Klinische Elektroenzephalographie

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. 1. Entstehungsmechanismen des EEG

   Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

   Zusammenfassung

   Zu unterscheiden sind unmittelbare Potentialquellen (Potentialgeneratoren) des EEG und zerebrale Netzwerke, die den Rhythmus oder die verschiedenen Potentialmuster bedingen, mit denen die kortikalen Spannungsschwankungen registriert werden. Die eigentlichen Potentialgeneratoren liegen in der Hirnrinde und die physiologischen Grundlagen gelten als gut gesichert. Die verschiedenartigen Potentialmuster im EEG sind das Ergebnis von Netzwerkinteraktionen in kortikalen und subkortikalen Regionen, die noch nicht in allen Einzelheiten aufgeklärt werden konnten. Erläutert wird in diesem Kapitel u.a. die Bedeutung glialer Elemente, die Kontrolle der Hirnrindentätigkeit durch die Kerngebiete von Thalamus und Formatio reticularis und die enge Verknüpfung von Weckreaktionen (arousal) mit EEG-Desynchronisierungen.

3. 2. Ableitung des EEG

   Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

   Zusammenfassung

   Die Registrierung der Hirnrindenaktivität mit dem EEG unterliegt einer Reihe von Einflussfaktoren. Bedeutsam ist zum einen die Struktur der Neurone und deren Anordnung in der Hirnrinde, die die Ausrichtung und Ausdehnung der von ihnen ausgehenden elektrischen Dipole determinieren. Zum anderen sind die Synchronisierungsgrade der neuronalen Aktivität, die Leitfähigkeiten der verschiedenen Gewebsstrukturen und der Abstand der EEG-Elektrode zum jeweiligen Potentialgenerator bestimmende Faktoren. Schließlich beeinflusst auch die Art der Elektrodenverschaltung im gewählten EEG-Ableiteprogramm, wie die ableitbare kortikale Aktivität in der EEG-Registrierung „abgebildet“ wird. Grundlagen zur Elektrodenplazierung und Fragen der Positionierung von Referenzelektroden sowie die Polaritätsanalyse runden dieses Kapitel ab.

4. 3. Auswertung und Beschreibung des EEG

   Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

   Zusammenfassung

   Die zur fachlich korrekten und detaillierten Beschreibung des „Laborbefundes“ EEG gängigen Definitionen und Bewertungskriterien werden für die klassischen Merkmale der Hirnstromkurve vermittelt: Frequenz, Form (Morphologie), Häufigkeit, zeitliche Abfolge (Modulation, Dynamik) und innere Beziehungen (Symmetrie zur Umgebung und Gegenseite) sowie topographische Verteilung. Alle diese Merkmale sind bei EEG-Ableitungen unter Ruhebedingungen, bei äußeren Reizen (Reagibilität des EEG) oder unter Provokationsmaßnahmen von Belang. Dargestellt werden die engen Bezüge des EEG zum klinischen Zustand der untersuchten Person, z. B. zu Lebensalter, Medikation, Kooperationsfähigkeit oder Wachheitszustand. Zur Vermeidung von Überinterpretationen des EEG werden die allgemeinen Grenzen der klinischen Befundinterpretationen aufgezeigt.

5. 4. Die Grundaktivität des normalen EEG (Erwachsener). Grundrhythmus, EEG-Varianten und hirnregionale Besonderheiten

   Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

   Zusammenfassung

   Erläutert werden die klassischen Grundrhythmusformen (physiologische EEG-Typen, \({> }\,90\) %) und ihre Aufteilung nach der Frequenz (\(\upalpha\), \(\upbeta\)) im Lichte ihrer Häufigkeiten in der Bevölkerung. Wichtige Varianten des Grundrhythmus ohne Krankheitswert (z. B. langsame 4\(/\)s Varianten) wie auch physiologische hirnregionale Besonderheiten (wie \(\upmu\)-, \(\uptheta\)- und \(\uplambda\)-Wellen) sind zur Abgrenzung dargestellt und das „Niederspannungs-EEG“ (Inzidenz bis zu 9 %) wird erläutert. Die hochfrequenten \(\upgamma\)-Frequenzen werden wegen bislang geringer klinischer Bedeutung kurz dargestellt. Mit der im klinischen Kontext eminent wichtigen Abgrenzung der steilen Potentialabläufe ohne Krankheitswert von den epilepsietypischen Potentialen schließt dieses Kapitel.

