnia spowolnienia aktywności mózgu. Tak więc niższa częstotliwość wskazywałaby na zmniejszenie poziomu świadomości.
Pozwala także obserwować, czy aktywność mózgu jest ciągła lub nieciągła, obecność aktywności padaczkowej (wskazującej na gorsze rokowanie) i reaktywność na bodźce (co pokazuje głębokość śpiączki).
Ponadto dzięki temu można sprawdzać obecność wzorców snu (które są rzadkie, gdy śpiączka jest głębsza).
Patologie we śnie
EEG jest bardzo ważny w diagnostyce i leczeniu wielu patologii snu. Pacjent może być badany podczas snu i obserwować charakterystykę swoich fal mózgowych.
Najczęściej stosowanym testem do badań gleby jest polisomnografia. To, oprócz elektroencefalogramu, jednocześnie rejestruje pacjenta na wideo. Ponadto pozwala na analizę aktywności mięśniowej, ruchów oddechowych, przepływu powietrza, nasycenia tlenem itp.
Dochodzenie
Elektroencefalogram jest używany w badaniu. Szczególnie w neurologii, psychologii poznawczej, neurolingwistycznej i psychofizjologicznej. W rzeczywistości wiele rzeczy, które obecnie wiemy o naszym mózgu, wynika z badań przeprowadzonych z użyciem elektroencefalogramów.
