Clinical Significance

EEG-golfvormen kunnen worden gekarakteriseerd op basis van hun locatie, amplitude, frequentie, morfologie, continuïteit (ritmisch, intermitterend of continu), synchronie, symmetrie, en reactiviteit. De meest gebruikte methode om EEG-golfvormen te classificeren is echter op basis van de frequentie, zozeer zelfs dat EEG-golven een naam krijgen op basis van hun frequentiebereik met gebruikmaking van Griekse cijfers. De meest bestudeerde golfvormen zijn delta (0,5 tot 4Hz); theta (4 tot 7Hz); alpha (8 tot 12Hz); sigma (12 tot 16Hz) en beta (13 tot 30Hz). Bovendien zijn er andere golfvormen zoals infra langzame oscillaties (ISO) (minder dan 0,5Hz) en hoogfrequente oscillaties (HFOs) (meer dan 30Hz) die buiten de conventionele bandbreedte van klinisch EEG vallen, maar die onlangs klinisch belang hebben gevonden met de komst van digitale signaalverwerking.

Frequentie:

De conventionele bandbreedte van klinisch EEG richt zich op de analyse van golfvormen variërend van 0,5Hz tot 70Hz. Deze analyse gebeurt door het gebruik van bandpass filtering van de EEG opnamen. Klinisch neurofysiologen en onderzoekers hebben echter een bredere EEG-bandbreedte onderzocht en gebleken is dat deze in bepaalde omstandigheden klinisch significant is. Eliminatie van de lagere (infra-slow) of hogere (ultra-snel) banden van het EEG-frequentiespectrum in routine EEG resulteert in verlies van verscheidene belangrijke fysiologische en pathologische betekenisvolle kenmerken van hersenactiviteit. Een EEG met volledige bandbreedte (FbEEG) kijkt naar de volledige, fysiologisch en klinisch relevante golfvormen zonder enige trade-off die een frequentieband zou bevoordelen ten koste van een andere. Het opnemen van EEG-gegevens bij extreem hoge frequenties wordt in de klinische praktijk echter niet routinematig gedaan omdat daarvoor speciale apparatuur nodig is die gegevens kan opnemen bij hogere bemonsteringsfrequenties, wat op zijn beurt de ruimte vergroot die nodig is om deze informatie op te slaan. Op basis van de FbEEG-opname kunnen EEG-golfvormen worden gekarakteriseerd door verschillende types:-

1. Infra-slow oscillaties (ISO) (minder dan 0,5Hz): ISO’s zijn de dominerende frequentie in de premature neonaten is zo laag als 0,01 tot 0,1 Hz en worden aangeduid als spontane activiteit transiënten (SAT). SAT’s vertegenwoordigen endogeen aangedreven, spontane activiteit die cruciaal is voor de vorming van neuronale connectiviteit in een vroeg onvolwassen stadium waar zintuiglijke input weinig of geen rol speelt. Bovendien, ISOs op een breed scala van frequenties (0,02 tot 0,2 Hz) zijn ook aanwezig tijdens de niet-REM slaap, fase gesynchroniseerd met hogere frequentie EEG-activiteiten.

Meerder onderzoek naar laagfrequent EEG heeft zich gericht op verschillende soorten cognitieve taken en toestanden, zoals contingente stimulatie (contingente negatieve variatie, CNV); motorische bewegingen (Bereitschafts potentieel) en het oriëntatieparadigma. Duur van deze trage scalp-recorded potentials zijn tot enkele seconden, en vaak een amplitude in de orde van slechts een paar microvolt, vandaar dat FbEEG alsmede elektroden en huid-elektrodecontacten met echte DC eigenschappen voor hun nauwkeurige registratie nodig zijn.

Ten slotte hebben invasieve/niet-invasieve EEG-monitoring in diermodellen en bij de mens vastgesteld dat toevallen associaties hebben met zeer trage EEG-responsen samen met variabele laagfrequente fluctuaties bij de toevalsfocus. Zeer recent hebben niet-invasieve ictale DC opnames aangetoond dat focale aanvallen correleren met lange en relatief hoge amplitude DC verschuivingen.

