Kirjahylly

Kliininen merkitys

EEG:n aaltomuodot voidaan luonnehtia niiden sijainnin, amplitudin, taajuuden, morfologian, jatkuvuuden (rytminen, ajoittainen tai jatkuva), synkronian, symmetrian ja reaktiivisuuden perusteella. Yleisimmin käytetty menetelmä EEG-aaltomuotojen luokittelemiseksi on kuitenkin taajuus, niin paljon, että EEG-aallot on nimetty niiden taajuusalueen perusteella kreikkalaisin numeroin. Yleisimmin tutkittuja aaltomuotoja ovat delta (0,5-4 Hz), theta (4-7 Hz), alfa (8-12 Hz), sigma (12-16 Hz) ja beeta (13-30 Hz). Lisäksi on olemassa muita aaltomuotoja, kuten infrahidas värähtely (ISO) (alle 0,5 Hz) ja korkeataajuinen värähtely (HFO) (yli 30 Hz), jotka eivät kuulu kliinisen EEG:n tavanomaisen kaistanleveyden piiriin, mutta ovat viime aikoina saaneet kliinisen merkityksensä digitaalisen signaalinkäsittelyn myötä.

Taajuus:

Kliinisen EEG:n tavanomaisessa kaistanleveydessä keskitytään 0,5 Hz:n ja 70 Hz:n välillä olevien aaltomuotojen analysointiin. Tämä analyysi tapahtuu käyttämällä EEG-tallenteiden kaistanpäästösuodatusta. Kliiniset neurofysiologit ja tutkijat ovat kuitenkin tutkineet laajempaa EEG:n kaistanleveyttä, ja sen on todettu olevan kliinisesti merkittävä tietyissä olosuhteissa. EEG:n taajuusspektrin alempien (infrahidas) tai ylempien (ultranopea) kaistojen poistaminen rutiininomaisessa EEG:ssä johtaa useiden tärkeiden fysiologisten ja patologisten merkityksellisten aivotoiminnan piirteiden häviämiseen. Täyskaistaisella EEG:llä (FbEEG) tarkastellaan kaikkia fysiologisesti ja kliinisesti merkityksellisiä aaltomuotoja ilman kompromisseja, jotka suosisivat yhtä taajuuskaistaa toisen kustannuksella. EEG-tietojen tallentamista erittäin korkeilla taajuuksilla ei kuitenkaan tehdä rutiininomaisesti kliinisessä käytännössä, koska se edellyttää erikoislaitteita, jotka pystyvät keräämään tietoja korkeammilla näytteenottotaajuuksilla, mikä puolestaan lisää näiden tietojen tallentamiseen tarvittavaa tilaa. FbEEG-tallennuksen perusteella EEG-aaltomuotoja voidaan luonnehtia eri tyyppeihin:-

1. Infrahitaat värähtelyt (ISO) (alle 0,5 Hz): ISOt ovat hallitseva taajuus ennenaikaisilla vastasyntyneillä on niinkin alhainen kuin 0,01-0,1 Hz, ja niitä kutsutaan spontaaniksi aktiivisuuden siirtymiksi (SAT). SAT:t edustavat endogeenisesti ohjattua spontaania aktiivisuutta, joka on ratkaisevan tärkeää hermosolujen yhteyksien muotoutumisessa varhaisessa kypsymättömyysvaiheessa, jossa sensorisella syötteellä on vain vähän tai ei lainkaan merkitystä. Lisäksi ISOs laajalla taajuusalueella (0.02-0.2 Hz) esiintyy myös ei-REM-unen aikana, vaihe synkronoitu korkeamman taajuuden EEG-toiminnan kanssa.

Suurin osa matalataajuisen EEG: n tutkimuksesta on keskittynyt erilaisiin kognitiivisiin tehtäviin ja tiloihin, kuten ehdolliseen stimulaatioon (ehdollinen negatiivinen variaatio, CNV); motoriset liikkeet (Bereitschafts-potentiaali) ja orientoiva paradigma. Näiden hitaiden päänahan tallentamien potentiaalien kesto on jopa useita sekunteja, ja niiden amplitudi on usein vain muutaman mikrovoltin luokkaa, joten niiden tarkka tallentaminen edellyttää FbEEG:tä sekä elektrodeja ja ihoelektrodikontakteja, joilla on aidot DC-ominaisuudet.

Lopulta invasiivisessa/noninvasiivisessa EEG-seurannassa eläinmalleissa ja ihmisillä on todettu, että kouristuskohtauksilla on assosiaatioita, joihin liittyy hyvin hitaitaita EEG-vasteita sekä vaihtelevia matalataajuisia vaihteluita kohtauksen keskipisteessä. Aivan äskettäin ei-invasiiviset ictal DC -rekisteröinnit ovat osoittaneet, että fokaaliset kohtaukset korreloivat pitkien ja suhteellisen suuren amplitudin DC-siirtymien kanssa.

