Počítačové metody analýzy elektroencefalogramu

Mezi hlavní metody počítačové analýzy EEG používané v klinické praxi patří spektrální analýza s využitím algoritmu rychlé Fourierovy transformace, mapování okamžité amplitudy, spikes a stanovení trojrozměrné lokalizace ekvivalentního dipólu v mozkovém prostoru.

Nejčastěji se používá spektrální analýza. Tato metoda umožňuje určit absolutní výkon vyjádřený v μV² ^pro každou frekvenci. Diagram výkonového spektra pro danou epochu je dvourozměrný obraz, ve kterém jsou EEG frekvence vyneseny podél osy x a výkony na odpovídajících frekvencích podél osy ordinát. Spektrální výkonová data EEG prezentovaná jako po sobě jdoucí spektra poskytují pseudo-trojrozměrný graf, kde směr podél imaginární osy do hloubky obrázku představuje časovou dynamiku změn EEG. Takové snímky jsou vhodné pro sledování změn EEG v případech poruch vědomí nebo vlivu určitých faktorů v čase.

Barevným kódováním rozložení výkonů nebo průměrných amplitud v hlavních rozsazích na konvenčním snímku hlavy nebo mozku se získá vizuální reprezentace jejich lokální reprezentace. Je třeba zdůraznit, že metoda mapování neposkytuje nové informace, ale pouze je prezentuje v jiné, vizuálnější formě.

Definice trojrozměrné lokalizace ekvivalentního dipólu spočívá v tom, že pomocí matematického modelování je znázorněna poloha virtuálního zdroje potenciálu, který by pravděpodobně mohl vytvořit rozložení elektrických polí na povrchu mozku odpovídající pozorovanému, pokud předpokládáme, že nejsou generovány neurony kůry v celém mozku, ale jsou výsledkem pasivního šíření elektrického pole z jednotlivých zdrojů. V některých konkrétních případech se tyto vypočítané „ekvivalentní zdroje“ shodují se skutečnými, což umožňuje za určitých fyzikálních a klinických podmínek použít tuto metodu k objasnění lokalizace epileptogenních ložisek u epilepsie.

Je třeba mít na paměti, že počítačové EEG mapy zobrazují rozložení elektrických polí na abstraktních modelech hlavy, a proto je nelze vnímat jako přímé obrazy, jako je tomu u magnetické rezonance (MRI). Jejich inteligentní interpretace EEG specialistou v kontextu klinického obrazu a dat analýzy „surového“ EEG je nezbytná. Proto jsou počítačové topografické mapy, které jsou někdy připojeny k EEG zprávě, pro neurologa zcela zbytečné a někdy dokonce nebezpečné při jeho vlastních pokusech o jejich přímou interpretaci. Podle doporučení Mezinárodní federace společností pro EEG a klinickou neurofyziologii by všechny potřebné diagnostické informace získané především na základě přímé analýzy „surového“ EEG měly být EEG specialistou prezentovány v jazyce srozumitelném pro lékaře v textové zprávě. Je nepřijatelné poskytovat texty, které jsou automaticky formulovány počítačovými programy některých elektroencefalografů, jako klinickou elektroencefalografickou zprávu.

Pro získání nejen ilustrativního materiálu, ale i dalších specifických diagnostických či prognostických informací je nutné využít složitější algoritmy pro výzkum a počítačové zpracování EEG, statistické metody pro vyhodnocování dat se sadou odpovídajících kontrolních skupin, vyvinuté k řešení vysoce specializovaných problémů, jejichž prezentace přesahuje standardní využití EEG v neurologické klinice.

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

Obecné vzorce

Úkoly EEG v neurologické praxi jsou následující:

1. potvrzení poškození mozku,
2. stanovení povahy a lokalizace patologických změn,
3. posouzení dynamiky státu.

Zjevná patologická aktivita na EEG je spolehlivým důkazem patologického fungování mozku. Patologické fluktuace jsou spojeny s probíhajícím patologickým procesem. U reziduálních poruch mohou změny na EEG chybět, a to i přes významný klinický deficit. Jedním z hlavních aspektů diagnostického využití EEG je určení lokalizace patologického procesu.

• Difúzní poškození mozku způsobené zánětlivým onemocněním, oběhovými, metabolickými a toxickými poruchami vede k difúzním změnám v EEG. Projevují se polyrytmií, dezorganizací a difúzní patologickou aktivitou. Polyrytmie je absence pravidelného dominantního rytmu a převaha polymorfní aktivity. Dizorganizace EEG je vymizení charakteristického gradientu amplitud normálních rytmů, porušení symetrie. Difúzní patologická aktivita je reprezentována delta, theta a epileptiformní aktivitou. Obraz polyrytmie je způsoben náhodnou kombinací různých typů normální a patologické aktivity. Hlavním znakem difúzních změn, na rozdíl od fokálních, je absence konstantní lokálnosti a stabilní asymetrie aktivity v EEG.
• Poškození nebo dysfunkce středových struktur mozku zahrnující nespecifické ascendentní projekce se projevuje bilaterálně synchronními záblesky pomalých vln nebo epileptiformní aktivitou, přičemž pravděpodobnost výskytu a závažnost pomalé patologické bilaterálně synchronní aktivity je vyšší, čím výše se léze nachází podél nervové osy. I při těžkém poškození bulbopontinních struktur tedy EEG ve většině případů zůstává v normálních mezích. V některých případech dochází k desynchronizaci a v důsledku toho k EEG s nízkou amplitudou v důsledku poškození nespecifické synchronizující retikulární formace na této úrovni. Vzhledem k tomu, že takové EEG jsou pozorovány u 5–15 % zdravých dospělých, měly by být považovány za podmíněně patologické. Pouze malý počet pacientů s poškozením na nižší úrovni mozkového kmene vykazuje záblesky bilaterálně synchronních alfa nebo pomalých vln s vysokou amplitudou. V případě poškození na mesencefalické a diencefalické úrovni, jakož i výše položených struktur střední čáry mozku: gyrus cingularis, corpus callosum, orbitální kůra, na EEG jsou pozorovány bilaterálně synchronní vlny delta a theta s vysokou amplitudou.
• U lateralizovaných lézí v hloubce hemisféry je v důsledku široké projekce hlubokých struktur na rozsáhlé oblasti mozku pozorována patologická delta a theta aktivita, která je odpovídajícím způsobem rozložena po celé hemisféře. V důsledku přímého vlivu mediálního patologického procesu na struktury ve střední čáře a postižení symetrických struktur zdravé hemisféry se objevují i bilaterálně synchronní pomalé oscilace, které převažují amplitudou na straně léze.
• Povrchová lokalizace léze způsobuje lokální změnu elektrické aktivity, omezenou na zónu neuronů bezprostředně sousedících s ložiskem destrukce. Změny se projevují pomalou aktivitou, jejíž závažnost závisí na závažnosti léze. Epileptické excitování se projevuje lokální epileptiformní aktivitou.