2. Delta (0.5 tot 4Hz): Deltaritme wordt fysiologisch gezien in diepe slaap en is prominent aanwezig in de frontocentrale hoofdgebieden. Pathologisch delta ritme komt voor in wakkere toestand in geval van gegeneraliseerde encephalopathie en focale cerebrale disfunctie. Frontale intermitterende ritmische delta-activiteit (FIRDA) komt voor bij volwassenen, terwijl occipitale intermitterende ritmische delta-activiteit (OIRDA) voorkomt bij kinderen. Temporale intermitterende ritmische delta-activiteit (TIRDA) wordt vaak gezien bij personen die epilepsie hebben in de temporale kwab.

3. Theta (4 tot 7Hz): Dit is het ritme dat wordt veroorzaakt door slaperigheid en de vroege stadia van de slaap, zoals N1 en N2. Het is het meest prominent in de fronto-centrale hoofdgebieden en migreert langzaam naar achteren ter vervanging van het alfa-ritme als gevolg van vroege slaperigheid. Een verhoogde emotionele toestand kan ook het frontale theta-ritme bij kinderen en jonge volwassenen versterken. Focale theta-activiteit tijdens wakkere toestand wijst op focale cerebrale disfunctie.

4. Alfa (8 tot 12Hz): Het posterior dominante alpha ritme is karakteristiek aanwezig in normale wakkere EEG opnamen in de occipitale hoofd regio. Het is het bepalende kenmerk van het normale achtergrondritme van de volwassen EEG-opname. Het posterior alfaritme bereikt het alfabereik van 8 Hz op de leeftijd van 3 jaar en neemt zelfs niet af tot het negende decennium van het leven bij gezonde individuen. Snelle varianten van het achtergrond-alfaritme worden gezien in de normale bevolking. Vertraging van het achtergrond-alfaritme wordt beschouwd als een teken van gegeneraliseerde cerebrale disfunctie. De amplitude van het alfaritme varieert bij verschillende individuen en op verschillende tijdstippen bij eenzelfde individu. De reactiviteit van het alfaritme is kenmerkend en helpt bij de herkenning ervan. Het wordt het best waargenomen met de ogen gesloten en tijdens geestelijke ontspanning en wordt karakteristiek verzwakt door het openen van de ogen en geestelijke inspanning. Bij diffuse encefalopathie kunnen patiënten gegeneraliseerde alfa-activiteit vertonen, die niet reageert op interne of externe prikkels en “alfa coma” wordt genoemd.

Mu-ritme is een ander type alfaritme dat zich in de centrale hoofdregio’s voordoet, en een boogvormige morfologie heeft. Dit ritme verdwijnt karakteristiek met de motorische activiteit van de contralaterale ledematen of het denken over het initiëren van motorische activiteit. Het is echter relatief onveranderd bij het openen van de ogen. Ze worden vaak gezien bij jonge volwassenen en komen minder vaak voor bij kinderen en ouderen. Verzwakkende factoren zijn vermoeidheid, somatosensorische stimulatie, en mentaal rekenen. Ze zijn vrij asymmetrisch en asynchroon aan beide zijden.

5. Sigma golven: Deze activiteit wordt fysiologisch gezien in de N2 slaap en wordt slaapspindels of sigma golven genoemd. Zij kunnen traag (12 tot 14Hz) of snel (14 tot 16Hz) zijn en worden het meest gezien in de fronto-centrale hoofdgebieden. Pathologisch spindelritme kan worden gezien in gegeneraliseerde encefalopathie en staat bekend als “spindle coma.”

6. Beta (13 tot 30Hz): Het bèta-ritme is het meest voorkomende ritme bij normale volwassenen en kinderen. Het is het meest prominent in de frontale en centrale hoofdgebieden en verzwakt naarmate het verder naar achteren gaat. De amplitude van bèta-activiteit is gewoonlijk 10 tot 20 microvolt, die zelden boven 30 microvolt stijgt. Zij neemt vaak in amplitude toe tijdens slaperigheid, N1 slaap en neemt vervolgens af in N2 & N3 slaap. De meeste sedatieve medicaties zoals barbituraten, chloraalhydraat, en benzodiazepines verhogen de amplitude en de hoeveelheid van de beta-activiteit bij individuen. Plaatselijke, regionale of hemisferische verzwakking van bèta kan optreden bij een corticale verwonding, misvormingen, subdurale, epidurale of subgalealeale vochtcollecties.