6. 5. Vigilanz und Schlaf

   Hubertus Kursawe, Stanislaw Kubicki

   Zusammenfassung

   Nach einer kurzen Einführung in die Neurophysiologie und Klinik der Vigilanzgrade, des zirkadianen Rhythmus und der ultradianen Zyklen wird kurz auf die Ableitung in der Schlafpolygraphie hingewiesen.

   Im Hauptteil werden dann die einzelnen Graphoelemente des Schlafs und Schlafmuster wie hypnagoge Theta-Aktivität, subvigile Beta-Aktivität, Vertexwellen, K-Komplexe, positive okzipitale scharfe Transienten des Schlafs, Schlafspindeln, Delta-Aktivität im Schlaf u. a. ausführlich mit ihren Variationen dargestellt und mit Bildmaterial illustriert. Dabei wird in kleingedruckten Erläuterungen auf einzelne neurophysiologische Hintergründe und klinische Bedeutungen eingegangen.

   Im Weiteren werden die verschiedenen Schlafstadien mit ihren Übergängen und der NREM-REM-Zyklik anhand von EEG-Beispielen demonstriert und abschließend kurz klinische Besonderheiten bei krankheitsbedingten Schlafstörungen erwähnt.

7. 6. Provokationsmethoden im EEG

   Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

   Zusammenfassung

   Latente oder manifeste EEG-Befunde können mithilfe von Provokationsmethoden (englisch „activation methods“) verdeutlicht werden und so einen maßgebenden Zugewinn an Information beisteuern. Im Vordergrund des Interesses steht der Nachweis einer epileptischen Erregbarkeitssteigerung, aber auch nicht-epileptische Herdstörungen können ausgelöst bzw. akzentuiert werden. Die Grenzen und Möglichkeiten verschiedener Ansätze wie Hyperventilation (HV), Fotostimulation (FS) und Aktivierung durch Schlafentzug werden an vielen Beispielen dargestellt. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Abgrenzung von pathologischen zu physiologischen lichtreizgekoppelten EEG-Reaktionen bei der FS.

8. 7. Epilepsietypische Hirnaktivität

   Michael Wenzel, Attila Rácz, Rainer Surges

   Zusammenfassung

   Dieses Kapitel befasst sich mit den Grundlagen epilepsietypischer Hirnaktivität bei fokalen und generalisierten Epilepsien und den damit verbundenen messbaren EEG-Befunden im klinischen Alltag. Es bietet einen Überblick zu Begriffen, Klassifikation und Terminologie von Epilepsien und epileptischen Anfällen. Darüber hinaus widmet es sich Modulatoren epilepsietypischer Aktivität, Bewusstseinsstörungen bei epileptischen Anfällen, periodischen epileptiformen Entladungen, Status epilepticus sowie Normvarianten und benignen EEG-Mustern.

9. 8. Das EEG in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik

   Attila Rácz, Rainer Surges

   Zusammenfassung

   Bei Patienten mit medikamentös schwer behandelbarer fokaler Epilepsie sollte die Möglichkeit nicht-medikamentöser Behandlungsoptionen, allen voran die Verfahren der Epilepsiechirurgie, geprüft werden. Die EEG-Diagnostik gehört neben den bildgebenden Untersuchungen und der neuropsychologischen Diagnostik zu den elementaren Bausteinen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik. EEG-Untersuchungen im Rahmen der prächirurgischen Diagnostik müssen spezielle Voraussetzungen erfüllen, unter anderem wegen der geforderten Anfallsaufzeichnung, Länge der Registrierung, sowie potentieller Artefaktüberlagerung. Im vorliegenden Kapitel werden Grundprinzipien und spezielle Aspekte der Video-EEG-Langzeitableitung, EEG-Befunde bei verschiedenen Epilepsieformen, die Wertigkeit interiktualer und iktualer EEG-Befunde, sowie weitere spezielle Anwendungsgebiete von EEG-Untersuchungen im Rahmen der prächirurgischen Diagnostik (u. a. Wada-Test, Elektrokortikographie, usw.) dargestellt.

