Computergestützte Methoden der Elektroenzephalogramm-Analyse

Zu den wichtigsten Methoden der Computeranalyse von EEGs, die in der Klinik verwendet werden, gehören die Spektralanalyse mithilfe des schnellen Fourier-Transformationsalgorithmus, die Momentanamplitudenabbildung, Spikes und die Bestimmung der dreidimensionalen Lokalisierung des äquivalenten Dipols im Gehirnraum.

Die am häufigsten verwendete Spektralanalyse ermöglicht die Bestimmung der absoluten Leistung in μV ² für jede Frequenz. Das Leistungsspektrumdiagramm für einen bestimmten Zeitraum ist ein zweidimensionales Bild, in dem die EEG-Frequenzen entlang der Abszissenachse und die Leistungen bei den entsprechenden Frequenzen entlang der Ordinatenachse aufgetragen sind. Die spektralen Leistungsdaten des EEG, dargestellt als aufeinanderfolgende Spektren, ergeben ein pseudo-dreidimensionales Diagramm, wobei die Richtung entlang der imaginären Achse in die Tiefe der Abbildung die zeitliche Dynamik der EEG-Veränderungen darstellt. Solche Bilder eignen sich gut, um EEG-Veränderungen bei Bewusstseinsstörungen oder den Einfluss bestimmter Faktoren im Laufe der Zeit zu verfolgen.

Durch die Farbkodierung der Verteilung von Leistungen oder durchschnittlichen Amplituden über die Hauptbereiche auf einem konventionellen Bild des Kopfes oder Gehirns erhält man eine visuelle Darstellung ihrer aktuellen Repräsentation. Es ist hervorzuheben, dass die Mapping-Methode keine neuen Informationen liefert, sondern diese lediglich in einer anderen, visuelleren Form präsentiert.

Die Definition der dreidimensionalen Lokalisierung des äquivalenten Dipols besteht darin, dass mittels mathematischer Modellierung die Position einer virtuellen Potenzialquelle dargestellt wird, die vermutlich eine der beobachteten entsprechende Verteilung elektrischer Felder auf der Gehirnoberfläche erzeugen könnte, wenn wir davon ausgehen, dass diese nicht von Neuronen des Kortex im gesamten Gehirn erzeugt werden, sondern das Ergebnis der passiven Ausbreitung des elektrischen Feldes von einzelnen Quellen sind. In einigen besonderen Fällen stimmen diese berechneten „Äquivalentquellen“ mit realen überein, was es unter bestimmten physikalischen und klinischen Bedingungen ermöglicht, mit dieser Methode die Lokalisierung epileptogener Herde bei Epilepsie zu klären.

Es ist zu beachten, dass computergestützte EEG-Karten die Verteilung elektrischer Felder auf abstrahierten Kopfmodellen darstellen und daher nicht als direkte Bilder wie MRT wahrgenommen werden können. Ihre intelligente Interpretation durch einen EEG-Spezialisten im Kontext des klinischen Bildes und der Daten der Analyse des „Roh“-EEG ist notwendig. Daher sind die computergestützten topografischen Karten, die manchmal dem EEG-Bericht beigefügt sind, für den Neurologen völlig nutzlos und manchmal sogar gefährlich bei seinen eigenen Versuchen, sie direkt zu interpretieren. Gemäß den Empfehlungen der International Federation of EEG and Clinical Neurophysiology Societies sollten alle notwendigen diagnostischen Informationen, die hauptsächlich auf der Grundlage der direkten Analyse des „Roh“-EEG gewonnen werden, vom EEG-Spezialisten in einer für den Kliniker verständlichen Sprache in einem Textbericht präsentiert werden. Es ist nicht akzeptabel, Texte, die von Computerprogrammen einiger Elektroenzephalographen automatisch erstellt werden, als klinischen Elektroenzephalographie-Bericht bereitzustellen.

Um nicht nur Anschauungsmaterial, sondern auch zusätzliche spezifische diagnostische oder prognostische Informationen zu erhalten, ist es notwendig, komplexere Algorithmen für die Erforschung und Computerverarbeitung von EEGs sowie statistische Methoden zur Auswertung von Daten mit einer Reihe entsprechender Kontrollgruppen zu verwenden, die zur Lösung hochspezialisierter Probleme entwickelt wurden und deren Darstellung über den Standardeinsatz von EEGs in einer neurologischen Klinik hinausgeht.

