Електроенцефалографија

Електроенцефалографија (ЕЕГ) је снимак електричних таласа које карактерише одређени ритам. Приликом анализе ЕЕГ-а, пажња се обраћа на базални ритам, симетрију електричне активности мозга, спајк активност и одговор на функционалне тестове. Дијагноза се поставља узимајући у обзир клиничку слику. Први људски ЕЕГ забележио је немачки психијатар Ханс Бергер 1929. године.

Електроенцефалографија је метода проучавања мозга снимањем разлике у електричним потенцијалима који настају током његових виталних функција. Електроде за снимање се постављају у одређене области главе тако да су сви главни делови мозга представљени на снимку. Добијени снимак - електроенцефалограм (ЕЕГ) - је укупна електрична активност много милиона неурона, представљена углавном потенцијалима дендрита и тела нервних ћелија: ексцитаторним и инхибиторним постсинаптичким потенцијалима и делимично акционим потенцијалима тела неурона и аксона. Дакле, ЕЕГ одражава функционалну активност мозга. Присуство правилног ритма на ЕЕГ-у указује на то да неурони синхронизују своју активност. Нормално, ову синхронизацију одређује углавном ритмичка активност пејсмејкера (пејсмејкера) неспецифичних језгара таламуса и њихових таламокортикалних пројекција.

Пошто је ниво функционалне активности одређен неспецифичним медијалним структурама (ретикуларна формација можданог стабла и предњег мозга), ти исти системи одређују ритам, изглед, општу организацију и динамику ЕЕГ-а. Симетрична и дифузна организација веза неспецифичних медијалних структура са кортексом одређује билатералну симетрију и релативну хомогеност ЕЕГ-а за цео мозак.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Сврха електроенцефалографије

Главна сврха коришћења електроенцефалографије у клиничкој психијатрији је идентификација или искључивање знакова органског оштећења мозга (епилепсија, тумори и повреде мозга, цереброваскуларни и метаболички поремећаји, неуродегенеративне болести) ради диференцијалне дијагнозе и разјашњења природе клиничких симптома. У биолошкој психијатрији, ЕЕГ се широко користи за објективну процену функционалног стања одређених структура и система мозга, за проучавање неурофизиолошких механизама менталних поремећаја, као и ефеката психотропних лекова.

Индикације за електроенцефалографију

• Диференцијална дијагностика неуроинфекција са волуметријским лезијама централног нервног система.
• Процена тежине оштећења ЦНС-а код неуроинфекција и инфективних енцефалопатија.
• Разјашњење локализације патолошког процеса код енцефалитиса.

Припрема за електроенцефалографску студију

Пре прегледа, пацијент треба да се уздржи од пијења напитака који садрже кофеин, узимања лекова за спавање и седатива. 24-48 сати пре електроенцефалографије (ЕЕГ), пацијент престаје да узима антиконвулзиве, транквилизаторе, барбитурате и друге седативе.

Техника истраживања електроенцефалографије

Пре прегледа, пацијент се информише о ЕЕГ методи и њеној безболности, јер емоционално стање значајно утиче на резултате студије. ЕЕГ се изводи ујутру пре јела у лежећем положају или полулежећи на столици у опуштеном стању.

Електроде на кожи главе се постављају у складу са међународном шемом.

Прво, са затвореним очима пацијента, снима се позадински (базални) ЕЕГ, затим се снимак прави на позадини различитих функционалних тестова (активација - отварање очију, фотостимулација и хипервентилација). Фотостимулација се спроводи помоћу стробоскопског извора светлости који трепери фреквенцијом од 1-25 у секунди. Током теста хипервентилације, од пацијента се тражи да брзо и дубоко дише 3 минута. Функционални тестови могу открити патолошку активност која се не детектује у другој ситуацији (укључујући и фокус нападне активности) и изазвати напад код пацијента, што је могуће чак и након студије, па је потребно обратити посебну пажњу на пацијента код кога се детектују одређени облици патолошке активности.

