注目キーワード

脳波の基本 EEG: Electroencephalogram

脳波は私の苦手な分野です(いつか得意と自信を持っていえる日は来るのだろうか・・・)。ここ最近は出来るだけ積極的に脳波を読んで訓練を積む努力をしていますが、まだまだ自信がありません。前にホームページのアンケートをさせていただいた際に「脳波」の希望が非常に多かったため、まずは基本的な内容から少しずつ記載していきます。いかんせん量が膨大なので少しずつupdateしていければと思います(まだまだ言葉ばかりで具体的な波形を示せておらずわかりにくくてすみません)。

解剖と電極の対応関係:10-20法

・鼻根部と後頭結節の中点、また左右耳介前点の中点をCz(vertex)と設定する(zはzeroを意味している)。
・鼻根部と後頭結節の間、また左右耳介前点の間を10%-20%-20%-20%-20%-10%で分割して電極を配置する方法(10%と20%なので10-20法と表現)。
奇数が左、偶数が右を表している。下図がその配置(頭側から見た状態)。
・前側頭部(anterior-temporal)は側頭部(T)だが、電極はFである点がまぎらわしく注意。同部位は側頭葉内側の活動を特に反映するとされており重要。

導出方法・モンタージュ

1:単極誘導法:MP (monopolar) *基準電極導出法
・耳朶を基準電極(左A1、右A2)にしてそれぞれの電極との電位差を測定する方法。
・利点:情報量が多く、全般性の活動のスクリーニングに優れる。
・欠点:耳朶の活性化の判断が難しい

2:双極誘導法:BP(bipolar)
・2点間の電位差を測定する方法。縦つなぎと横つなぎの方法があります。
「縦つなぎ」(通称:「ダブルバナナ」)の場合:Fp1-F3-C3-P3-O1は”parasaggital chain”、Fp1-F7-T3-T5-O1は”temporal chain”と表現します。
・利点:位相逆転(phase reversal)による焦点の同定が可能。
*施設によってルーチンの表示をMPにする施設、BPにする施設どちらもあると思います。私はスクリーニングをMPで、局在を確認する場合などにBPで確認という方法をとっています。

3:平均基準誘導法:AV(average referential montage)
・全電極の平均値を引いた値が表示される方法。
・利点:局所性の把握
・欠点:全般性の活動はマスクされてしまう(このためスクリーニングには不向き)

■設定(特にデジタル脳波計での)

感度:縦1マスの電位で通常は10μV/mmに設定
HF(high cut filter):高周波数フィルターの役割 *私は普段60Hzに設定する場合が多いです(これ未満にはしないようにと教わりました)
TC(time constant:時定数):低周波フィルターの役割 通常:0.3秒TCを下げると遅い徐波が不明瞭になっていきます。*私はTCは基本的にいじらないように教育を受けてきました。
REF:基準電極の選び方(上記の単極誘導や双極誘導など)

■基本的な周波数

δ(デルタ)波:0.5~4Hz未満 徐波(slow wave)
θ(シータ)波:4~8Hz未満 徐波(slow wave)
α(アルファ)波:8~13Hz未満
β(ベータ)波:13Hz以上  速波(fast wave)

*参考:私の脳波つまずきポイント
私が脳波を初めて勉強したときによく理解できなかったのが「どれを1つの波と取ればよいのか?」という点でした。アトラスに掲載されている脳波はきれいな脳波で確かに周波数に迷うことはないですが、実際の脳波は抵抗や筋電図混入などが完全にゼロにはならないためやや「きたない」脳波になります。このため「どれが有意な波で、どこで周波数を取ればよいのか?」がわからなかったことが最初の問題点だったと思います。ただこれは何度も脳波をながめながら大まかな波の形をつかむ訓練を積むしかないと思います。

背景活動/後頭部優位律動 PDR: posterior dominant rhythm

・周波数:α帯域、周波数の変動が1Hz以内
・振幅
・連続性:持続性がありwaxing and waningを認める
・分布:後頭葉に限局している
・反応性:開眼によるα-attenuation
・左右差:周波数と振幅で左右差がない