2. Delta (0,5-4 Hz): Delta-rytmi on fysiologisesti nähtävissä syvässä unessa, ja se on näkyvästi havaittavissa etukeskipään alueilla. Patologista delta-rytmiä esiintyy hereillä ollessaan yleistyneessä enkefalopatiassa ja fokaalisissa aivojen toimintahäiriöissä. Aikuisilla esiintyy frontaalista ajoittaista rytmistä delta-aktiivisuutta (FIRDA), kun taas lapsilla esiintyy okcipitaalista ajoittaista rytmistä delta-aktiivisuutta (OIRDA). Temporaalista ajoittaista rytmistä delta-aktiivisuutta (TIRDA) esiintyy usein henkilöillä, joilla on ohimolohkoepilepsia.

3. Theta (4-7 Hz): Tämä on rytmi, jonka saavat aikaan uneliaisuus sekä unen varhaiset vaiheet, kuten N1 ja N2. Se on selvimmin havaittavissa otsa- ja keskipään alueilla, ja se siirtyy hitaasti taaksepäin korvaten alfarytmin varhaisen uneliaisuuden vuoksi. Kohonneet tunnetilat voivat myös lisätä lasten ja nuorten aikuisten frontaalirytmistä theta-rytmiä. Fokaalinen theta-aktiivisuus valveillaolon aikana viittaa fokaaliseen aivojen toimintahäiriöön.

4. Alfa (8-12 Hz): Takapuolen dominoiva alfarytmi on tyypillisesti läsnä normaaleissa valveillaolon EEG-tallenteissa takaraivopään alueella. Se on aikuisen EEG-tallenteen normaalin taustarytmin määräävä piirre. Takimmainen rytmi saavuttaa 8 Hz:n alfa-alueen 3 vuoden iässä, eikä se heikkene terveillä henkilöillä edes yhdeksänteen elinvuosikymmeneen asti. Normaaliväestössä nähdään taustan alfarytmin nopeita variantteja. Taustan alfarytmin hidastumista pidetään merkkinä yleistyneestä aivojen toimintahäiriöstä. Alfarytmin amplitudi vaihtelee eri yksilöillä sekä eri aikoina samalla yksilöllä. Alfarytmin reaktiivisuus on ominaista ja auttaa sen tunnistamisessa. Se on parhaiten havaittavissa silmät suljettuina ja henkisen rentoutumisen aikana, ja sitä heikentää tyypillisesti silmien avaaminen ja henkinen ponnistus. Diffuusissa enkefalopatiassa potilaat voivat kuvata yleistynyttä alfa-aktiivisuutta, joka ei reagoi sisäisiin tai ulkoisiin ärsykkeisiin ja jota kutsutaan nimellä ”alfa-koma”.

Mu-rytmi on toinen alfarytmin tyyppi, joka esiintyy pään keskeisillä alueilla, ja niillä on kaarenomainen morfologia. Tämä rytmi häviää tyypillisesti kontralateraalisten raajojen motorisen toiminnan tai motorisen toiminnan aloittamista koskevan ajattelun myötä. Se on kuitenkin suhteellisen muuttumaton silmien avaamisen yhteydessä. Niitä nähdään usein nuorilla aikuisilla, eivätkä ne ole yhtä yleisiä lapsilla ja vanhuksilla. Vaimentavia tekijöitä ovat muun muassa väsymys, somatosensorinen stimulaatio ja mentaalinen aritmetiikka. Ne ovat melko epäsymmetrisiä ja asynkronisia molemmin puolin.

5. Sigma-aallot: Tämä aktiivisuus näkyy fysiologisesti N2-unessa ja sitä kutsutaan unikierteiksi tai sigma-aalloiksi. Ne voivat olla hitaita (12-14 Hz) tai nopeita (14-16 Hz), ja ne näkyvät selvimmin pään etu- ja keskiosissa. Patologista spindlerytmiä voidaan nähdä yleistyneessä enkefalopatiassa, ja se tunnetaan nimellä ”spindle coma.”

6. Beta (13-30Hz): Beetarytmi on tavallisimmin havaittava rytmi normaaleilla aikuisilla ja lapsilla. Se on selvimmin havaittavissa otsa- ja keskipään alueilla ja vaimenee taaksepäin mentäessä. Beeta-aktiivisuuden amplitudi on yleensä 10-20 mikrovolttia, joka harvoin kasvaa yli 30 mikrovolttia. Sen amplitudi kasvaa usein uneliaisuuden, N1-unen aikana ja vähenee sen jälkeen N2 & N3-unen aikana. Useimmat rauhoittavat lääkkeet, kuten barbituraatit, kloraalihydraatti ja bentsodiatsepiinit, lisäävät yksilöiden beeta-aktiivisuuden amplitudia ja määrää. Fokaalista, alueellista tai hemisfääristä beeta-aktiivisuuden vaimenemista voi esiintyä kortikaalisen vamman, epämuodostumien, subduraalisten, epiduraalisten tai subgaleaalisten nestekertymien yhteydessä.

