脳波検査

脳波検査（EEG）は、特定のリズムを特徴とする電気波を記録する検査です。EEGの分析では、脳波の基本リズム、電気活動の対称性、スパイク活動、機能検査への反応に注目します。診断は臨床像を考慮して行われます。最初のヒトEEGは、1929年にドイツの精神科医ハンス・ベルガーによって記録されました。

脳波記録法は、脳の重要な機能の際に生じる電位差を記録することで脳を研究する方法です。記録電極は頭部の特定の領域に配置され、脳の主要部分すべてが記録に反映されます。結果として得られる記録、つまり脳波 (EEG) は、数百万個のニューロンの全電気活動であり、主に樹状突起と神経細胞体の電位（興奮性および抑制性シナプス後電位）と、部分的にニューロン体と軸索の活動電位によって表されます。したがって、EEG は脳の機能活動を反映します。EEG に規則的なリズムが存在することは、ニューロンが活動を同期していることを示しています。通常、この同期は主に、視床の非特異的核のペースメーカーとその視床皮質投射の律動的な活動によって決定されます。

機能活動のレベルは非特異的な正中構造（脳幹および前脳の網様体）によって決定されるため、これらのシステムが脳波のリズム、外観、全体的な構成、およびダイナミクスを決定します。非特異的な正中構造と皮質の接続の対称性と拡散性は、脳全体の脳波の左右対称性と相対的な均一性を決定づけます。

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脳波検査の目的

臨床精神医学における脳波検査の主な目的は、器質性脳損傷（てんかん、脳腫瘍および脳損傷、脳血管障害および代謝障害、神経変性疾患）の兆候を特定または除外し、鑑別診断および臨床症状の性質を明らかにすることです。生物学的精神医学においては、脳波検査は脳の特定の構造およびシステムの機能状態の客観的評価、精神疾患の神経生理学的メカニズムの研究、および向精神薬の効果の研究に広く用いられています。

脳波検査の適応

• 中枢神経系の容積病変を伴う神経感染症の鑑別診断。
• 神経感染症および感染性脳症における中枢神経系損傷の重症度の評価。
• 脳炎における病理学的過程の局在の解明。

脳波検査の準備

検査前には、カフェインを含んだ飲み物の摂取、睡眠薬や鎮静剤の服用を控えてください。脳波検査（EEG）の24～48時間前には、抗けいれん薬、精神安定剤、バルビツール酸塩、その他の鎮静剤の服用を中止してください。

脳波研究技術

検査前に、患者様にはEEG検査法とその無痛性についてご説明いたします。これは、感情状態が検査結果に大きく影響するためです。EEG検査は、朝、食事の前に仰向け、または椅子に半分横たわったリラックスした状態で実施します。

頭皮上の電極は国際スキームに従って配置されます。

まず、患者の目を閉じた状態で、背景（基礎）脳波を記録し、次に様々な機能テスト（活性化 - 開眼、光刺激、過換気）を背景として記録します。光刺激は、1秒あたり1～25回の頻度で点滅するストロボ光源を用いて行います。過換気テスト中は、患者に3分間、速く深く呼吸するよう指示します。機能テストでは、他の状況では検出されない病的な活動（発作活動の焦点を含む）が明らかになり、患者の発作を誘発することがあります。これは検査後でも起こり得るため、特定の病的な活動が検出された患者には特別な注意を払う必要があります。

電極の位置

大脳皮質の主な感覚、運動、連合領域とそれらの皮質下投射の機能状態を EEG を使用して評価するために、頭皮に多数の電極 (通常 16 ～ 21 個) が取り付けられます。

異なる患者の脳波を比較できるようにするために、電極は国際標準の10-20%システムに従って配置されます。この場合、鼻梁、後頭隆起、外耳道が電極設置の基準点となります。鼻梁と後頭隆起の間の縦半円の長さ、および外耳道の間の横半円の長さは、10%、20%、20%、20%、20%、10%の比率で分割されます。電極は、これらの点を通る経線の交点に設置されます。前頭極性電極（Fр1、Fрz、Fр2）は額に最も近く（鼻梁から10%の距離）に設置され、次に（半円の長さの20%後）前頭（FЗ、Fz、F4）と前側頭（F7、F8）に設置されます。次に中心（C3、Cz、C4）と側頭（T3、T4）に設置され、次に頭頂（P3、Pz、P4）、後側頭（T5、T6）、後頭（O1、Oz、O2）の電極がそれぞれ設置されます。