10. 9. Generelle Herdstörungen im EEG und Befunde bei Tumoren

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Obwohl viele umschriebene intrakranielle supratentorielle Prozesse zu Veränderungen im EEG führen, hat das EEG seit Einführung hochsensitiver Verfahren wie der Computer- und Magnetresonanztomografie in der Diagnostik lokaler zerebraler Funktionsstörungen seinen Stellenwert weitgehend verloren. EEG-Herdbefunde bleiben dennoch in Sondersituationen ohne leicht zugängliche neuroradiologische Bildgebung von klinischem Belang, wie z. B. im EEG-Intensivmonitoring. Wichtige Konstellationen, in denen das EEG Hinweise geben kann, ohne dass neuroradiologische Verfahren unterstützen, sind z. B. Herdbefunde nach transienten fokal-neurologischen Defiziten (z. B. bei Migräne, postiktuale Zustände, TIA, Vasospasmen). Nach wie vor können EEG-Befunde als einziges Verfahren konkrete Belege liefern, ob eine fokale Läsion von epileptische Funktionsstörungen begleitet wird und entsprechende therapeutische Maßnahmen Erfolg versprechend sind. Erläutert wird u. a. die schwierige Einordnung von postoperativ bei verbliebenen Schädellücken zu erhebenden prägnanten fokalen EEG-Befunden (breach rhythm).

11. 10. EEG bei Hirnstammfunktionsstörungen und Koma. Schädel-Hirn-Trauma

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Die Modulation der im EEG gefundenen Hirnrindentätigkeit durch tieferliegende Krankheitsprozesse manifestiert sich oft durch intermittierend rhythmisierte und frontal betonte \(\updelta\)-Gruppen. Die Genese dieser oft auch als subkortikale Störung oder FIRDA (frontal intermittierend rhythmisierte Delta-Aktivität) bezeichneten Befunde wird veranschaulicht und von anderen EEG-Befunden bei Hirnstammfunktionsstörungen und Koma abgegrenzt (Locked-In Syndrom/\(\upalpha\)-Koma). Eine Einführung zur Terminologie und EEG-Korrelation zu den akuten und chronischen Bewusstseinstörungen eröffnet das Kapitel; eine EEG-Befundübersicht nach traumatischer Hirnverletzung bildet den Abschluss.

12. 11. EEG bei diffusen Erkrankungen des Gehirns. Hypoxische und andere Enzephalopathien. Nicht-konvulsiver Status epilepticus und Delir

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Alle diffusen Hirnfunktionsstörungen durch äußere Auslöser (Enzephalopathien) führen mit fortschreitender Prozessentwicklung zu EEG-Abänderungen. In der Regel registriert generalisierte und anhaltende Verlangsamungen der Hirnrindenaktivität (Allgemeinveränderung) als Ausdruck einer Affektion der weißen und/oder grauen Hirnsubstanz. Der jeweilige EEG-Befund weist zwar auf den Schweregrad, aber nicht auf die Art der ursächlichen Erkrankung. Dargelegt werden u. a. die Komabeurteilung mit EEG-Parametern zur Diagnostik und Prognostik der hypoxischen Enzephalopathie und der aktuelle Stand zur neurophysiologischen Befundung von Bewusstseinsstörungen bei deliranten Syndromen und beim nicht-konvulsiven Status epilepticus.