7. Korkeataajuiset värähtelyt (High-Frequency Oscillations, HFO) (yli 30 Hz): Nämä luokitellaan edelleen gammoihin (30-80Hz); aaltoiluihin (80-200Hz) & nopeisiin aaltoiluihin (200 t o500Hz). Gammarytmi on liitetty eri alueita integroivaan aistihavaintoon. HFO:ta on tutkittu maailmanlaajuisesti laajasti erityisesti epilepsian yhteydessä. Epilepsiapesäkkeiden tiedetään synnyttävän hyvin korkeataajuisen toiminnan jaksoja. Epileptisestä hippokampuksesta (eläin- ja ihmismalleissa) tehdyissä kallonsisäisissä syvyysrekisteröinneissä on havaittu ultranopeita taajuuspurkauksia (fast ripples), jotka todennäköisesti korreloivat aivokudoksen paikallisen epileptogeenisuuden kanssa. Toisaalta epilepsian leikkausta edeltävän arvioinnin aikana tehdyt subduraaliset tallenteet ovat osoittaneet, että suhteellisen matalammalla taajuusalueella (60-100 Hz) esiintyvät aktiivisuuspurkaukset voivat niin ikään osoittaa epilepsiakeskuksen sijainnin. On näyttöä siitä, että interiktaaliset HFO:t ovat mahdollisia ihmisen epileptogeenisen aivokudoksen biomarkkereita.

Ultranopea EEG-aktiivisuus korreloi kognitiivisten tilojen ja tapahtumiin liittyvien potentiaalien kanssa. Gammarytmien merkitys monissa erilaisissa kognitiivisissa toiminnoissa on todettu hyvin. Aivorungon herätepotentiaalit (Brain stem evoked potentials, BERA) on vakiintunut ja rutiininomaisesti mitattu ultranopeiden EEG-signaalien luokka. On raportoitu somatosensoriseen stimulaatioon tai motorisiin liikkeisiin liittyvistä HFO:ista (yli 200 Hz), ja niiden herkkyys tarkkaavaisuustiloille, motorisille häiriöille tai farmakologisille manipulaatioille, kuten nukutusaineille tai rauhoittaville lääkkeille, tarjoaa uusia vaihtoehtoja aivojen seurantaan ja diagnostiikkaan. Ne voivat auttaa demyelinaation ja muiden kortikaalisen eheyden häiriöiden varhaisessa havaitsemisessa.

Morfologia:

EEG-transientit ovat yksittäisiä aaltomuotoja tai komplekseja, jotka ovat erotettavissa tausta-aktiivisuudesta. Normaaleilla henkilöillä esiintyy useita EEG-transientteja, jotka ovat hyvänlaatuisia ja jotka on erotettava patologisista transienteista. Näiden aaltomuotojen tunnistaminen ei-epileptisiksi vaatii koulutusta ja kokemusta. Ei-epileptiformisten transienttien virheellinen tulkinta johtaa epilepsian ylidiagnostiikkaan, tarpeettomasti pitkittyneisiin epilepsialääkehoitoihin ja muihin lääketieteellis-juridisiin seurauksiin.

Ei-epileptiformisten transienttien tunnistaminen

Ei-epileptiformiset transientit ovat aaltomuodostelmia, jotka näyttävät epileptiformisilta, mutta joilla ei ole mitään tekemistä epileptisten kohtausten kanssa. Ne voivat olla teräväpiirteisiä ja esiintyä yksittäisinä rytmipurkauksina. Tutkijat ovat havainneet, että useimmat yleiset ei-epileptiset transientit esiintyvät uneliaisuuden ja kevyen unen aikana. Kuvaamme joitakin näistä yleisesti havaituista ei-epileptisistä transienteista.

1. Lambda-aallot: Lambda-aallot ovat positiivisia teräviä transientteja, joita esiintyy takaraivopään alueella valveillaolotilassa, ja ne esiintyvät selvimmin visuaalisen eksploraation aikana ja häviävät yleensä silmien sulkeutuessa.

2. Positiiviset takaraivopään terävät transientit unessa (POSTS): POSTS ovat positiivisia teräviä transientteja, jotka muistuttavat lambda-aaltoja, ja niitä esiintyy noin 50-80 prosentilla terveistä henkilöistä NREM-unen aikana. Niitä havaitaan yleisimmin nuorilla ja nuorilla aikuisilla, ja ne ovat suurimmillaan unen alkuvaiheessa toisin kuin NREM-unen syvemmissä vaiheissa.