奇数は左半球に位置する電極、偶数は右半球に位置する電極、Zインデックスは正中線に沿った電極を示します。耳たぶ上の基準電極はA1とA2、乳頭突起上の基準電極はM1とM2と表記されます。

通常、EEG 記録用の電極は、接触ロッドとプラスチック ハウジング (ブリッジ電極) を備えた金属ディスク、または分極を防ぐために特殊な塩化銀 (Ag-AgCI) コーティングが施された直径約 1 cm の凹型「カップ」です。

電極と患者の皮膚間の抵抗を低減するため、塩化ナトリウム溶液（1～5%）に浸した特殊なタンポンをディスク電極の上に置きます。カップ電極には導電性ゲルが充填されています。電極下の毛を分け、皮膚をアルコールで脱脂します。電極は輪ゴムまたは特殊な接着剤で作られたヘルメットで頭部に固定し、細く柔軟なワイヤーで脳波計の入力装置に接続します。

現在、伸縮性のある生地で作られた特殊なヘルメットキャップが開発されており、10〜20％システムに従って電極が取り付けられ、そこからの細い多芯ケーブルの形のワイヤが多接点コネクタを使用して脳波計に接続され、電極の取り付けプロセスが簡素化および高速化されています。

脳の電気活動の記録

脳波電位の振幅は通常100μVを超えないため、脳波記録装置には強力な増幅器に加え、様々な物理的・生理学的干渉（アーティファクト）の影響から脳生体電位の低振幅振動を分離するためのバンドパスフィルターと除去フィルターが搭載されています。さらに、脳波記録装置には光刺激装置と音波刺激装置（稀に映像刺激装置と電気刺激装置も搭載）が搭載されており、これらは脳のいわゆる「誘発活動」（誘発電位）の研究に使用されます。また、現代の脳波計測装置には、様々な脳波パラメータの分析と視覚的グラフィック表示（トポグラフィックマッピング）を行うコンピューター装置や、患者をモニタリングするためのビデオシステムも搭載されています。

機能負荷

多くの場合、機能的負荷は脳活動の隠れた障害を特定するために使用されます。

機能負荷の種類:

• 異なる周波数の光フラッシュ（EEG波と同期したものを含む）によるリズミカルな光刺激。
• 音刺激（トーン、クリック音）
• 過換気;
• 睡眠不足;
• 睡眠中（睡眠ポリグラフ検査）または一日を通して（脳波モニタリング）脳波およびその他の生理学的パラメータを継続的に記録します。
• さまざまな知覚認知タスクの実行中の EEG 記録。
• 薬理学的試験。

脳波検査の禁忌

• 生命維持機能の侵害。
• けいれん状態。
• 精神運動性の興奮。

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脳波検査結果の解釈

脳波で識別される主なリズムには、α、β、δ、θ リズムが含まれます。

• α波は、安静時脳波の主要な皮質リズム（周波数8～12Hz）で、患者が覚醒状態で閉眼しているときに記録されます。後頭葉・頭頂葉領域で最も顕著で、規則的な特徴を持ち、求心性刺激があると消失します。
• β リズム (13 ～ 30 Hz) は通常、不安、うつ病、鎮静剤の使用と関連しており、前頭部で記録するのが最適です。
• 周波数4～7Hz、振幅25～35μVのθリズムは、成人脳波の正常な成分であり、小児期に顕著に現れます。成人では、θ振動は通常、自然な睡眠状態で記録されます。
• 0.5〜3 Hzの周波数と異なる振幅のδリズムは、通常、自然な睡眠状態で記録されますが、覚醒状態では小さな振幅と少量（15％以下）でのみ見られ、αリズムが50％存在します。 40μVの振幅を超え、全時間の15％以上を占めるδ振動は、病的であると見なされます。 5リズムの出現は、主に脳の機能状態の違反の兆候を示しています。 頭蓋内病変のある患者では、対応する領域のEEGで低波が検出されます。 脳症（肝性）の発症はEEGの変化を引き起こし、その重症度は意識障害の程度に比例し、全身性拡散性低波電気活動の形で現れます。 脳の病的な電気活動の極端な表現は、振動の欠如（直線）であり、これは脳死を示します。脳死が判明した場合、患者の親族に精神的なサポートを提供する用意をしておくべきである。

