Počítačové metódy analýzy elektroencefalogramu

Medzi hlavné metódy počítačovej analýzy EEG používané v klinike patrí spektrálna analýza s využitím algoritmu rýchlej Fourierovej transformácie, mapovanie okamžitej amplitúdy, hroty a určenie trojrozmernej lokalizácie ekvivalentného dipólu v mozgovom priestore.

Najčastejšie sa používa spektrálna analýza. Táto metóda umožňuje určiť absolútny výkon vyjadrený v μV ² pre každú frekvenciu. Diagram výkonového spektra pre danú epochu je dvojrozmerný obraz, v ktorom sú frekvencie EEG vynesené pozdĺž osi x a výkony na zodpovedajúcich frekvenciách sú vynesené pozdĺž osi ordinát. Údaje o spektrálnom výkone EEG prezentované ako po sebe nasledujúce spektrá poskytujú pseudo-trojrozmerný graf, kde smer pozdĺž imaginárnej osi do hĺbky obrázku predstavuje časovú dynamiku zmien v EEG. Takéto snímky sú vhodné na sledovanie zmien EEG v prípadoch porúch vedomia alebo vplyvu určitých faktorov v priebehu času.

Farebným kódovaním rozloženia výkonov alebo priemerných amplitúd v hlavných rozsahoch na konvenčnom obraze hlavy alebo mozgu sa získa vizuálna reprezentácia ich lokálnej reprezentácie. Treba zdôrazniť, že metóda mapovania neposkytuje nové informácie, ale iba ich prezentuje v inej, vizuálnejšej forme.

Definícia trojrozmernej lokalizácie ekvivalentného dipólu spočíva v tom, že pomocou matematického modelovania sa zobrazuje umiestnenie virtuálneho zdroja potenciálu, ktorý by pravdepodobne mohol vytvoriť rozloženie elektrických polí na povrchu mozgu zodpovedajúce pozorovanému, ak predpokladáme, že nie sú generované neurónmi kôry v celom mozgu, ale sú výsledkom pasívneho šírenia elektrického poľa z jednotlivých zdrojov. V niektorých konkrétnych prípadoch sa tieto vypočítané „ekvivalentné zdroje“ zhodujú so skutočnými, čo umožňuje za určitých fyzikálnych a klinických podmienok použiť túto metódu na objasnenie lokalizácie epileptogénnych ložísk pri epilepsii.

Treba mať na pamäti, že počítačové EEG mapy zobrazujú rozloženie elektrických polí na abstraktných modeloch hlavy, a preto ich nemožno vnímať ako priame obrazy, ako je to pri magnetickej rezonancii. Ich inteligentná interpretácia EEG špecialistom v kontexte klinického obrazu a údajov z analýzy „surového“ EEG je nevyhnutná. Preto sú počítačové topografické mapy, ktoré sú niekedy priložené k EEG správe, pre neurológa úplne zbytočné a niekedy dokonca nebezpečné pri jeho vlastných pokusoch o ich priamu interpretáciu. Podľa odporúčaní Medzinárodnej federácie spoločností EEG a klinickej neurofyziológie by všetky potrebné diagnostické informácie získané najmä na základe priamej analýzy „surového“ EEG mal EEG špecialista prezentovať v jazyku zrozumiteľnom pre lekára v textovej správe. Je neprijateľné poskytovať texty, ktoré sú automaticky formulované počítačovými programami niektorých elektroencefalografov, ako klinickú elektroencefalografickú správu.

Na získanie nielen ilustratívneho materiálu, ale aj ďalších špecifických diagnostických alebo prognostických informácií je potrebné použiť zložitejšie algoritmy pre výskum a počítačové spracovanie EEG, štatistické metódy na vyhodnocovanie údajov so súborom zodpovedajúcich kontrolných skupín, vyvinuté na riešenie vysoko špecializovaných problémov, ktorých prezentácia presahuje štandardné použitie EEG v neurologickej klinike.

