Sähköenkefalogrammianalyysin tietokoneistetut menetelmät

Klinikalla käytetyt EEG:n tietokonepohjaisen analyysin päämenetelmät ovat spektrianalyysi nopean Fourier-muunnosalgoritmin avulla, hetkellinen amplitudikartoitus, piikit ja vastaavan dipolin kolmiulotteisen lokalisaation määritys aivotilassa.

Spektrianalyysi on yleisimmin käytetty menetelmä. Tämän menetelmän avulla voidaan määrittää kunkin taajuuden absoluuttinen teho, joka ilmaistaan μV ^2:na. Tietyn epookin tehospektrikaavio on kaksiulotteinen kuva, jossa EEG-taajuudet on piirretty abskissa-akselille ja vastaavien taajuuksien tehot ordinaatta-akselille. Peräkkäisinä spektreinä esitetyt EEG:n spektraaliset tehotiedot muodostavat pseudokolmiulotteisen kuvaajan, jossa imaginääriakselin suunta kuvan syvyyteen edustaa EEG:n muutosten aikadynamiikkaa. Tällaiset kuvat ovat käteviä EEG-muutosten seuraamiseen tajunnan häiriöiden yhteydessä tai tiettyjen tekijöiden vaikutuksen seurannassa ajan kuluessa.

Värikoodaamalla tehojen tai keskimääräisten amplitudien jakautuminen pääalueille tavanomaisessa pään tai aivojen kuvassa saadaan visuaalinen esitys niiden paikallisesta esityksestä. On korostettava, että kartoitusmenetelmä ei anna uutta tietoa, vaan ainoastaan esittää sen erilaisessa, visuaalisemmassa muodossa.

Ekvivalenttidipolin kolmiulotteisen lokalisaation määritelmä on, että matemaattista mallinnusta käyttäen kuvataan virtuaalisen potentiaalilähteen sijainti, joka voisi oletettavasti luoda havaittua sähkökenttien jakauman aivojen pinnalle, jos oletetaan, että niitä eivät synny aivokuoren neuronit koko aivoissa, vaan ne ovat seurausta sähkökentän passiivisesta etenemisestä yksittäisistä lähteistä. Joissakin erityistapauksissa nämä lasketut "ekvivalenttilähteet" osuvat yhteen todellisten lähteiden kanssa, mikä mahdollistaa tietyissä fyysisissä ja kliinisissä olosuhteissa tämän menetelmän käytön epileptogeenisten fokusten lokalisoinnin selvittämiseksi epilepsiaa sairastavilla.

On pidettävä mielessä, että tietokoneella tehdyt EEG-kartat näyttävät sähkökenttien jakautumisen abstrakteilla pään malleilla, eikä niitä siksi voida havaita suorina kuvina, kuten magneettikuvauksessa. EEG-asiantuntijan on tulkittava niitä älykkäästi kliinisen kuvan ja "raa'an" EEG:n analyysitietojen kontekstissa. Siksi EEG-raporttiin joskus liitetyt tietokoneella tehdyt topografiset kartat ovat neurologille täysin hyödyttömiä ja joskus jopa vaarallisia hänen omissa yrityksissään tulkita niitä suoraan. Kansainvälisen EEG- ja kliinisen neurofysiologian yhdistysten liiton suositusten mukaan EEG-asiantuntijan tulisi esittää kaikki tarvittavat diagnostiset tiedot, jotka on saatu pääasiassa "raa'an" EEG:n suoran analyysin perusteella, kliinikon ymmärtämällä kielellä tekstimuodossa. Ei ole hyväksyttävää esittää kliinisenä EEG-raporttina tekstejä, jotka joidenkin EEG-laitteiden tietokoneohjelmat ovat automaattisesti muodostaneet.

Havainnollistavan materiaalin lisäksi myös lisäspesifisen diagnostisen tai prognostisen tiedon saamiseksi on käytettävä monimutkaisempia algoritmeja EEG:n tutkimukseen ja tietokonekäsittelyyn, tilastollisia menetelmiä tietojen arvioimiseksi vastaavien kontrolliryhmien joukolla, jotka on kehitetty ratkaisemaan erittäin erikoistuneita ongelmia, joiden esitys ylittää EEG:n tavanomaisen käytön neurologisessa klinikassa.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Yleiset mallit

EEG:n tehtävät neurologisessa käytännössä ovat seuraavat:

1. aivovaurion vahvistus,
2. patologisten muutosten luonteen ja lokalisoinnin määrittäminen,
3. valtion dynamiikan arviointi.

