Clinical Significance

EEG průběhy lze charakterizovat na základě jejich umístění, amplitudy, frekvence, morfologie, kontinuity (rytmické, přerušované nebo kontinuální), synchronie, symetrie a reaktivity. Nejčastěji používanou metodou klasifikace EEG vln je však klasifikace podle frekvence, a to do té míry, že se EEG vlny pojmenovávají na základě jejich frekvenčního rozsahu pomocí řeckých číslic. Mezi nejčastěji studované vlnové formy patří delta (0,5 až 4 Hz); theta (4 až 7 Hz); alfa (8 až 12 Hz); sigma (12 až 16 Hz) a beta (13 až 30 Hz). Kromě toho existují další vlnové formy, jako jsou infračervené pomalé oscilace (ISO) (méně než 0,5Hz) a vysokofrekvenční oscilace (HFO) (více než 30Hz), které jsou mimo konvenční šířku pásma klinického EEG, ale v poslední době získaly klinický význam s nástupem digitálního zpracování signálu.

Frekvence:

Konvenční šířka pásma klinického EEG se zaměřuje na analýzu průběhů v rozmezí od 0,5Hz do 70Hz. Tato analýza probíhá pomocí pásmové filtrace záznamů EEG. Kliničtí neurofyziologové a výzkumníci však zkoumali širší šířku pásma EEG a zjistili, že je u některých stavů klinicky významná. Eliminace nižších (infračervených) nebo vyšších (ultrarychlých) pásem frekvenčního spektra EEG v běžném EEG vede ke ztrátě několika důležitých fyziologických a patologických významných rysů mozkové aktivity. EEG s plnou šířkou pásma (FbEEG) sleduje kompletní, fyziologicky a klinicky relevantní průběhy bez jakéhokoli kompromisu, který by zvýhodňoval jedno frekvenční pásmo na úkor jiného. Záznam EEG dat při extrémně vysokých frekvencích se však v klinické praxi rutinně neprovádí, protože vyžaduje speciální zařízení, které může získávat data při vyšších vzorkovacích frekvencích, což zase zvyšuje prostor potřebný k uložení těchto informací. Na základě záznamu FbEEG lze průběhy EEG charakterizovat různými typy:-

1. Infračervené oscilace (ISO) (méně než 0,5 Hz): ISO jsou u předčasně narozených novorozenců dominantní frekvencí o frekvenci pouhých 0,01 až 0,1 Hz a označují se jako spontánní tranzienty aktivity (SAT). SAT představují endogenně řízenou spontánní aktivitu, která má zásadní význam pro utváření neuronální konektivity v raném nezralém stádiu, kdy smyslový vstup hraje jen malou nebo žádnou roli. Kromě toho jsou ISO v širokém rozsahu frekvencí (0,02 až 0,2 Hz) přítomny také během non-REM spánku, fázově synchronizované s aktivitami EEG vyšších frekvencí.

Většina výzkumu nízkofrekvenčního EEG se zaměřila na různé druhy kognitivních úloh a stavů, jako je kontingentní stimulace (kontingentní negativní variace, CNV); motorické pohyby (Bereitschaftsův potenciál) a orientační paradigma. Trvání těchto pomalých potenciálů zaznamenaných na skalpu je až několik sekund a často amplituda v řádu pouhých několika mikrovoltů, a proto je pro jejich přesný záznam zapotřebí FbEEG i elektrod a kožních elektrodekontaktů se skutečnými stejnosměrnými vlastnostmi.

Nakonec invazivní/neinvazivní sledování EEG na zvířecích modelech a u lidí prokázalo, že záchvaty jsou spojeny s velmi pomalými odpověďmi EEG spolu s variabilními nízkofrekvenčními fluktuacemi v ohnisku záchvatu. Velmi nedávno neinvazivní iktální DC záznamy prokázaly, že fokální záchvaty korelují s dlouhými a relativně vysokými amplitudovými DC posuny.