Положај електрода

Да би се проценило функционално стање главних сензорних, моторних и асоцијативних зона мождане коре и њихових субкортикалних пројекција помоћу ЕЕГ-а, на скалп се поставља значајан број електрода (обично од 16 до 21).

Да би се обезбедила могућност поређења ЕЕГ-а код различитих пацијената, електроде се постављају према стандардном међународном систему 10-20%. У овом случају, мост носа, потиљачна избочина и спољашњи слушни канали служе као референтне тачке за постављање електрода. Дужина уздужног полукруга између моста носа и потиљачне избочине, као и попречни полукруг између спољашњих слушних канала подељени су у односу 10%, 20%, 20%, 20%, 20%, 10%. Електроде се постављају на пресецима меридијана повучених кроз ове тачке. Фронтално-поларне електроде (Fр 1, Fрz и Fр2) се постављају најближе челу (на растојању од 10% од моста носа), а затим (након 20% дужине полукруга) - фронталне (FЗ, Fz и F4) и предње темпоралне (F7 и F8). затим - централне (C3, Cz и C4) и темпоралне (T3 и T4), па - паријеталне (P3, Pz и P4), задње темпоралне (T5 и T6) и окципиталне (01, Oz и 02) електроде, респективно.

Непарни бројеви означавају електроде које се налазе на левој хемисфери, парни бројеви означавају електроде које се налазе на десној хемисфери, а z индекс означава електроде које се налазе дуж средње линије. Референтне електроде на ушним ресицама означене су као А1 и А2, а на мамиларним наставцима као М1 и М2.

Типично, електроде за ЕЕГ снимање су метални дискови са контактном шипком и пластичним кућиштем (мостне електроде) или конкавне „чаше“ пречника око 1 цм са посебним премазом сребрног хлорида (Ag-AgCI) како би се спречила њихова поларизација.

Да би се смањио отпор између електроде и коже пацијента, на диск електроде се постављају специјални тампони натопљени раствором NaCl (1-5%). Чашичасте електроде су напуњене проводљивим гелом. Коса испод електрода се раздвоји, а кожа се одмасти алкохолом. Електроде се причвршћују за главу помоћу кациге направљене од гумених трака или специјалних лепкова и повезане су са улазним уређајем електроенцефалографа помоћу танких флексибилних жица.

Тренутно су развијене специјалне кациге-капе од еластичне тканине, код којих су електроде монтиране по систему 10-20%, а жице из њих у облику танког вишежилног кабла су повезане са електроенцефалографом помоћу вишеконтактног конектора, што поједностављује и убрзава процес постављања електрода.

Регистрација електричне активности мозга

Амплитуда ЕЕГ потенцијала нормално не прелази 100 μV, стога опрема за снимање ЕЕГ-а укључује снажна појачала, као и филтере за пропусни опсег и одбијајући филтер за изоловање осцилација можданих биопотенцијала мале амплитуде на позадини различитих физичких и физиолошких сметњи - артефаката. Поред тога, електроенцефалографске инсталације садрже уређаје за фото- и фоностимулацију (ређе за видео- и електричну стимулацију), који се користе у проучавању такозване „евоциране активности“ мозга (евоцирани потенцијали), а савремени ЕЕГ комплекси укључују и рачунарска средства за анализу и визуелни графички приказ (топографско мапирање) различитих ЕЕГ параметара, као и видео системе за праћење пацијента.

Функционално оптерећење

У многим случајевима, функционална оптерећења се користе за идентификацију скривених поремећаја мождане активности.

Врсте функционалних оптерећења:

• ритмичка фотостимулација са различитим фреквенцијама светлосних бљескова (укључујући и оне синхронизоване са ЕЕГ таласима);
• фоностимулација (тонови, кликови);
• хипервентилација;
• недостатак сна;
• континуирано снимање ЕЕГ-а и других физиолошких параметара током спавања (полисомнографија) или током целог дана (ЕЕГ мониторинг);
• ЕЕГ снимање током извођења различитих перцептивно-когнитивних задатака;
• фармаколошка испитивања.