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Allgemeine Muster

Die Aufgaben des EEG in der neurologischen Praxis sind folgende:

1. Bestätigung einer Hirnschädigung,
2. Bestimmung der Art und Lokalisation pathologischer Veränderungen,
3. Einschätzung der Dynamik des Staates.

Deutliche pathologische Aktivität im EEG ist ein zuverlässiger Hinweis auf pathologische Hirnfunktionen. Pathologische Schwankungen stehen im Zusammenhang mit dem aktuellen pathologischen Prozess. Bei Residualerkrankungen können Veränderungen im EEG trotz signifikanter klinischer Defizite fehlen. Ein Hauptaspekt der diagnostischen Nutzung des EEG ist die Lokalisierung des pathologischen Prozesses.

• Diffuse Hirnschäden durch entzündliche Erkrankungen, Kreislauf-, Stoffwechsel- oder toxische Störungen führen zu diffusen Veränderungen im EEG. Sie äußern sich in Polyrhythmie, Desorganisation und diffuser pathologischer Aktivität. Polyrhythmie ist das Fehlen eines regelmäßigen dominanten Rhythmus und das Überwiegen polymorpher Aktivität. Desorganisation des EEG ist das Verschwinden des charakteristischen Gradienten der Amplituden normaler Rhythmen, eine Symmetrieverletzung. Diffuse pathologische Aktivität wird durch Delta-, Theta- und epileptiforme Aktivität repräsentiert. Das Bild der Polyrhythmie beruht auf einer zufälligen Kombination verschiedener Arten normaler und pathologischer Aktivität. Das Hauptmerkmal diffuser Veränderungen ist im Gegensatz zu fokalen Veränderungen das Fehlen konstanter Lokalität und eine stabile Aktivitätsasymmetrie im EEG.
• Schäden oder Funktionsstörungen der Mittellinienstrukturen des Großhirns mit Beteiligung unspezifischer aufsteigender Projektionen äußern sich in bilateral synchronen Ausbrüchen langsamer Wellen oder epileptiformer Aktivität, wobei die Wahrscheinlichkeit des Auftretens und die Schwere langsamer pathologischer bilateral synchroner Aktivität umso größer sind, je höher sich die Läsion entlang der Nervenachse befindet. Daher bleibt das EEG auch bei schweren Schäden der bulbopontinen Strukturen in den meisten Fällen im Normbereich. In einigen Fällen kommt es aufgrund einer Schädigung der unspezifischen synchronisierenden Formatio reticularis auf dieser Ebene zu Desynchronisation und dementsprechend zu EEGs mit geringer Amplitude. Da solche EEGs bei 5-15 % aller gesunden Erwachsenen beobachtet werden, sollten sie als bedingt pathologisch betrachtet werden. Nur bei wenigen Patienten mit Schäden im unteren Hirnstammbereich treten Ausbrüche bilateral synchroner Alpha- oder langsamer Wellen mit hoher Amplitude auf. Bei Schäden im Mittelhirn- und Zwischenhirnbereich sowie in den höher gelegenen Mittellinienstrukturen des Großhirns (Gyrus cinguli, Corpus callosum, orbitaler Kortex) sind im EEG bilateral synchrone Delta- und Theta-Wellen mit hoher Amplitude zu beobachten.
• Bei lateralisierten Läsionen in der Tiefe der Hemisphäre wird aufgrund der weiten Projektion tiefer Strukturen auf weite Hirnareale pathologische Delta- und Theta-Aktivität beobachtet, die entsprechend über die Hemisphäre verteilt ist. Aufgrund des direkten Einflusses des medialen pathologischen Prozesses auf die Mittellinienstrukturen und der Beteiligung symmetrischer Strukturen der gesunden Hemisphäre treten zudem bilateral synchrone langsame Oszillationen auf, deren Amplitude auf der Seite der Läsion dominiert.
• Die oberflächliche Lokalisation der Läsion führt zu einer lokalen Veränderung der elektrischen Aktivität, die auf den Bereich der Neuronen unmittelbar neben dem Zerstörungsherd beschränkt ist. Die Veränderungen äußern sich in einer verlangsamten Aktivität, deren Schweregrad vom Schweregrad der Läsion abhängt. Epileptische Erregung äußert sich in lokaler epileptiformer Aktivität.