いずれかが障害される場合は組織化(organization)が不良と表現する

賦活脳波

1:光刺激 PS: photic stimulation
・正常反応:光駆動(反応) photic driving (response) 部位:後頭部
・突発活動(photo-paroxysmal response: PPR):特発性全般てんかんで誘発されることがある

2:過呼吸 HV:hyperventilation
・方法:1分間に20-30回の速さで、3-4分間連続して過呼吸を行わせる方法
・”build up”:徐波出現、振幅増大(10才以下では正常、年齢挙がると異常に近づく)
1分以上経過してもbuild upが持続している場合は異常と判断

睡眠脳波

・睡眠Stage1-4に分類する。
・通常の脳波検査で睡眠Stage3まで深くなることはない。

POSTS: Positive occipital sharp transient of sleep 睡眠後頭部一過性陽性鋭波
・睡眠Stage~1
・波形:陽性鋭波、burst状に出現する場合もある
・分布:両側後頭部

VST: vertex sharp transients 頭蓋頂鋭一過性波
・睡眠Stage1(-2)
・波形:高振幅鋭波(周波数:3-10Hz、振幅:100-300μV)
・常同性:個人内で変動することが多い
・最大点:C3,4

Spindle 紡錘波
・睡眠Stage2
・波形:周波数14Hz
・分布:全般性、左右対称
・最大点:中心部、頭頂部

発作間欠期のてんかん性波形に関して

1:形態的な特徴
・周囲の背景活動から周波数や振幅が逸脱している
・典型的なspikeは後続徐波(Slow after-wave)を伴う
・波形は左右非対称(立ち上がりが急峻で、下りがなだらかになる場合が多い)
*まとめたものが下図になります。

*これらを満たさない場合は典型的な”spike”とはならず、正常亜型の鋭一過性波(sharp transients: STs)と表現することもあります。この場合は臨床と合わせての解釈になります。

2:分布について

ある焦点があり、そこから周囲の電極へ波及していく(振幅は焦点から距離が離れるにつれて緩やかに減衰する)のがてんかん性の活動です(下図左)。アーチファクトの場合はこのような電気活動の中心と周囲への波及というパターンをとりません(下図右)。これを理解するためには脳波の電極がそれぞれどの解剖部位と対応しているのかの理解が必要です。

3:波形の分類

極波(spike): <70msec *多極波(polyspike)
鋭波(sharp wave): 70-200msec *spikeとsharp waveに病的意義の差はないとされている
極徐波複合(Spike and wave complex: SWC)

*参考:spikeのイメージ
・多くの初学者は「spike」=「発作」と勘違いしてしまっていますが(昔の私もそう思っていました)、実際にはspikeが単独である場合は「発作間欠期の脳波」を意味しています。
・これは教科書の例えでは、spikeは火の粉で全体が燃え上がっている訳ではなく(間欠期)、それが燃え広がると発作波になると記載があり分かりやすいです。
・私はspikeは心電図でのPVC(心室性期外収縮)の様なイメージを持っています。つまり、PVCそれだけが単独でポツポツとでていても致死的な心室性不整脈ではないけれど(=間欠期)、PVCがなんらかのきっかけで続いてしまうと心室頻拍や心室細動などの致死的な心室性不整脈になってしまう(=発作)ということです。

発作脳波

実際にどれが「発作脳波」でどれが「発作間欠期脳波」というのは完全に白黒つけられるものではなく、連続的な関係性にあるという概念“ictal-interictal continuum”で現在は捉えられています(下図参照)。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: image-18.png

NCSEでのチャプターと同じ内容ですが、ここではACNS(American Clinical Neurophysiology Society)の提唱している“Standardized Critical Care EEG Terminology 2012”より引用します(J Clin Neurophysiol 2013;30: 1 – 27 *注意点:2021年にこれらは改訂され一部変わりました。まだUpdateしきれておらず申し訳ございません J Clin Neurophysiol 2021;38: 1 – 29)。