脳波の視覚的分析

脳の機能状態を評価するための情報パラメータには、脳波の視覚的分析とコンピュータ分析の両方において、脳の生体電気活動の振幅周波数特性と空間特性が含まれます。

EEG視覚分析指標:

• 振幅;
• 平均頻度;
• インデックス - 特定のリズムが占める時間（％）
• 脳波の主な律動性および位相性要素の一般化の程度。
• 焦点の局在 - 脳波の主な律動成分と位相成分の振幅と指標における最大の表現。

アルファリズム

標準的な記録条件（目を閉じた、動かず、静かに起きている状態）では、健康な人の脳波は、周波数、振幅、皮質地形、機能的反応が異なる一連のリズミカルな要素で構成されます。

標準条件下での脳波の主成分はαリズム（8～13Hzの準正弦波と特徴的な振幅変調（αスピンドル）を伴う規則的な律動活動）であり、後頭葉および頭頂葉誘導で最大限に発現する。αリズムは、開口運動、眼球運動、視覚刺激、および見当識反応によって抑制される。

α 周波数範囲 (8-13 Hz) では、さらにいくつかの種類の α のようなリズム活動が区別されますが、これは後頭 α リズムよりも頻繁には検出されません。

• μリズム（ローランド型、中枢型、弓状型）は、後頭葉αリズムの感覚運動類似体であり、主に中枢誘導（中心溝またはローランド溝の上）で記録されます。時に、特有の弓状波形を示すことがあります。このリズムの抑制は、触覚刺激や固有受容刺激、そして実際の運動または想像上の運動によって起こります。
• κ波（ケネディ波）は側頭葉誘導に記録されます。これは、後頭葉のα波が抑制され、視覚への注意が高まっている状況で発生します。

その他のリズム。θ（4～8 Hz）、σ（0.5～4 Hz）、β（14 Hz以上）、γ（40 Hz以上）のリズムに加え、その他のリズミカルな脳波成分や非周期的な脳波成分も多数存在します。

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結果に影響を与える要因

登録プロセス中に、患者の運動活動の瞬間が記録されます。これは EEG に反映され、誤った解釈の原因となる可能性があります。

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精神病理における脳波

精神障害における EEG の正常からの逸脱は、原則として、顕著な病理学的特異性を持たず (てんかんを除く)、ほとんどの場合、いくつかの主なタイプに分類されます。

精神障害における主な脳波の変化：脳波の遅延および非同期化、脳波の正常な空間構造の平坦化および破壊、「病的な」波形の出現。

• 脳波の遅延 - 周波数の低下および/またはα波の抑制、およびθ波とσ波の活動の増加（高齢者の認知症、脳循環障害のある領域、または脳腫瘍の場合など）。
• EEG の非同期化は、α リズムの抑制と β 活動の含有量の増加として現れます (たとえば、くも膜炎、頭蓋内圧亢進、片頭痛、脳血管障害: 脳動脈硬化症、脳動脈の狭窄)。
• 脳波の「平坦化」には、脳波の振幅の全般的な抑制と高周波活動の減少が含まれます（たとえば、萎縮過程、くも膜下腔の拡大（外頭水頭症）、表面に位置する脳腫瘍の上、または硬膜下血腫の領域）。
• 脳波の正常な空間構造の破壊。例えば、局所皮質腫瘍における脳波の顕著な半球間非対称性、不安障害における後頭葉α波の抑制による脳波の領域間差異の平滑化、またはうつ病でしばしば認められるα波とμ波のほぼ同等の発現によるα周波数活動の汎化、β波活動の焦点の前方から後方への移動は椎骨脳底動脈不全につながる。
• 「病的な」波形（主に高振幅の鋭波、ピーク、複合波[例えば、てんかんのピーク波]）の出現！このような「てんかん様」脳波活動は、従来の表面誘導では認められない場合もありますが、鼻から頭蓋底に挿入する鼻咽頭電極で記録することができます。これにより、深いてんかん活動を特定することができます。