7. Hoogfrequente oscillaties (HFOs) (groter dan 30Hz): Deze worden verder geclassificeerd als gamma (30 tot 80Hz); rimpelingen (80 tot 200Hz) & snelle rimpelingen (200 t o500Hz). Gamma ritme is toegeschreven aan zintuiglijke waarneming die verschillende gebieden integreert. Er is wereldwijd uitgebreid onderzoek gedaan naar HFO’s, vooral in relatie met epilepsie. Van epileptische foci is bekend dat zij episoden van zeer hoogfrequente activiteit genereren. Intracraniële diepte-opnamen van de epileptische hippocampus (dierlijke en menselijke modellen) hebben ultrasnelle frequentie-uitbarstingen (snelle rimpelingen) gerapporteerd, die waarschijnlijk correleren met de lokale epileptogeniciteit van het hersenweefsel. Anderzijds hebben subdurale opnamen tijdens de prechirurgische evaluatie van epilepsie aangetoond dat uitbarstingen van activiteit in een relatief lager frequentiebereik (60 tot 100 Hz) eveneens kunnen wijzen op de locatie van een epileptisch brandpunt. Er zijn aanwijzingen voor interictale HFO’s als mogelijke biomarkers van menselijk epileptogeen hersenweefsel.

Ultrafast EEG activiteit correleert met cognitieve toestanden en event-gerelateerde potentialen. Het belang van gamma ritmes in een grote verscheidenheid van cognitieve functies is goed vastgesteld. Brain stem evoked potentials (BERA) is een gevestigde en routinematig gemeten categorie van ultrasnelle EEG signalen. Er zijn meldingen van HFOs (groter dan 200 Hz) gerelateerd aan somatosensorische stimulatie of motorische bewegingen en hun gevoeligheid voor waakzaamheidstoestanden, motorische interferentie of farmacologische manipulaties, zoals anesthetica of sedativa bieden nieuwere mogelijkheden voor hersenbewaking en diagnostiek. Zij kunnen helpen bij de vroege opsporing van demyelinisatie en andere stoornissen van de corticale integriteit.

Morfologie:

EEG Transiënten zijn geïsoleerde golfvormen of complexen die te onderscheiden zijn van achtergrondactiviteit. Verscheidene EEG-transiënten komen bij normale personen voor die goedaardig zijn en moeten worden onderscheiden van pathologische transiënten. De identificatie van deze golfvormen als niet-epileptisch vereist opleiding en ervaring. Verkeerde interpretatie van niet-epileptiforme transiënten zal leiden tot overdiagnose van epilepsie, onnodige langdurige behandelingen met anti-epileptica en andere medisch-juridische gevolgen.

Identificatie van niet-epileptiforme transiënten

Niet-epileptiforme transiënten zijn golfvormen die een epileptiform uiterlijk hebben, maar geen relatie hebben met epileptische aanvallen. Zij kunnen scherp omlijnd zijn en kunnen voorkomen als geïsoleerde aritmische uitbarstingen. Onderzoekers hebben waargenomen dat de meeste van de gewone niet-epileptische transiënten optreden tijdens slaperigheid en lichte slaap. Wij zullen enkele van deze algemeen waargenomen niet-epileptiforme transiënten beschrijven.

1. Lambda golven: Lambda golven zijn positieve scherpe transiënten die zich voordoen in het occipitale hoofdgebied in wakkere toestand en komen het meest voor tijdens visuele exploratie en verdwijnen gewoonlijk bij het sluiten van de ogen.