2. Delta (0,5 až 4 Hz): Delta rytmus je fyziologicky pozorován v hlubokém spánku a je výrazný ve frontocentrálních oblastech hlavy. Patologický delta rytmus se vyskytuje v bdělém stavu v případě generalizované encefalopatie a fokální mozkové dysfunkce. Frontální přerušovaná rytmická delta aktivita (FIRDA) se vyskytuje u dospělých, zatímco okcipitální přerušovaná rytmická delta aktivita (OIRDA) se vyskytuje u dětí. Temporální intermitentní rytmická delta aktivita (TIRDA) se často vyskytuje u jedinců, kteří mají epilepsii temporálního laloku.

3. Theta (4 až 7 Hz): Jedná se o rytmus, který je vyvolán ospalostí a také ranými fázemi spánku, jako jsou N1 a N2. Je nejvýraznější ve frontálně-centrálních oblastech hlavy a pomalu migruje dozadu a nahrazuje rytmus alfa v důsledku časné ospalosti. Zvýšené emoční stavy mohou u dětí a mladých dospělých rovněž zesílit frontální rytmus theta. Fokální aktivita theta během bdělých stavů svědčí o fokální mozkové dysfunkci.

4. Alfa (8 až 12 Hz): Zadní dominantní rytmus alfa je charakteristicky přítomen v normálních bdělých EEG záznamech v týlní oblasti hlavy. Je určujícím rysem normálního rytmu pozadí EEG záznamu dospělého člověka. Zadní rytmus dosahuje rozsahu alfa 8 Hz ve věku 3 let a u zdravých jedinců neklesá ani do deváté dekády života. V normální populaci se vyskytují rychlé varianty rytmu alfa na pozadí. Zpomalení rytmu alfa na pozadí se považuje za známku generalizované mozkové dysfunkce. Amplituda rytmu alfa se liší u různých jedinců i v různých obdobích u téhož jedince. Reaktivita alfa rytmu je charakteristická a pomáhá při jeho rozpoznávání. Nejlépe je patrný při zavřených očích a při duševní relaxaci a je charakteristicky oslaben otevřením očí a duševní námahou. U difuzní encefalopatie mohou pacienti zobrazovat generalizovanou alfa aktivitu, která nereaguje na vnitřní ani vnější podněty a nese název „alfa koma“.

Mu rytmus je dalším typem alfa rytmu, který se prezentuje v centrálních oblastech hlavy a mají obloukovitou morfologii. Tento rytmus charakteristicky mizí při motorické aktivitě kontralaterálních končetin nebo při přemýšlení o zahájení motorické aktivity. Při otevření očí se však relativně nemění. Často se vyskytují u mladých dospělých a nejsou tak časté u dětí a starších osob. K útlumovým faktorům patří únava, somatosenzorická stimulace a mentální aritmetika. Jsou poměrně asymetrické a asynchronní na obou stranách.

5. V případě, že se jedná o asymetrickou a asynchronní poruchu, je možné, že se jedná o asymetrickou poruchu. Sigma vlny: Tato aktivita je fyziologicky pozorována ve spánku N2 a nazývá se spánková vřetena nebo sigma vlny. Mohou být pomalé (12 až 14 Hz) nebo rychlé (14 až 16 Hz) a jsou vidět nejvýrazněji ve frontálně-centrálních oblastech hlavy. Patologický vřetenový rytmus lze pozorovat u generalizované encefalopatie a je znám jako „vřetenové kóma“

6. Beta (13 až 30Hz): Rytmus beta je nejčastěji pozorovaným rytmem u normálních dospělých a dětí. Je nejvýraznější ve frontální a centrální oblasti hlavy a s postupem dozadu slábne. Amplituda aktivity beta je obvykle 10 až 20 mikrovoltů, které se zřídka zvyšují nad 30 mikrovoltů. Její amplituda se často zvyšuje během ospalosti, N1 spánku a následně klesá v N2 & N3 spánku. Většina sedativních léků, jako jsou barbituráty, chloralhydrát a benzodiazepiny, zvyšuje amplitudu a množství beta aktivity u jedinců. K fokálnímu, regionálnímu nebo hemisférickému útlumu beta může dojít při kortikálním poranění, malformacích, subdurálních, epidurálních nebo subgaleálních tekutinových kolekcích.