Контраиндикације за електроенцефалографију

• Кршење виталних функција.
• Конвулзивно стање.
• Психомоторна агитација.

[ 5 ], [ 6 ]

Тумачење резултата електроенцефалографије

Главни ритмови који се идентификују на ЕЕГ-у укључују α, β, δ, θ-ритмове.

• α-Ритам - главни кортикални ритам ЕЕГ-мировања (са фреквенцијом од 8-12 Hz) се снима када је пацијент будан и са затвореним очима. Најизраженији је у окципитално-паријеталним областима, има правилан карактер и нестаје у присуству аферентних стимулуса.
• β-ритам (13-30 Hz) је обично повезан са анксиозношћу, депресијом, употребом седатива и најбоље се снима преко фронталне регије.
• θ-ритам са фреквенцијом од 4-7 Hz и амплитудом од 25-35 μV је нормална компонента ЕЕГ-а одраслих и доминира у детињству. Код одраслих се θ-осцилације нормално бележе у стању природног сна.
• δ-ритам са фреквенцијом од 0,5-3 Hz и различите амплитуде се нормално бележи у стању природног сна, у будности се налази само са малом амплитудом и у малим количинама (не више од 15%) са присуством α-ритма у 50%. δ-осцилације које прелазе амплитуду од 40 μV и заузимају више од 15% укупног времена сматрају се патолошким. Појава 5-ритма првенствено указује на знаке кршења функционалног стања мозга. Код пацијената са интракранијалним лезијама, на ЕЕГ-у се детектују спори таласи над одговарајућим подручјем. Развој енцефалопатије (хепатичне) изазива промене на ЕЕГ-у, чија је тежина пропорционална степену оштећења свести, у облику генерализоване дифузне електричне активности спорих таласа. Екстремни израз патолошке електричне активности мозга је одсуство било каквих осцилација (праволинијски), што указује на мождану смрт. Уколико се открије мождана смрт, треба бити спреман да пружи моралну подршку рођацима пацијента.

Визуелна анализа ЕЕГ-а

Информативни параметри за процену функционалног стања мозга, како у визуелној тако и у компјутерској анализи ЕЕГ-а, укључују амплитудно-фреквентне и просторне карактеристике биоелектричне активности мозга.

Индикатори визуелне анализе ЕЕГ-а:

• амплитуда;
• просечна фреквенција;
• индекс - време које заузима одређени ритам (у %);
• степен генерализације главних ритмичких и фазних компоненти ЕЕГ-а;
• локализација фокуса - највећи израз у амплитуди и индексу главних ритмичких и фазних компоненти ЕЕГ-а.

Алфа ритам

Под стандардним условима снимања (стање непокретне, мирне будности са затвореним очима), ЕЕГ здраве особе је скуп ритмичких компоненти које се разликују по фреквенцији, амплитуди, кортикалној топографији и функционалној реактивности.

Главна компонента ЕЕГ-а под стандардним условима је α-ритам [регуларна ритмичка активност са квазисинусоидним таласима фреквенције од 8-13 Hz и карактеристичним амплитудским модулацијама (α-вретена)], максимално заступљен у задњим (окципиталним и паријеталним) одводима. Супресија α-ритма се јавља отварањем и покретима очију, визуелном стимулацијом и оријентационом реакцијом.

У α-фреквентном опсегу (8-13 Hz) разликује се још неколико врста α-сличне ритмичке активности, које се детектују ређе од окципиталног α-ритма.

• μ-Ритам (роландски, централни, аркуатни ритам) је сензомоторни аналог окципиталног α-ритма, који се снима углавном у централним одводима (изнад централног или роландског сулкуса). Понекад има специфичан аркуатни таласни облик. Супресија ритма се јавља тактилном и проприоцептивном стимулацијом, као и стварним или замишљеним покретом.
• κ-ритам (Кенедијеви таласи) се снима у темпоралним одводима. Јавља се у ситуацији високе визуелне пажње са супресијом окципиталног α-ритма.