様々な神経精神疾患における視覚的および定量的な脳波特性の変化に関する記載は、主に標準的な脳波記録条件下で記録されたκ背景脳波を指していることに留意すべきである。このタイプの脳波検査は、ほとんどの患者で実施可能である。

EEG 異常の解釈は、通常、大脳皮質の機能低下、皮質抑制の欠損、脳幹構造の興奮性増大、皮質脳幹刺激、発作閾値低下の EEG 徴候の存在、および可能であればこれらの異常の局在または病的活動の原因 (皮質領域および/または皮質下核 (深部前脳、大脳辺縁系、間脳、または下部脳幹構造)) の指示という観点から行われます。

この解釈は、主に睡眠覚醒サイクルにおける脳波の変化に関するデータ、神経学および脳神経外科クリニックで確認された局所的器質性脳病変および脳血流障害の脳波画像への反映、多数の神経生理学および精神生理学の研究結果（脳波と覚醒レベルおよび注意レベル、ストレス要因の影響、低酸素症などとの関係に関するデータを含む）、および臨床脳波記録における広範な経験的経験に基づいています。

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合併症

機能テストを実施する際には発作が起こる可能性があり、それを記録し、患者に応急処置を施す準備をしておく必要があります。

様々な機能検査を用いることで、脳波検査の有用性は確かに高まりますが、脳波の記録と解析にかかる時間が増加し、患者の疲労を招き、また、過換気や律動性光刺激などによる発作を誘発するリスクを伴う可能性があります。この点から、てんかん患者、高齢者、または幼児には、これらの検査法が必ずしも適用できるとは限りません。

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代替方法

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スペクトル分析

EEG の自動コンピュータ分析の主な方法は、フーリエ変換に基づくスペクトル分析です。フーリエ変換は、周波数と振幅が異なる一連の正弦波振動としてネイティブ EEG パターンを表します。

スペクトル解析の主な出力パラメータ:

• 平均振幅;
• EEG リズムの平均およびモード（最も頻繁に発生する）周波数。
• EEG リズムのスペクトル パワー (EEG 曲線の下の領域に対応し、対応するリズムの振幅とインデックスの両方に依存する積分指標)。

脳波のスペクトル分析は通常、記録されたデータの短い（2～4秒）断片（分析エポック）に対して行われます。数十個のエポックにわたる脳波のパワースペクトルを平均化し、統計パラメータ（スペクトル密度）を計算することで、特定の患者に最も特徴的な脳波パターンを推定することができます。

異なる誘導におけるパワースペクトル（またはスペクトル密度）を比較することにより、脳波のコヒーレンス指数が得られ、これは大脳皮質の異なる領域における生体電位振動の類似性を反映する。この指数には特定の診断的価値がある。したがって、α周波数帯域におけるコヒーレンスの増加（特に脳波の非同期化を伴う）は、実行されている活動における大脳皮質の対応する領域の積極的な共同参加によって検出される。逆に、5リズム帯域におけるコヒーレンスの増加は、脳の機能状態の低下（たとえば、表面に位置する腫瘍）を反映している。

周期測定分析

あまり一般的に使用されないのは、EEG 波の特性点 (波のピークまたはゼロラインの交差点) 間の周期と波のピーク (ピーク) の振幅を測定する周期測定分析 (周期分析または振幅間隔分析) です。

EEG の周期分析により、EEG 波の振幅の平均値と極値、波の平均周期とその分散を決定し、(特定の周波数範囲のすべての波の周期の合計によって) EEG リズムの指標を正確に測定できます。

フーリエ解析と比較すると、EEG周期解析は干渉の影響を受けにくいという利点があります。これは、EEG周期解析の結果が単一の高振幅アーティファクト（例えば、患者の動きによる干渉）の寄与に大きく左右されないためです。しかし、EEG波のピーク検出閾値の標準的な基準が未だ確立されていないため、スペクトル解析ほど頻繁には利用されていません。