7. Vysokofrekvenční oscilace (HFO) (více než 30 Hz): Ty se dále klasifikují jako gama (30 až 80Hz); vlnění (80 až 200Hz) & rychlé vlnění (200 t o500Hz). Rytmus gama byl přisuzován smyslovému vnímání integrujícímu různé oblasti. Ve světě probíhá rozsáhlý výzkum HFO zejména v souvislosti s epilepsií. Je známo, že epileptická ložiska generují epizody velmi vysokofrekvenční aktivity. Intrakraniální hloubkové záznamy z epileptického hipokampu (zvířecí a lidské modely) zaznamenaly ultrarychlé frekvenční záblesky (rychlé vlnění), které pravděpodobně korelují s lokální epileptogenicitou mozkové tkáně. Na druhé straně subdurální záznamy během předoperačního hodnocení epilepsie ukázaly, že výbuchy aktivity v relativně nižším frekvenčním rozsahu (60 až 100 Hz) mohou podobně indikovat lokalizaci epileptického ložiska. Existují důkazy pro interiktální HFO jako možné biomarkery lidské epileptogenní mozkové tkáně.

Ultrarychlá aktivita EEG koreluje s kognitivními stavy a potenciály souvisejícími s událostmi. Význam gama rytmů ve velkém množství kognitivních funkcí byl dobře prokázán. Evokované potenciály mozkového kmene (BERA) jsou dobře zavedenou a rutinně měřenou kategorií ultrarychlých signálů EEG. Existují zprávy o HFO (vyšších než 200 Hz) souvisejících se somatosenzorickou stimulací nebo motorickými pohyby a jejich citlivost na stavy bdělosti, motorické interference nebo farmakologické manipulace, jako jsou anestetika nebo sedativa, nabízí novější možnosti monitorování a diagnostiky mozku. Mohou pomoci při včasné detekci demyelinizace a dalších poruch korové integrity.

Morfologie:

EEG tranzienty jsou izolované vlnové formy nebo komplexy, které jsou odlišitelné od aktivity na pozadí. U normálních jedinců je přítomno několik EEG tranzientů, které jsou benigní a je třeba je odlišit od patologických tranzientů. Identifikace těchto průběhů jako neepileptických vyžaduje školení a zkušenosti. Chybná interpretace neepileptiformních přechodů povede k nadměrné diagnóze epilepsie, zbytečnému prodlužování léčby antiepileptiky a dalším medicínsko-právním důsledkům.

Identifikace neepileptiformních přechodů

Neepileptiformní přechody jsou vlnové formy, které mají epileptiformní vzhled, ale nemají žádný vztah k epileptickým záchvatům. Mohou být ostře konturované a mohou se vyskytovat jako izolované arytmické výbuchy. Vědci pozorovali, že většina běžných neepileptických tranzientů se vyskytuje během ospalosti a lehkého spánku. Popíšeme některé z těchto běžně pozorovaných neepileptiformních přechodných jevů.

1. Vlny lambda: Lambda vlny jsou pozitivní ostré tranzienty vyskytující se v okcipitální oblasti hlavy v bdělém stavu a vyskytují se nejvýrazněji během zrakové explorace a obvykle mizí při zavření očí.