13. 12. EEG in der Diagnostik des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls (IHA)

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Der vollständige Ausfall der Hirnrindenaktivität wird im deutschen Sprachraum allgemein als „isoelektrisches EEG“ oder auch plakativ als „Nulllinien-EEG“ bezeichnet. In jeder Altersgruppe kann dieser Zusatzbefund unter gegebenen, definierten Voraussetzungen den Nachweis der Irreversibilität eines klinisch eindeutigen Hirnfunktionsausfalls erbringen (IHA, irreversibler Hirnfunktionsausfall). Zwingend muss dabei der Ausfall der Reaktivität des EEG auf äußere Reize nachgewiesen werden und es dürfen keine Störfaktoren vorliegen (z. B. metabolisch/toxisch oder medikamentös). Dargelegt werden die aktuellen EEG-Ableite- und Befundkriterien sowie die Voraussetzungen zum Einsatz des EEG bei verschiedenen primären zerebralen Schädigungsmustern im Rahmen der Diagnostik des IHA.

14. 13. Entzündliche Hirnerkrankungen

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    EEG-Veränderungen hängen bei entzündlichen Erkrankungen von Lokalisation und Ausbreitung der Inflammation ab, v. a. inwieweit die weiße und die graue Substanz des Hirns involviert sind. Im Falle der grauen Substanz richtet sich der EEG-Befund danach, ob vorherrschend die Hirnrinde selbst oder eher subkortikale Kerngebiete erkranken. Bakterielle Entzündungen führen auch in schweren Fällen meist nur zu uncharakteristischen Allgemeinveränderungen, teilweise jedoch zu schweren epileptischen Erregungssteigerungen und die Entwicklung von Herdbefunden kann auf eine vaskulitische Komplikation hinweisen. Durch Prionen und Viren induzierte Enzephalitiden können besondere EEG-Syndrome verursachen, die auf das jeweils typische neuropathologische Schädigungsmuster verweisen. Ebenso können bei autoimmun-vermittelten Syndromen einige richtungweisende EEG-Befunde erhoben werden. Die Multiple Sklerose spielt dagegen für die EEG-Diagnostik meist keine wesentliche Rolle.

15. 14. Vaskuläre und degenerative Hirnerkrankungen. Migräne und Synkope

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Das EEG kann bei vaskulären zerebralen Syndromen durch allgemeine Abänderungen, durch Herdstörungen, und grundsätzlich auch durch Erregungssteigerungen gekennzeichnet sein. Diese unterscheiden sich in der Regel kaum von gleichartigen EEG-Veränderungen anderer Genese. In diesem Kapitel werden Besonderheiten der EEG-Befunde bei den zerebrovaskulären Erkrankungen (insbesondere Subarachnoidalblutung, Venenthrombose), bei Migräne und bei den degenerativen (vorwiegend den dementiellen) Hirnerkrankungen zusammengefasst, die bis zu einem gewissen Grade differenzialdiagnostisch verwertbar sein können.

16. 15. Substanzeffekte im EEG. Medikamente – Drogen – Intoxikationen

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Zentralnervös wirksame Substanzen verändern mehr oder weniger das EEG. Einzelne psychotrope Effekte wie die anxiolytischen, antikonvulsiven, sedierenden und hypnotischen Wirkungen von Psychopharmaka sind bislang bestimmten EEG-Veränderungen nicht sicher zuzuordnen. Die Medikationen, die zur Frequenzzunahme und Erregbarkeitssteigerung führen oder im Gegenteil dämpfende Effekte auf das EEG ausüben, werden illustriert und in einer Gesamtübersicht der Stoffgruppeneffekte präsentiert. Speziell bei den Intoxikationen kann das EEG schnell und zuverlässig einen diagnostischen Hinweis geben, etwa bei Vergiftungen mit Benzodiazepinen, Barbituraten, Lithium oder Clozapin und vielen anderen mehr.

