Računalne metode za analizu elektroencefalograma

Glavne metode računalne analize EEG-a koje se koriste u klinici uključuju spektralnu analizu korištenjem algoritma brze Fourierove transformacije, mapiranje trenutačne amplitude, šiljke i određivanje trodimenzionalne lokalizacije ekvivalentnog dipola u moždanom prostoru.

Najčešće se koristi spektralna analiza. Ova metoda omogućuje određivanje apsolutne snage izražene u μV ² za svaku frekvenciju. Dijagram spektra snage za danu epohu je dvodimenzionalna slika, na kojoj su EEG frekvencije ucrtane duž apscise, a snage na odgovarajućim frekvencijama duž ordinate. Podaci o spektralnoj snazi EEG-a prikazani kao uzastopni spektri daju pseudo-trodimenzionalni graf, gdje smjer duž imaginarne osi u dubinu slike predstavlja vremensku dinamiku promjena u EEG-u. Takve slike su prikladne za praćenje EEG promjena u slučajevima poremećaja svijesti ili utjecaja određenih čimbenika tijekom vremena.

Kodiranjem raspodjele snaga ili prosječnih amplituda bojama po glavnim rasponima na konvencionalnoj slici glave ili mozga dobiva se vizualni prikaz njihove topikalne reprezentacije. Treba naglasiti da metoda mapiranja ne pruža nove informacije, već ih samo prikazuje u drugačijem, vizualnijem obliku.

Definicija trodimenzionalne lokalizacije ekvivalentnog dipola jest da se matematičkim modeliranjem prikazuje lokacija virtualnog izvora potencijala, koji bi vjerojatno mogao stvoriti raspodjelu električnih polja na površini mozga koja odgovara promatranoj, ako pretpostavimo da ih ne generiraju neuroni korteksa kroz mozak, već su rezultat pasivnog širenja električnog polja iz pojedinačnih izvora. U nekim posebnim slučajevima, ovi izračunati "ekvivalentni izvori" podudaraju se sa stvarnim, što omogućuje, pod određenim fizičkim i kliničkim uvjetima, korištenje ove metode za razjašnjenje lokalizacije epileptogenih žarišta kod epilepsije.

Treba imati na umu da računalne EEG karte prikazuju raspodjelu električnih polja na apstrahiranim modelima glave i stoga se ne mogu percipirati kao izravne slike, poput magnetske rezonancije. Njihova inteligentna interpretacija od strane EEG specijalista u kontekstu kliničke slike i podataka analize "sirovog" EEG-a je neophodna. Stoga su računalne topografske karte koje se ponekad prilažu EEG izvješću potpuno beskorisne za neurologa, a ponekad čak i opasne u njegovim vlastitim pokušajima da ih izravno interpretira. Prema preporukama Međunarodne federacije EEG i kliničkih neurofizioloških društava, sve potrebne dijagnostičke informacije dobivene uglavnom na temelju izravne analize "sirovog" EEG-a EEG specijalist treba predstaviti na jeziku razumljivom kliničaru u tekstualnom izvješću. Neprihvatljivo je davati tekstove koje automatski formuliraju računalni programi nekih elektroencefalografa kao kliničko elektroencefalografsko izvješće.

Za dobivanje ne samo ilustrativnog materijala, već i dodatnih specifičnih dijagnostičkih ili prognostičkih informacija, potrebno je koristiti složenije algoritme za istraživanje i računalnu obradu EEG-a, statističke metode za procjenu podataka s nizom odgovarajućih kontrolnih skupina, razvijene za rješavanje visoko specijaliziranih problema, čija prezentacija nadilazi standardnu upotrebu EEG-a u neurološkoj klinici.

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

Opći obrasci

Zadaci EEG-a u neurološkoj praksi su sljedeći:

1. potvrda oštećenja mozga,
2. određivanje prirode i lokalizacije patoloških promjena,
3. procjena dinamike stanja.

Očita patološka aktivnost na EEG-u pouzdan je dokaz patološkog funkcioniranja mozga. Patološke fluktuacije povezane su s trenutnim patološkim procesom. Kod rezidualnih poremećaja, promjene na EEG-u mogu biti odsutne, unatoč značajnom kliničkom deficitu. Jedan od glavnih aspekata dijagnostičke upotrebe EEG-a je određivanje lokalizacije patološkog procesa.

• Difuzno oštećenje mozga uzrokovano upalnom bolešću, cirkulatornim, metaboličkim, toksičnim poremećajima dovodi do difuznih promjena u EEG-u. Manifestiraju se poliritmijom, dezorganizacijom i difuznom patološkom aktivnošću. Poliritmija je odsutnost pravilnog dominantnog ritma i prevalencija polimorfne aktivnosti. Dezorganizacija EEG-a je nestanak karakterističnog gradijenta amplituda normalnih ritmova, kršenje simetrije. Difuzna patološka aktivnost predstavljena je delta, theta, epileptiformnom aktivnošću. Slika poliritmije posljedica je slučajne kombinacije različitih vrsta normalne i patološke aktivnosti. Glavni znak difuznih promjena, za razliku od fokalnih, je odsutnost konstantne lokalnosti i stabilne asimetrije aktivnosti u EEG-u.
• Oštećenje ili disfunkcija središnjih struktura velikog mozga koje uključuju nespecifične ascendentne projekcije manifestiraju se bilateralno sinkronim izljevima sporih valova ili epileptiformne aktivnosti, pri čemu je vjerojatnost pojave i težina spore patološke bilateralno sinkrone aktivnosti veća što se lezija nalazi više duž neuronske osi. Dakle, čak i uz teško oštećenje bulbopontinih struktura, EEG u većini slučajeva ostaje unutar normalnih granica. U nekim slučajevima, desinkronizacija i, sukladno tome, EEG niske amplitude nastaju zbog oštećenja nespecifične sinkronizirajuće retikularne formacije na ovoj razini. Budući da se takvi EEG-ovi opažaju kod 5-15% zdravih odraslih osoba, treba ih smatrati uvjetno patološkima. Samo mali broj pacijenata s oštećenjem na nižoj razini moždanog debla pokazuje izljeve bilateralno sinkronih alfa ili sporih valova visoke amplitude. U slučaju oštećenja na mezencefaličnoj i diencefaličnoj razini, kao i više ležeće srednjelinijske strukture velikog mozga: cingularni girus, corpus callosum, orbitalni korteks, na EEG-u se opažaju bilateralno sinkroni delta i theta valovi visoke amplitude.
• U lateraliziranim lezijama u dubini hemisfere, zbog široke projekcije dubokih struktura na prostrana područja mozga, opaža se patološka delta i theta aktivnost koja je sukladno tome raspoređena po hemisferi. Zbog izravnog utjecaja medijalnog patološkog procesa na strukture u srednjoj liniji i zahvaćenosti simetričnih struktura zdrave hemisfere, pojavljuju se i bilateralno sinkrone spore oscilacije koje su po amplitudi predominantne na strani lezije.
• Površinski položaj lezije uzrokuje lokalnu promjenu električne aktivnosti, ograničenu na zonu neurona neposredno uz žarište oštećenja. Promjene se manifestiraju usporenom aktivnošću, čija težina ovisi o težini lezije. Epileptička ekscitacija manifestira se lokalnom epileptiformnom aktivnošću.