2. Positieve Occipitale Scherpe Transiënten van Slaap (POSTS): POSTS zijn positieve scherpe transiënten die lijken op lambdagolven en zijn aanwezig bij ongeveer 50 tot 80% van de gezonde personen tijdens de NREM-slaap. Zij worden het vaakst waargenomen bij adolescenten en jonge volwassenen en zijn het hoogst tijdens de eerste fase van slaperigheid in tegenstelling tot de diepere fasen van de NREM-slaap.

3. 6 Hz Spike and wave (fantoom spike en golf): Dit zijn lage amplitude, slecht waarneembare spikes die voorkomen binnen een zich herhalend spike en slow wave complex. Zij zijn kenmerkend voor 5 tot 6 Hz met amplitudes van minder dan 40 microvolt en een duur van de spike korter dan 30 milliseconden. Ze kunnen een frontale of occipitale predominantie hebben en worden vaak gezien bij adolescenten en jonge volwassenen.

4. 14 & 6Hz Positieve Spikes (Ctenoïden): Dit zijn unilaterale, bi-synchrone of asynchrone, regelmatige herhalingen met arciforme morfologie die gecentreerd zijn in het posterieure temporale gebied en met een brede spreiding voorkomen. Ze worden vaak gezien tijdens slaperigheid en lichte slaap.

5. Vertex Sharp Transients (VST’s): VST’s verschijnen als mono- of diphasische en vaak triphasische golven en oppervlakte negatieve scherpe golf met fase omkering op of nabij de vertex en komt voor bij slaperigheid en NREM slaap. Zij hebben gewoonlijk een duur van 100 milliseconden.

6. K-complex: Dit zijn polyfasische golven die langer dan 0,5 sec duren, minder scherp omlijnd zijn en vaak worden gevolgd door slaapspindels.

7. Benigne epileptiforme transiënten van de slaap (BETS) of kleine scherpe spikes (SSS) of benigne sporadische slaapspike (BSSS): Dit zijn monofasische of diphasische transiënten met een lage amplitude en een scherpe contour, die het vaakst voorkomen in de N1- en N2-slaap. Komt het meest voor bij volwassenen tussen 30 en 60 jaar. Zij hebben amplitudes van minder dan 90 microvolt en een duur van meer dan 90 milliseconden. Het komt het vaakst voor in het midden-temporale gebied met een breed veld dat zich uitstrekt tot in het aangrenzende frontale gebied.

8. Wicket Golven (Wicket Ritme): Dit zijn vaak geziene EEG transiënten die monofasisch zijn, scherp omlijnd met symmetrische opgaande en neergaande fase. Zij komen typisch voort uit voortdurende achtergrondactiviteit en verstoren de achtergrond niet. Het is aanwezig bij ontspannen waakzaamheid en vergemakkelijkt door slaperigheid en komt het meest voor bij midden-volwassenen of oudere volwassenen

9. Ritmische Mid-temporale Theta van slaperigheid (RMTD): Voorheen bekend als Psychomotorische Variant: RMTD’s zijn treinen van theta-activiteit die worden waargenomen tijdens de slaap-waak overgang en zijn gecentreerd rond de mid-temporale regio en kunnen zich verspreiden naar de anterieure en posterieure temporale en posterieure pariëtale regio’s. Zij hebben een monomorf patroon met een scherpe of ingekerfde contour die zeer karakteristiek is.

10. Subklinische ritmische elektro-encefalografische ontladingen bij volwassenen (SREDA): Dit is een EEG-patroon dat een onduidelijke klinische betekenis heeft, maar vaak wordt gediagnosticeerd als een epileptiform patroon. Het begin van dit ritme kan plotseling of wijdverbreid zijn en kan evolueren van een trager delta- naar een sneller theta-ritme. Het wordt gewoonlijk waargenomen tijdens waakzaamheid of lichte slaap en kan soms worden geactiveerd door hyperventilatie. Zij kunnen wijdverbreid zijn, maar meestal maximaal in de pariëtale en posterieure temporale gebieden en zijn bijna altijd bilateraal synchroon en symmetrisch. Ze kunnen 10 seconden tot 5 minuten duren met een gemiddelde van 40 tot 80 seconden met een abrupte of geleidelijke oplossing.