Selvä patologinen aktiivisuus EEG:ssä on luotettava todiste patologisesta aivotoiminnasta. Patologiset vaihtelut liittyvät meneillään olevaan patologiseen prosessiin. Jäännöshäiriöissä muutoksia EEG:ssä ei välttämättä ole, vaikka kliininen haitta olisi merkittävä. Yksi EEG:n diagnostisen käytön tärkeimmistä näkökohdista on patologisen prosessin lokalisoinnin määrittäminen.

• Tulehduksellisen sairauden, verenkierto-, aineenvaihdunta- ja toksisten häiriöiden aiheuttama diffuusi aivovaurio johtaa diffuuseihin muutoksiin EEG:ssä. Ne ilmenevät polyrytmiana, epäjärjestyksenä ja diffuusina patologisena aktiivisuutena. Polyrytmia on säännöllisen dominoivan rytmin puuttuminen ja polymorfisen aktiivisuuden vallitsevuus. EEG:n epäjärjestyksenä on normaalien rytmien amplitudien ominaisgradientin katoaminen, symmetrian rikkoutuminen. Diffuusia patologista aktiivisuutta edustavat delta-, theta- ja epileptiforminen aktiivisuus. Polyrytmian kuva johtuu erilaisten normaalin ja patologisen aktiivisuuden tyyppien satunnaisesta yhdistelmästä. Diffuusien muutosten pääasiallinen merkki, toisin kuin fokaaliset muutokset, on jatkuvan lokaalisuuden ja vakaan aktiivisuuden epäsymmetrian puuttuminen EEG:ssä.
• Aivojen keskiviivan rakenteiden vauriot tai toimintahäiriöt, joihin liittyy epäspesifisiä nousevia projektioita, ilmenevät molemminpuolisesti synkronisten hitaiden aaltojen tai epileptiformisen aktiivisuuden purskeina. Hitaan patologisen molemminpuolisesti synkronisen aktiivisuuden esiintymistodennäköisyys ja vakavuus ovat sitä suurempia, mitä korkeammalle vaurio sijaitsee hermostoakselilla. Näin ollen, vaikka bulbopontiinirakenteet olisivat vakavasti vaurioituneet, EEG pysyy useimmissa tapauksissa normaalirajoissa. Joissakin tapauksissa desynkronointi ja vastaavasti matala-amplitudinen EEG johtuvat epäspesifisen synkronoivan retikulaarisen muodostuman vaurioista tällä tasolla. Koska tällaisia EEG:itä havaitaan 5–15 %:lla terveistä aikuisista, niitä tulisi pitää ehdollisesti patologisina. Vain pienellä osalla potilaista, joilla on vaurioita alemman aivorungon tasolla, esiintyy molemminpuolisesti synkronisia, korkea-amplitudisia alfa- tai hitaita aaltoja. Jos vaurioita on keskiaivojen ja väliaivojen tasolla sekä korkeammalla sijaitsevissa aivojen keskiviivan rakenteissa, EEG:ssä havaitaan pihtikampelan, aivokurkiaisen, silmäkuopan kuoren sekä molemminpuolisesti synkronisia suuren amplitudin delta- ja theta-aaltoja.
• Syväaivopuoliskolla sijaitsevissa lateralisoituneissa leesioissa, syvien rakenteiden laajan ulottumisen vuoksi aivojen laajoille alueille, havaitaan patologista delta- ja theeta-aktiivisuutta, joka jakautuu vastaavasti koko aivopuoliskolle. Mediaalisen patologisen prosessin suoran vaikutuksen vuoksi keskiviivan rakenteisiin ja terveen aivopuoliskon symmetristen rakenteiden osallistumisen vuoksi esiintyy myös molemminpuolisesti synkronisia hitaita värähtelyjä, jotka ovat amplitudiltaan vallitsevia leesion puolella.
• Vaurion pinnallinen sijainti aiheuttaa paikallisen muutoksen sähköisessä aktiivisuudessa, joka rajoittuu tuhoutumiskohdan välittömässä vieressä olevien hermosolujen vyöhykkeeseen. Muutokset ilmenevät hitaana aktiivisuutena, jonka vakavuus riippuu vaurion vakavuudesta. Epileptinen heräte ilmenee paikallisena epileptiformisena aktiivisuutena.