Остали ритмови. Постоје и θ- (4-8 Hz), σ- (0,5-4 Hz), β- (изнад 14 Hz) и γ- (изнад 40 Hz) ритмови, као и низ других ритмичких и апериодичних (фазних) ЕЕГ компоненти.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Фактори који утичу на резултат

Током процеса регистрације, бележе се тренуци моторичке активности пацијента, јер се то одражава на ЕЕГ-у и може бити узрок његовог нетачног тумачења.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Електроенцефалограм у менталној патологији

Одступања ЕЕГ-а од норме код менталних поремећаја, по правилу, немају изражену нозолошку специфичност (са изузетком епилепсије ) и најчешће се своде на неколико главних типова.

Главне врсте ЕЕГ промена код менталних поремећаја: успоравање и десинхронизација ЕЕГ-а, спљоштење и поремећај нормалне просторне структуре ЕЕГ-а, појава „патолошких“ таласних облика.

• Успоравање ЕЕГ-а - смањење фреквенције и/или супресија α-ритма и повећан садржај θ- и σ-активности (на пример, код деменције старијих особа, у подручјима са оштећеном церебралном циркулацијом или код тумора мозга).
• Десинхронизација ЕЕГ-а се манифестује као супресија α-ритма и повећање садржаја β-активности (на пример, код арахноидитиса, повећаног интракранијалног притиска, мигрене, цереброваскуларних поремећаја: церебралне атеросклерозе, стенозе церебралних артерија).
• ЕЕГ „спљоштење“ обухвата општу супресију ЕЕГ амплитуде и смањен садржај високофреквентне активности [на пример, код атрофичних процеса, са ширењем субарахноидних простора (спољашњи хидроцефалус), преко површински лоцираног тумора мозга или у подручју субдуралног хематома].
• Поремећај нормалне просторне структуре ЕЕГ-а. На пример, груба интерхемисферична асиметрија ЕЕГ-а код локалних кортикалних тумора; изглађивање интерзонских разлика у ЕЕГ-у због супресије окципиталног α-ритма код анксиозних поремећаја или са генерализацијом α-фреквентне активности због скоро једнаке експресије α- и μ-ритмова, што се често детектује код депресије; померање фокуса β-активности са предњих на задње одводе код вертебробазиларне инсуфицијенције.
• Појава „патолошких“ таласних облика (првенствено оштрих таласа, врхова, комплекса високе амплитуде [на пример, врх-талас код епилепсије)! Понекад таква „епилептиформна“ ЕЕГ активност изостане у конвенционалним површинским одводима, али се може снимити са назофарингеалне електроде, која се убацује кроз нос до базе лобање. Омогућава идентификацију дубоке епилептичке активности.

Треба напоменути да се наведене карактеристике промена визуелно одређених и квантитативних карактеристика ЕЕГ-а код различитих неуропсихијатријских болести углавном односе на κ-позадински ЕЕГ снимљен под стандардним условима регистрације ЕЕГ-а. Ова врста ЕЕГ прегледа је могућа за већину пацијената.

Тумачење ЕЕГ абнормалности се обично даје у смислу смањеног функционалног стања мождане коре, дефицита кортикалне инхибиције, повећане ексцитабилности структура можданог стабла, иритације кортикално-можданог стабла, присуства ЕЕГ знакова смањеног прага нападаја са назнаком (ако је могуће) локализације ових абнормалности или извора патолошке активности (у кортикалним областима и/или у субкортикалним језгрима (дубоки предњи мозак, лимбички, диенцефални или доње структуре можданог стабла)).

Ово тумачење се заснива углавном на подацима о ЕЕГ променама у циклусу спавања и буђења, на одразу у ЕЕГ слици утврђених локалних органских лезија мозга и поремећаја церебралног крвотока у неуролошкој и неурохируршкој клиници, на резултатима бројних неурофизиолошких и психофизиолошких студија (укључујући податке о вези ЕЕГ-а са нивоом будности и пажње, са дејством стресних фактора, са хипоксијом итд.) и на опсежном емпиријском искуству у клиничкој електроенцефалографији.