17. 16. Methodische Grundlagen. Elektroden und EEG-Geräte

    Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

    Zusammenfassung

    Die ursprünglich komplett analogen und mechanischen EEG-Maschinen begegnen uns heutzutage als portable EEG-Geräte im PC-Format. Diese ermöglichen eine nahezu wartungsfreie Aufzeichnung, Speicherung und Re-Formatierung großer Datenmengen zur wiederholten Nutzung. Die digital wie analog gültigen Grundbegriffe des EEG haben ihre Bedeutung nicht einbüßt, z. B. die der (physikalischen) Elektrodenpotentiale und alle Verstärkungs- und Filtercharakteristika. Vermittelt werden die zur EEG-Interpretationen wesentlichen Determinanten wie u. a. Grenzfrequenzen und die möglichen Störeffekten durch die Digitalisierung. Die gängigen Techniken zur polygraphischen Signalregistrierung (EKG/Augenbewegungen, Atmung) werden aufgezeigt.

18. 17. Grundlagen der Frequenzanalyse, der digitalen EEG-Verarbeitung und der quantitativen Auswertung (qEEG)

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Im EEG als kontinuierlichem und unregelmäßig auftretendem Signal scheint sich kein beliebiger Abschnitt zu einem anderen Zeitpunkt exakt zu wiederholen, die Signaleigenschaften des EEG – wie Amplitude, Frequenz und Phase – scheinen zufällig entlang der Zeitachse verteilt. In die Prinzipien der zum Monitoring notwendigen Datenkompression und Befundpräsentation wird eingeführt. Klinische Beispiele zeigen die Grenzen und Möglichkeiten der selektiven Frequenzanalyse in der diagnostischen Arbeit auf.

19. 18. EEG-Überwachung: Langzeitregistrierungen (mEEG) und Intensiv-EEG-Monitoring (cEEG)

    Hans-Christian Hansen, Stephan Zschocke

    Zusammenfassung

    Die mit der EEG-Dauerregistrierung verbundenen Herausforderungen in Bezug auf Ableitung, Speicherung und Auswertung werden entlang der spezifischen Anforderungen dargestellt. Bereits etablierte Lösungswege werden aufgezeigt, z. B. Einzelelektroden als „wearables“ im ambulanten Setting. Die im stationär-klinischen Umfeld bewährten und aussagekräftigen Elektrodenplazierungen werden vorgestellt. Illustriert werden u. a. sedationsbedingte EEG-Veränderungen als Störfaktor. Die Fokussierung auf Frequenzen und Amplituden liefert Trendaussagen aus dem EEG-Monitoring und ausführlicher werden hierzu farbkodierte Spektralanalysen erläutert (CCSA, color coded spectral analysis).

20. 19. Nichtlineare EEG-Analysen

    Klaus Lehnertz

    Zusammenfassung

    Dieses Kapitel gibt einen Überblick über Grundlagen und Einsatzmöglichkeiten der nichtlinearen EEG-Analyse. Nach einer Einführung in die zugrundeliegenden Konzepte werden die bei der Analyse häufig verwendeten Kenngrößen zur Charakterisierung von Dynamiken einzelner Hirnregionen aber auch von Wechselwirkungen zwischen Hirnregionen vorgestellt. Neben Einsatzmöglichkeiten bei der Charakterisierung physiologischer Vorgänge (z. B. Schlaf, Kognition, Entwicklungs- und Alterungsprozesse), liegt ein Anwendungsschwerpunkt der nichtlinearen EEG-Analyse in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik sowie in der Entwicklung neuartiger Therapiekonzepte basierend auf der Vorhersage von Anfällen.

21. 20. EEG-Mapping

    Helmut Laufs, Frederic von Wegner

    Zusammenfassung

    Wie entstehen Spikes und Alphawellen? Worin unterscheiden sich evozierte Potentiale und induzierte Aktivität? Wie bestimme ich den physikalischen Ursprung des Oberflächen-EEGs? Welche Methoden helfen mir, EEG-Merkmale in Bezug zur Hirnfunktion zu setzen? Welche Möglichkeiten gibt es, das EEG in seiner räumlichen und zeitlichen Dynamik zu beschreiben und zu begreifen?