3. 6 Hz:n piikki ja aalto (phantom piikki ja aalto): Nämä ovat matalaamplitudisia, huonosti erottuvia piikkejä, jotka esiintyvät toistuvan piikin ja hitaan aallon kompleksin sisällä. Niille on tyypillistä 5-6 Hz, amplitudit ovat alle 40 mikrovolttia ja piikin kesto lyhyempi kuin 30 millisekuntia. Niillä voi olla joko frontaalinen tai okcipitaalinen dominanssi, ja niitä nähdään yleisesti nuorilla ja nuorilla aikuisilla.

4. 14 & 6 Hz:n positiiviset piikit (Ctenoidit): Nämä ovat yksipuolisia, bi-synkronisia tai asynkronisia, säännöllisiä toistoja, joilla on kaarimainen morfologia, jotka keskittyvät posterioriselle temporaalialueelle ja esiintyvät laajasti jakautuneina. Niitä esiintyy usein uneliaisuuden ja kevyen unen aikana.

5. Vertex Sharp Transients (VST): VST:t esiintyvät mono- tai difaasisina ja usein trifaasisina aaltoina ja pintanegatiivisina terävinä aaltoina, joiden vaihe kääntyy kärkipisteessä tai sen lähellä, ja niitä esiintyy uneliaisuuden ja NREM-unen aikana. Niiden kesto on tyypillisesti 100 millisekuntia.

6. K-kompleksi: Nämä ovat polyfaattisia aaltoja, jotka ovat kestoltaan pidempiä kuin 0,5 sekuntia, vähemmän teräväpiirteisiä ja joita seuraa usein unikierteitä.

7. Unen hyvänlaatuiset epileptiformiset transientit (Benign Epileptiform Transients of Sleep, BETS) tai Pienet terävät piikit (Small Sharp Spikes, SSS) tai hyvänlaatuiset satunnaiset unihuiput (Benign Sporadic Sleep Spike, RSP): Nämä ovat matalaamplitudisia, teräväpiirteisiä monophasisia tai difaasisia transientteja, joita esiintyy useimmiten N1- ja N2-unessa. Esiintyy todennäköisimmin 30-60-vuotiailla aikuisilla. Sen amplitudi on alle 90 mikrovolttia ja kesto yli 90 millisekuntia. Sen nähdään esiintyvän yleisimmin mid-temporaalisella alueella, ja sen laaja kenttä ulottuu viereiselle frontaalialueelle.

8. Wicket-aallot (Wicket-rytmi): Nämä ovat yleisesti nähtyjä EEG-transientteja, jotka ovat monophasisia, teräväpiirteisiä ja joissa on symmetrinen nouseva ja laskeva vaihe. Ne syntyvät tyypillisesti käynnissä olevasta taustatoiminnasta eivätkä häiritse taustaa. Sitä esiintyy rennossa valveillaolossa ja sitä helpottaa uneliaisuus, ja sitä esiintyy yleisimmin keski-ikäisillä tai vanhemmilla aikuisilla

9. Rhythmic Mid-temporal Theta of Drowsiness (RMTD): Tunnettiin aiemmin nimellä psykomotorinen muunnos: RMTD:t ovat theta-aktiivisuuden ratoja, jotka näkyvät unen ja heräämisen siirtymisen aikana ja keskittyvät keskellä temporaalista aluetta ja voivat levitä etu- ja taka- temporaalisille sekä takimmaisille parietaalisille alueille. Niillä on monomorfinen kuvio, jossa on terävä tai lovinen ääriviiva, joka on hyvin tyypillinen.

10. Aikuisten subkliiniset rytmiset sähköenkefalografiset purkaukset (SREDA): Tämä on EEG-kuvio, jonka kliininen merkitys on epäselvä, mutta joka usein diagnosoidaan epileptiformisena kuviona. Tämän rytmin alkaminen voi olla äkillistä tai laajalle levinnyttä, ja se voi kehittyä hitaammasta delta-rytmistä nopeampaan theta-rytmiin. Se havaitaan yleensä valveillaolon tai kevyen unen aikana, ja joskus se voi aktivoitua hyperventilaation seurauksena. Rytmit voivat olla laajalle levinneitä, mutta yleensä ne ovat suurimmillaan parietaalisilla ja posteriorisilla temporaalialueilla, ja ne ovat lähes aina molemminpuolisesti synkronisia ja symmetrisiä. Ne voivat kestää 10 sekunnista 5 minuuttiin, mutta keskimäärin 40-80 sekuntia, ja ne häviävät joko äkillisesti tai asteittain.