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

Všeobecné vzorce

Úlohy EEG v neurologickej praxi sú nasledovné:

1. potvrdenie poškodenia mozgu,
2. určenie povahy a lokalizácie patologických zmien,
3. posúdenie dynamiky štátu.

Zjavná patologická aktivita na EEG je spoľahlivým dôkazom patologického fungovania mozgu. Patologické fluktuácie sú spojené s prebiehajúcim patologickým procesom. Pri reziduálnych poruchách môžu zmeny na EEG chýbať, a to aj napriek významnému klinickému deficitu. Jedným z hlavných aspektov diagnostického využitia EEG je určenie lokalizácie patologického procesu.

• Difúzne poškodenie mozgu spôsobené zápalovým ochorením, obehovými, metabolickými a toxickými poruchami vedie k difúznym zmenám v EEG. Prejavujú sa polyrytmiou, dezorganizáciou a difúznou patologickou aktivitou. Polyrytmia je absencia pravidelného dominantného rytmu a prevaha polymorfnej aktivity. Dezorganizácia EEG je vymiznutie charakteristického gradientu amplitúd normálnych rytmov, porušenie symetrie. Difúzna patologická aktivita je reprezentovaná delta, theta, epileptiformnou aktivitou. Obraz polyrytmie je spôsobený náhodnou kombináciou rôznych typov normálnej a patologickej aktivity. Hlavným znakom difúznych zmien, na rozdiel od fokálnych, je absencia konštantnej lokality a stabilná asymetria aktivity v EEG.
• Poškodenie alebo dysfunkcia stredových štruktúr mozgu s nešpecifickými ascendentnými projekciami sa prejavuje bilaterálne synchrónnymi zábleskami pomalých vĺn alebo epileptiformnou aktivitou, pričom pravdepodobnosť výskytu a závažnosť pomalej patologickej bilaterálne synchrónnej aktivity je väčšia, čím vyššie sa lézia nachádza pozdĺž nervovej osi. Aj pri ťažkom poškodení bulbopontínnych štruktúr teda EEG vo väčšine prípadov zostáva v normálnych medziach. V niektorých prípadoch dochádza k desynchronizácii a následne k EEG s nízkou amplitúdou v dôsledku poškodenia nešpecifickej synchronizujúcej retikulárnej formácie na tejto úrovni. Keďže takéto EEG sa pozorujú u 5 – 15 % zdravých dospelých, mali by sa považovať za podmienečne patologické. Len malý počet pacientov s poškodením na nižšej úrovni mozgového kmeňa vykazuje záblesky bilaterálne synchrónnych alfa vĺn s vysokou amplitúdou alebo pomalých vĺn. V prípade poškodenia na mezencefalickej a diencefalickej úrovni, ako aj vyššie položených štruktúr stredovej čiary mozgu: gyrus cingularis, corpus callosum, orbitálna kôra, na EEG sa pozorujú bilaterálne synchrónne vlny s vysokou amplitúdou delta a theta.
• V lateralizovaných léziách v hĺbke hemisféry sa v dôsledku širokej projekcie hlbokých štruktúr na rozsiahle oblasti mozgu pozoruje patologická delta a theta aktivita, ktorá je zodpovedajúcim spôsobom rozložená po celej hemisfére. V dôsledku priameho vplyvu mediálneho patologického procesu na štruktúry stredovej čiary a postihnutia symetrických štruktúr zdravej hemisféry sa objavujú aj bilaterálne synchrónne pomalé oscilácie, ktoré majú prevahu v amplitúde na strane lézie.
• Povrchová lokalizácia lézie spôsobuje lokálnu zmenu elektrickej aktivity, obmedzenú na zónu neurónov bezprostredne susediacich s ložiskom deštrukcie. Zmeny sa prejavujú pomalou aktivitou, ktorej závažnosť závisí od závažnosti lézie. Epileptická excitácia sa prejavuje lokálnou epileptiformnou aktivitou.