    Das vorliegende Kapitel versucht, diese Fragen in verständlicher Form zu beantworten und dabei exakt zu bleiben. Es wird eine Brücke geschlagen von der klinischen, seitenweisen Perzeption des EEGs in der Zeitdomäne zu quantitativen EEG-Analysemethoden. Dabei helfen letztere, die visuell nachvollziehbaren EEG-Muster mit systemphysiologischen Prozessen zu assoziieren und somit das klinische EEG in einer anderen Tiefe wahrzunehmen – und es somit zu neuem Leben zu erwecken.

22. 21. Artefakte im EEG

    Stephan Zschocke, Hans-Christian Hansen

    Zusammenfassung

    Unter EEG-Artefakten versteht man alle Potentialschwankungen, die nicht vom Gehirn ausgehen. Ihre Erkennung und Verhütung ist eines der wichtigsten Probleme in der klinischen Elektroenzephalographie! Stets sollen Artefakte beschrieben werden und auch Stellung zu ihrer Ursache genommen werden. Dargestellt werden die zahlreichen patientenbezogenen biologischen Artefakte und die technische Störungen. Die Ersteren werden durch die Patienten verursacht und sind nur teilweise vermeidbar. Technische Artefakte sind durch Elektrodendefekte, apparative Mängel oder technische Fremdeinwirkungen bedingt und (fast) stets vermeidbar. Patientenbezogene EEG-Artefakte begegnen uns als lästige Störungen, aber teilweise sind sie als diagnostischer Zusatzaspekt relevant (z. B. Tremor, Nystagmus, Arrhythmie, Apnoe, Myoklonus). Gelegentlich sind dann polygraphische Erweiterungen der EEG-Ableitung sinnvoll (z. B. EOG-, EMG-, EKG-Elektroden und Bewegungsfühler).

23. 22. Magnetenzephalographie (MEG)

    Hermann Hinrichs

    Zusammenfassung

    Die hirneigenen elektrischen neuronalen Ströme generieren aus physikalischen Gründen zeitgleich ein Magnetfeld, das Magnetenzephalogramm (MEG). Dieses ist – insbesondere im Vergleich zu externen Störfeldern - sehr schwach und kann deshalb nur mit speziellen quantenmechanischen Sensoren in abgeschirmten Messräumen gemessen werden. Daher sind die Kosten aktueller MEG-Systeme gegenüber dem EEG deutlich höher. Das MEG erfasst indessen umschriebene neurale Quellen mit höherer räumlicher Auflösung als das EEG, bildet allerdings nur tangential orientierte Ströme ab. Zur Lokalisation neuraler Aktivität werden Verfahren der Quellenanalyse genutzt. Diese passen die räumliche Verteilung, Stärke und Orientierung modellhaft angenommener intracerebraler Stromdipole an die extern gemessene Aktivität an. Zu klinischen Anwendungen des MEG zählt die Identifikation eloquenter Areale im Kontext neurochirurgischer Operationen sowie die Lokalisation epileptischer Foci, etwa bei Temporallappenepilepsien.

24. 23. EEG in der Neuropädiatrie

    Bernhard Schmitt, Gabriele Wohlrab

    Zusammenfassung

    Das Kapitel EEG in der Neuropädiatrie umfasst in den ersten beiden Abschnitten die Darstellung des normalen und des pathologischen EEG im Säuglings- und Kindesalter. Es werden die physiologischen Varianten und die Veränderungen im Laufe der Entwicklung vom Frühgeborenen bis zur Adoleszenz beschrieben und beispielhaft abgebildet. In einem Unterkapitel werden die wesentlichen Aspekte des amplitudenintegrierten EEG (aEEG) bei Neugeborenen dargestellt. Der 3. Abschnitt behandelt iktuale und interiktuale EEG-Muster pädiatrischer Epilepsiesyndrome und der letzte Abschnitt beschreibt EEG-Veränderungen bei verschiedenen genetischen und metabolischen Erkrankungen sowie bei kortikalen Fehlbildungen. Im Text sind über 44 Abbildungen und 6 Tabellen eingefügt, ebenso ein umfangreiches Literaturverzeichnis.

25. Backmatter