EEG分析の他の非線形手法

脳波分析の他の非線形手法についても説明されている。例えば、異なる周波数範囲に属する連続する脳波の発生確率の計算や、異なる誘導における特徴的な脳波断片（例えば、α波スピンドル）間の時間的関係の決定などに基づく手法である。実験的研究では、このようなタイプの脳波分析の結果が脳の機能状態の診断において有益であることが示されているものの、これらの手法は実際には診断の現場では使用されていない。

定量的脳波記録法は、脳波の視覚的分析よりも正確に、てんかんや様々な神経・血管疾患における病的活動の焦点の位置を特定し、多くの精神疾患における脳波の振幅周波数特性や空間構成の違反を特定し、脳の機能状態に対する治療（精神薬物療法を含む）の効果を定量的に評価し、個々の脳波を標準的な脳波データ（年齢基準、様々な病状など）のデータベースと比較することにより、健康な人のいくつかの疾患および/または機能状態の自動診断を実行することを可能にします。これらの利点により、脳波検査の結果に基づいて結論を準備する時間が大幅に短縮され、脳波の基準からの逸脱を特定する可能性が高まります。

定量的脳波分析の結果は、デジタル形式（後続の統計分析のための表として）と、CT、磁気共鳴画像法（MRI）、陽電子放出断層撮影（PET）の結果、さらには局所脳血流評価や神経心理学的検査データと容易に比較できる視覚的なカラー「マップ」の両方で提供できます。これにより、脳活動の構造的および機能的障害を直接比較することが可能になります。

定量的脳波の発展における重要なステップは、脳波の最も振幅の大きい成分（例えば、てんかん様活動）の等価双極子源の脳内局在を決定するためのソフトウェアの開発でした。この分野における最新の成果は、個々の頭蓋骨の形状と脳構造のトポグラフィーを考慮しながら、患者の脳のMRIマップと脳波マップを統合するプログラムの開発です。

視覚分析や脳波マッピングの結果を解釈する際には、脳波の振幅周波数パラメータと空間構成における加齢に伴う変化（進化的変化と退行的変化の両方）、および治療に関連して患者に自然に生じる薬剤服用に伴う脳波の変化を考慮する必要があります。このため、脳波の記録は通常、治療開始前または治療の一時中断後に行われます。

睡眠ポリグラフ検査

電気生理学的睡眠検査、または睡眠ポリグラフ検査は、定量的脳波検査の 1 つの分野です。

この方法の目的は、夜間の睡眠の持続時間と質を客観的に評価し、睡眠構造障害（特に、さまざまな睡眠相、とりわけ急速眼球運動睡眠相の持続時間と潜伏期間）、睡眠中の心血管（心拍リズムおよび伝導障害）および呼吸（無呼吸）障害を特定することです。

研究方法

睡眠（夜間または昼間）の生理学的パラメータ：

• 1 個または 2 個の誘導での EEG（ほとんどの場合 C3 または C4）
• 眼電位データ;
• 筋電図データ;
• 呼吸の頻度と深さ;
• 患者の一般的な運動活動。

これらの指標はすべて、一般的に認められている標準的な基準に従って睡眠段階を特定するために不可欠です。徐波睡眠段階は、睡眠紡錘波と脳波のσ波の存在によって判定され、急速眼球運動を伴う睡眠段階は、脳波の非同期化、急速眼球運動の出現、および筋緊張の著しい低下によって判定されます。

さらに、心電図（ECG）、血圧、皮膚温度、血中酸素飽和度（耳式光酸素飽和度計を使用）も記録されることが多く、これらの指標によって睡眠中の栄養障害を評価することができます。

結果の解釈

睡眠潜時の短縮、急速眼球運動（70分未満）および早朝（午前4～5時）の覚醒は、うつ病および躁病状態の確立された生物学的兆候です。この点において、ポリソミオグラフィーは、高齢者患者におけるうつ病とうつ病性仮性認知症の鑑別を可能にします。さらに、この検査法は、不眠症、ナルコレプシー、夢遊病、さらには睡眠中に生じる悪夢、パニック発作、無呼吸、てんかん発作を客観的に明らかにします。