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ]

Компликације

Приликом спровођења функционалних тестова може доћи до нападаја, који мора бити забележен и морате бити спремни да пружите прву помоћ пацијенту.

Употреба различитих функционалних тестова свакако повећава информативност ЕЕГ прегледа, али повећава време потребно за снимање и анализу ЕЕГ-а, доводи до замора пацијента, а може бити повезана и са ризиком од изазивања нападаја (на пример, хипервентилацијом или ритмичком фотостимулацијом). У том смислу, није увек могуће користити ове методе код пацијената са епилепсијом, старијих особа или мале деце.

[ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ]

Алтернативне методе

[ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ]

Спектрална анализа

Главна метода аутоматске рачунарске анализе ЕЕГ-а је спектрална анализа заснована на Фуријеовој трансформацији - представљању нативног ЕЕГ обрасца као скупа синусоидних осцилација које се разликују по фреквенцији и амплитуди.

Главни излазни параметри спектралне анализе:

• просечна амплитуда;
• просечне и модалне (најчешће јављајуће) фреквенције ЕЕГ ритмова;
• спектрална снага ЕЕГ ритмова (интегрални индикатор који одговара површини испод ЕЕГ криве и зависи и од амплитуде и од индекса одговарајућег ритма).

Спектрална анализа ЕЕГ-а се обично врши на кратким (2-4 секунде) фрагментима снимка (епохама анализе). Усредњавање ЕЕГ спектра снаге током неколико десетина појединачних епоха са израчунавањем статистичког параметра (спектралне густине) даје представу о најкарактеристичнијем ЕЕГ обрасцу за датог пацијента.

Поређењем спектра снаге (или спектралне густине; у различитим одводима, добија се индекс кохерентности ЕЕГ-а, који одражава сличност осцилација биопотенцијала у различитим областима мождане коре. Овај индекс има одређену дијагностичку вредност. Дакле, повећана кохерентност у α-фреквентном опсегу (посебно код ЕЕГ десинхронизације) се детектује уз активно заједничко учешће одговарајућих области мождане коре у активности која се обавља. Напротив, повећана кохерентност у 5-ритмичном опсегу одражава смањено функционално стање мозга (на пример, код површински лоцираних тумора).

Периодометријска анализа

Мање се користи периодометријска анализа (периодична анализа, или амплитудско-интервална анализа), када се мере периоди између карактеристичних тачака ЕЕГ таласа (врхови таласа или пресеци нулте линије) и амплитуде врхова таласа (пикови).

Периодична анализа ЕЕГ-а нам омогућава да одредимо просечне и екстремне вредности амплитуде ЕЕГ таласа, просечне периоде таласа и њихову дисперзију, и прецизно (збиром свих периода таласа у датом фреквентном опсегу) измеримо индекс ЕЕГ ритмова.

У поређењу са Фуријеовом анализом, анализа периода ЕЕГ-а је отпорнија на сметње, јер њени резултати у много мањој мери зависе од доприноса појединачних артефаката велике амплитуде (на пример, сметње од покрета пацијента). Међутим, користи се ређе од спектралне анализе, посебно зато што нису развијени стандардни критеријуми за прагове детекције врхова ЕЕГ таласа.

Друге нелинеарне методе ЕЕГ анализе

Описане су и друге нелинеарне методе ЕЕГ анализе, засноване, на пример, на израчунавању вероватноће појаве узастопних ЕЕГ таласа који припадају различитим фреквентним опсезима, или на одређивању временских односа између неких карактеристичних ЕЕГ фрагмената |ЕЕГ образаца (на пример, α-ритамских вретена)| у различитим одводима. Иако су експерименталне студије показале информативност резултата оваквих врста ЕЕГ анализе у односу на дијагнозу неких функционалних стања мозга, ове методе се практично не користе у дијагностичкој пракси.

