วิธีคอมพิวเตอร์สำหรับการวิเคราะห์ภาพคลื่นไฟฟ้าสมอง

วิธีการหลักในการวิเคราะห์EEG ด้วย คอมพิวเตอร์ ที่ใช้ในคลินิก ได้แก่ การวิเคราะห์สเปกตรัมโดยใช้อัลกอริทึมการแปลงฟูเรียร์รวดเร็ว การทำแผนที่แอมพลิจูดทันที สไปก์ และการกำหนดตำแหน่งสามมิติของไดโพลเทียบเท่าในพื้นที่สมอง

การวิเคราะห์สเปกตรัมเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปที่สุด วิธีนี้ทำให้สามารถกำหนดกำลังสัมบูรณ์ที่แสดงเป็น μV ²สำหรับแต่ละความถี่ได้ แผนภาพสเปกตรัมกำลังสำหรับยุคหนึ่งๆ เป็นภาพสองมิติ ซึ่งความถี่ EEG จะถูกพล็อตตามแกนแอ็บซิสซา และกำลังที่ความถี่ที่สอดคล้องกันจะถูกพล็อตตามแกนออร์ดิเนต ข้อมูลกำลังสเปกตรัมของ EEG ที่แสดงเป็นสเปกตรัมต่อเนื่องจะให้กราฟสามมิติเทียม โดยทิศทางตามแกนจินตภาพไปจนถึงความลึกของภาพนั้นแสดงถึงพลวัตของเวลาของการเปลี่ยนแปลงใน EEG ภาพดังกล่าวสะดวกสำหรับการติดตามการเปลี่ยนแปลงของ EEG ในกรณีของความผิดปกติทางจิตหรือผลกระทบของปัจจัยบางอย่างเมื่อเวลาผ่านไป

การใช้รหัสสีเพื่อระบุการกระจายของกำลังหรือแอมพลิจูดเฉลี่ยในช่วงหลักบนภาพทั่วไปของศีรษะหรือสมอง จะทำให้ได้ภาพที่แสดงข้อมูลตามหัวข้อนั้นๆ ควรเน้นว่าวิธีการทำแผนที่นี้ไม่ได้ให้ข้อมูลใหม่ แต่เพียงนำเสนอข้อมูลในรูปแบบที่แตกต่างและมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเท่านั้น

คำจำกัดความของการระบุตำแหน่งสามมิติของไดโพลเทียบเท่าคือ การใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ จะแสดงตำแหน่งของแหล่งศักย์เสมือน ซึ่งน่าจะสร้างการกระจายของสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวของสมองที่สอดคล้องกับสนามไฟฟ้าที่สังเกตได้ หากเราถือว่าสนามไฟฟ้าไม่ได้เกิดจากเซลล์ประสาทในคอร์เทกซ์ทั่วทั้งสมอง แต่เป็นผลจากการแพร่กระจายของสนามไฟฟ้าแบบพาสซีฟจากแหล่งแต่ละแหล่ง ในบางกรณี "แหล่งเทียบเท่า" ที่คำนวณได้เหล่านี้จะตรงกับแหล่งจริง ซึ่งทำให้สามารถใช้วิธีนี้เพื่อชี้แจงตำแหน่งของจุดโฟกัสที่ทำให้เกิดโรคลมบ้าหมูในโรคลมบ้าหมูได้ภายใต้เงื่อนไขทางกายภาพและทางคลินิกบางประการ

ควรทราบว่าแผนที่ EEG ของคอมพิวเตอร์แสดงการกระจายของสนามไฟฟ้าในแบบจำลองของศีรษะที่แยกออกมา ดังนั้นจึงไม่สามารถรับรู้ได้ว่าเป็นภาพโดยตรง เช่น MRI การตีความอย่างชาญฉลาดโดยผู้เชี่ยวชาญด้าน EEG ในบริบทของภาพทางคลินิกและข้อมูลของการวิเคราะห์ EEG "ดิบ" จึงมีความจำเป็น ดังนั้นแผนที่ภูมิประเทศของคอมพิวเตอร์ที่บางครั้งแนบมากับรายงาน EEG จึงไม่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับนักประสาทวิทยา และบางครั้งอาจถึงขั้นเป็นอันตรายในการพยายามตีความโดยตรงของเขาเอง ตามคำแนะนำของ International Federation of EEG and Clinical Neurophysiology Societies ข้อมูลการวินิจฉัยที่จำเป็นทั้งหมดซึ่งส่วนใหญ่มาจากการวิเคราะห์ EEG "ดิบ" โดยตรงควรนำเสนอโดยผู้เชี่ยวชาญด้าน EEG ในภาษาที่แพทย์สามารถเข้าใจได้ในรายงานข้อความ การให้ข้อความที่จัดทำขึ้นโดยอัตโนมัติโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ของเครื่องบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองบางเครื่องเป็นรายงานคลื่นไฟฟ้าสมองทางคลินิกนั้นถือเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

เพื่อให้ได้มาไม่เพียงแค่ข้อมูลประกอบการอธิบายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อมูลการวินิจฉัยหรือการพยากรณ์โรคที่เฉพาะเจาะจงเพิ่มเติมด้วย จำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการวิจัยและการประมวลผล EEG ด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นวิธีทางสถิติในการประเมินข้อมูลด้วยกลุ่มควบคุมชุดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหาเฉพาะทางอย่างสูง ซึ่งการนำเสนอจะก้าวข้ามการใช้ EEG แบบมาตรฐานในคลินิกระบบประสาท

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

รูปแบบทั่วไป

หน้าที่ของ EEG ในการปฏิบัติทางระบบประสาทมีดังต่อไปนี้:

1. การยืนยันความเสียหายของสมอง
2. การกำหนดลักษณะและตำแหน่งของการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา
3. การประเมินพลวัตของรัฐ

การทำงานผิดปกติที่ชัดเจนใน EEG เป็นหลักฐานที่เชื่อถือได้ของการทำงานของสมองที่ผิดปกติ ความผันผวนทางพยาธิวิทยามีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางพยาธิวิทยาในปัจจุบัน ในความผิดปกติที่เหลืออยู่ การเปลี่ยนแปลงใน EEG อาจไม่ปรากฏ แม้ว่าจะมีความบกพร่องทางคลินิกอย่างมีนัยสำคัญ หนึ่งในประเด็นหลักของการใช้ EEG เพื่อการวินิจฉัยคือการระบุตำแหน่งของกระบวนการทางพยาธิวิทยา

• ความเสียหายของสมองแบบกระจายที่เกิดจากโรคอักเสบ ความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิต การเผาผลาญอาหาร และพิษ นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแบบกระจายใน EEG โดยแสดงอาการเป็นภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ความผิดปกติของการจัดระเบียบ และการทำงานผิดปกติแบบกระจาย Polyrhythmia คือการขาดจังหวะที่โดดเด่นอย่างสม่ำเสมอและมีการแพร่หลายของกิจกรรมแบบหลายรูปร่าง ความผิดปกติของ EEG คือการขาดการไล่ระดับแอมพลิจูดของจังหวะปกติ ซึ่งเป็นการละเมิดความสมมาตร กิจกรรมผิดปกติแบบกระจายแสดงด้วยกิจกรรมแบบเดลต้า ธีตา และแบบลมบ้าหมู ภาพของภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเกิดจากการรวมกันแบบสุ่มของกิจกรรมปกติและผิดปกติที่แตกต่างกัน สัญญาณหลักของการเปลี่ยนแปลงแบบกระจาย ซึ่งแตกต่างจากแบบเฉพาะจุด คือ การไม่มีตำแหน่งที่แน่นอนและกิจกรรมไม่สมมาตรที่มั่นคงใน EEG
• ความเสียหายหรือความผิดปกติของโครงสร้างเส้นกลางของสมองที่เกี่ยวข้องกับการฉายภาพขึ้นที่ไม่จำเพาะนั้นแสดงออกมาโดยการระเบิดคลื่นช้าแบบซิงโครนัสทวิภาคีหรือกิจกรรมคล้ายโรคลมบ้าหมู โดยความน่าจะเป็นของการเกิดและความรุนแรงของกิจกรรมแบบซิงโครนัสทวิภาคีที่ช้าและผิดปกติจะมากขึ้นหากตำแหน่งรอยโรคอยู่สูงขึ้นตามแกนประสาท ดังนั้น แม้จะมีความเสียหายอย่างรุนแรงต่อโครงสร้างบัลโปพอนไทน์ EEG ในกรณีส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในขีดจำกัดปกติ ในบางกรณี ความไม่ซิงโครไนซ์และ EEG ที่มีแอมพลิจูดต่ำเกิดขึ้นเนื่องจากความเสียหายต่อการสร้างเรติคูลัมซิงโครไนซ์ที่ไม่จำเพาะที่ระดับนี้ เนื่องจาก EEG ดังกล่าวพบในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพแข็งแรง 5-15% จึงควรพิจารณาว่าเป็นโรคตามเงื่อนไข ผู้ป่วยที่ได้รับความเสียหายที่ระดับก้านสมองส่วนล่างเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่แสดงการระเบิดคลื่นอัลฟ่าแอมพลิจูดสูงแบบซิงโครไนซ์ทวิภาคีหรือคลื่นช้า ในกรณีที่ได้รับความเสียหายในระดับ mesencephalic และ diencephalic ตลอดจนโครงสร้างที่อยู่สูงกว่าในเส้นกึ่งกลางของสมอง จะสังเกตเห็นคลื่น cingulate gyrus, corpus callosum, orbital cortex, คลื่น delta แอมพลิจูดสูงแบบซิงโครนัสทวิภาคี และคลื่น theta บน EEG
• ในรอยโรคที่เกิดขึ้นด้านข้างในบริเวณลึกของซีกสมอง เนื่องจากมีโครงสร้างลึกที่ฉายภาพกว้างไปยังบริเวณกว้างของสมอง จึงสังเกตเห็นกิจกรรมเดลต้าและธีตาที่ผิดปกติ ซึ่งกระจายไปทั่วทั้งซีกสมอง เนื่องจากกระบวนการทางพยาธิวิทยาในสมองส่วนกลางมีอิทธิพลโดยตรงต่อโครงสร้างเส้นกึ่งกลางและเกี่ยวข้องกับโครงสร้างสมมาตรของซีกสมองที่แข็งแรง จึงเกิดการแกว่งช้าแบบซิงโครนัสสองข้าง ซึ่งมักเกิดขึ้นที่แอมพลิจูดด้านข้างของรอยโรค
• ตำแหน่งผิวเผินของรอยโรคทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมไฟฟ้าในบริเวณนั้น ซึ่งจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณของเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกับจุดที่เกิดการทำลายโดยตรง การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวแสดงออกมาด้วยกิจกรรมที่ช้า ซึ่งความรุนแรงขึ้นอยู่กับความรุนแรงของรอยโรค การกระตุ้นของโรคลมบ้าหมูแสดงออกมาด้วยกิจกรรมคล้ายโรคลมบ้าหมูในบริเวณนั้น