2. Pozitivní okcipitální ostré tranzienty spánku (POSTS): POSTS jsou pozitivní ostré tranzienty připomínající vlny lambda a jsou přítomny přibližně u 50 až 80 % zdravých jedinců během NREM spánku. Nejčastěji jsou pozorovány u dospívajících a mladých dospělých a jsou nejvyšší během počáteční fáze ospalosti na rozdíl od hlubších fází NREM spánku.

3. 6 Hz hrot a vlna (fantomový hrot a vlna): Jedná se o nízko amplitudové, špatně rozeznatelné hroty, které se vyskytují v rámci opakujícího se komplexu hrotu a pomalé vlny. Jsou charakteristické frekvencí 5 až 6 Hz s amplitudou pod 40 mikrovoltů a trváním hrotu kratším než 30 milisekund. Mohou mít buď frontální, nebo okcipitální převahu a běžně se vyskytují u adolescentů a mladých dospělých.

4. 14 & 6Hz pozitivní hroty (ctenoidy): Jedná se o jednostranné, bi-synchronní nebo asynchronní, pravidelné repetice s arciformní morfologií, které jsou soustředěny v zadní temporální oblasti a vyskytují se s širokou distribucí. Často se objevují při ospalosti a lehkém spánku.

5. V průběhu spánku se často objevují v průběhu ospalosti a lehkého spánku. Vrcholové ostré tranzienty (VST): VST se objevují jako monofázické nebo difázické a často trifázické vlny a povrchová negativní ostrá vlna s fázovým obratem ve vrcholu nebo v jeho blízkosti a vyskytují se při ospalosti a NREM spánku. Obvykle trvají 100 milisekund.

6. Komplex K: Jedná se o polyfázické vlny, které trvají déle než 0,5 s, jsou méně ostře konturované a často po nich následují spánková vřetena.

7. Benigní epileptiformní tranzienty spánku (BETS) neboli malé ostré hroty (SSS) nebo benigní sporadické spánkové hroty (BSSS): Jedná se o nízko amplitudové, ostře konturované monofázické nebo difázické tranzienty vyskytující se nejčastěji v N1 a N2 spánku. Nejčastěji se vyskytují u dospělých mezi 30 a 60 lety. Mají amplitudu pod 90 mikrovoltů a trvání delší než 90 milisekund. Nejčastěji se objevuje ve středotemporální oblasti s širokým polem zasahujícím do přilehlé frontální oblasti.

8. Wicketovy vlny (Wicketův rytmus): Jedná se o běžně pozorované EEG tranzienty, které jsou monofázické, ostře konturované se symetrickou vzestupnou a sestupnou fází. Obvykle vznikají z probíhající aktivity na pozadí a nenarušují pozadí. Jsou přítomny při uvolněné bdělosti a usnadněny ospalostí a nejčastěji se vyskytují ve středním věku nebo u starších dospělých

9. Rytmická střednětemporální theta ospalosti (RMTD): Dříve známá jako psychomotorická varianta: RMTD jsou řetězce aktivity theta, které se objevují během přechodu spánku do bdění a jsou soustředěny kolem středotemporální oblasti a mohou se šířit do přední a zadní temporální i zadní parietální oblasti. Mají monomorfní vzorec s ostrým nebo vroubkovaným obrysem, který je velmi charakteristický.

10. Subklinické rytmické elektroencefalografické výboje u dospělých (SREDA): Jedná se o EEG vzorec, který má nejasný klinický význam, ale často je diagnostikován jako epileptiformní vzorec. Nástup tohoto rytmu může být náhlý nebo rozšířený a může se vyvíjet od pomalejšího delta rytmu k rychlejšímu theta rytmu. Obvykle je pozorován během bdění nebo lehkého spánku a někdy může být aktivován hyperventilací. Mohou být rozšířené, ale obvykle mají maximum nad parietální a zadní temporální oblastí a jsou téměř vždy bilaterálně synchronní a symetrické. Mohou trvat od 10 sekund do 5 minut s průměrem 40 až 80 sekund s náhlým nebo postupným odezněním

.