ここでは順番にまずMain term1(分布)、そしてMain term2(波形の分類)、最後にModifiers(修飾)をつけることで波形の分類を行います。

Main term1(分布)
G:generalized 両側性で同期しており左右対称性(部位は例えばFpのみなど限局していてもGeneralizedに含める)
L:lateralized 片側性・両側性で同期しているが左右非対称性
BI:bilateral independent 非同期の独立した2つの片側性
Mf:multifocal 多焦点性

Main term2(波形の分類)
PDs:periodic discharges(周期性発射):比較的一定の波形間隔をもって継続するもの
RDA:rhythmic delta activity:4Hz以下の波形が波形間隔がなく一定に繰り返される
SW:spike and wave or sharp and wave(棘徐波)

(具体例1:PDs)

(具体例2:RDA)

(具体例3:SW)

Modifier:修飾
周波数
出現頻度 Continuous≧90%, Abundant 50-89%, Frequent 10-49%, Occasional 1-9%, Rare<1%
鋭さ Spiky<70msec, Sharp 70-200msec, Blunt その他、振幅
Evolving時間的(周波数)or 空間的(出現部位)or 形態が変化していくこと→同方向へ2段階以上の変化(例えば0.5Hz→1.0Hz→2.0Hzという周波数の変化)、また同波形が3個以上必要です
Fluctuating:1分以内に3段階以上の変化を認めている場合
Plus (PDs, RDAのみに適応し、SWには適応しない)
+F: fast activity. PDs or RDAに適応.
+R: rhythmic or quasi-rhythmic delta activity; PDのみに適応
+S: sharp waves or spikes, or sharply contoured; RDAのみに適応

*Evolving:下図はLRDAが4Hz→3Hz→2.5Hzへと変化しています。

*Fluctuating:下図はLPDsで周波数が0.5-1Hz間で変動を認めています。

昔の呼び方と今回の呼び方の対応図は以下の通りです。

*参考:NCSEの診断基準”Salzburg Consensus Criteria”

耳朶の活性化

MPで「陽性波(下向きの波形)を広い範囲に認めた場合」は耳朶の活性化を疑います。つまり、MPは耳朶を基準電極にしていますが(A1,A2)これらに陰性波を認めると引き算で下向きの波形を認めます。この場合は「BPで位相逆転を確認」もしくは「AVで最大点を確認」します。

アーチファクト

脳波はアーチファクトとの戦いです。前述の通りある焦点があり、そこから周囲の電極へ波及していく(振幅は焦点から距離が離れるにつれて緩やかに減衰する)のがてんかん性の活動らしさを示唆します。つまりアーチファクトでは周囲への波及がない場合、減衰が著しく場合などが挙げられます。以下に「脳波判読オープンキャンパス」で記載のあったアーチファクトのまとめを掲載させていただきます。

分類
1:生体(患者)由来アーチファクト
筋電図(周波数はspikeよりも高周波で、立ち上がりが垂直のことが多い)
*電極と筋肉の対応関係:Fp1,2(前頭筋)、F7,8(外直筋 “lateral rectus spike”)、T3,4,A1,2(側頭筋)、O1,2(後頭筋)
心電図(これは心電図も一緒に記録しているので分かりやすい)
角膜電位(角膜は陽性に荷電しており、閉眼のBell現象により眼球が上転するためFp1,2で限局する陽性波/下向きのアーチファクトを認める *非常に多い)
舌運動電位(glosso-kinetic potential)
・脈波(側頭動脈などで心電図の波形と周期が一致するかにより鑑別する)
・その他:発汗など
2:生体外由来アーチファクト
電極の設置不良(MPで1つの電極だけで認める場合)
耳朶電極の設置不良(片側半球全体に認める→縦のBPで消失することで確認)
・フィルター
・その他の機械(点滴や人工呼吸器)

今後も少しずつ勉強した内容をまとめていきたいと思います。

参考文献
・「脳波判読オープンキャンパス」誰でも学べる7STEP 著:音成秀一郎先生、池田昭夫先生 ついに生まれた脳波初心者のための名著といえる教科書です。もっと早くこの本に出会っていたかった。