Квантитативна електроенцефалографија омогућава прецизније него визуелна анализа ЕЕГ-а да се одреди локализација жаришта патолошке активности код епилепсије и различитих неуролошких и васкуларних поремећаја, да се идентификују повреде амплитудно-фреквентних карактеристика и просторне организације ЕЕГ-а, код бројних менталних поремећаја, да се квантитативно процени ефекат терапије (укључујући психофармакотерапију) на функционално стање мозга, као и да се спроведе аутоматска дијагностика неких поремећаја и/или функционалних стања здраве особе упоређивањем индивидуалног ЕЕГ-а са базама података нормативних ЕЕГ података (старосна норма, различите врсте патологије итд.). Све ове предности омогућавају значајно смањење времена за припрему закључка на основу резултата ЕЕГ прегледа, повећавају вероватноћу идентификовања ЕЕГ одступања од норме.

Резултати квантитативне ЕЕГ анализе могу се пружити и у дигиталном облику (као табеле за накнадну статистичку анализу) и као визуелна „мапа“ у боји која се лако може упоредити са резултатима ЦТ-а, магнетне резонанце (МРИ) и позитронске емисионе томографије (ПЕТ), као и са локалним проценама церебралног протока крви и подацима неуропсихолошког тестирања. На овај начин се могу директно упоредити структурни и функционални поремећаји мождане активности.

Важан корак у развоју квантитативног ЕЕГ-а био је креирање софтвера за одређивање интрацеребралне локализације еквивалентних диполних извора ЕЕГ компоненти највеће амплитуде (на пример, епилептиформне активности). Најновије достигнуће у овој области је развој програма који комбинују МРИ и ЕЕГ мапе мозга пацијента, узимајући у обзир индивидуални облик лобање и топографију можданих структура.

Приликом тумачења резултата визуелне анализе или ЕЕГ мапирања, потребно је узети у обзир промене амплитудно-фреквентних параметара и просторне организације ЕЕГ-а повезане са узрастом (како еволутивне тако и инволутивне), као и промене ЕЕГ-а на позадини узимања лекова, које се природно јављају код пацијената у вези са лечењем. Из тог разлога, ЕЕГ снимање се обично врши пре почетка или након привременог прекида лечења.

Полисомнографија

Електрофизиолошка студија спавања, или полисомнографија, једна је од области квантитативног ЕЕГ-а.

Циљ методе је објективна процена трајања и квалитета ноћног сна, идентификација поремећаја структуре сна [посебно трајања и латентног периода различитих фаза спавања, посебно фазе брзог покрета очију], кардиоваскуларних (поремећаји срчаног ритма и проводљивости) и респираторних (апнеја) поремећаја током спавања.

Методологија истраживања

Физиолошки параметри сна (ноћ или дан):

• ЕЕГ у једном или два одвода (најчешће Ц3 или Ц4);
• подаци електроокулограма;
• подаци електромиограма;
• учесталост и дубина дисања;
• општа моторичка активност пацијента.

Сви ови индикатори су неопходни за идентификацију фаза спавања према општеприхваћеним стандардним критеријумима. Фазе спавања са спорим таласима одређују се присуством вретена за спавање и σ-активности у ЕЕГ-у, а фаза спавања са брзим покретима очију одређује се десинхронизацијом ЕЕГ-а, појавом брзих покрета очију и дубоким смањењем мишићног тонуса.

Поред тога, често се снимају електрокардиограм (ЕКГ), крвни притисак, температура коже и засићеност крви кисеоником (помоћу фотооксигемометра за ухо). Сви ови индикатори нам омогућавају да проценимо вегетативне поремећаје током спавања.

Тумачење резултата

Скраћивање латенције фазе сна са брзим покретима очију (мање од 70 минута) и рано (у 4-5 сати ујутру) буђење су утврђени биолошки знаци депресивних и маничних стања. У том смислу, полисомиографија омогућава разликовање депресије и депресивне псеудодеменције код старијих пацијената. Поред тога, ова метода објективно открива несаницу, нарколепсију, сомнамбулизам, као и ноћне море, нападе панике, апнеју и епилептичке нападе који се јављају током спавања.