脳波検査の方法

一般的に、脳波は健常な頭皮に電極を装着して記録されます。電位は増幅され、記録されます。脳波計には16～24個、あるいはそれ以上の同一の増幅・記録ユニット（チャンネル）が備わっており、患者の頭部に装着された対応する数の電極対からの電気活動を同時に記録することができます。現代の脳波計はコンピュータベースです。増幅された電位はデジタル形式に変換され、連続的な脳波記録はモニターに表示されると同時にディスクに記録されます。処理後、脳波は紙に印刷することができます。

電位を伝導する電極は、接触面の直径が0.5～1cmの様々な形状の金属板または棒です。電位は脳波計の入力ボックスに供給されます。入力ボックスには20～40個以上の番号付き接触ソケットがあり、これを用いて対応する数の電極を装置に接続できます。最新の脳波計では、入力ボックスには電極スイッチ、増幅器、および脳波アナログ-デジタル変換器が組み込まれています。入力ボックスから変換された脳波信号はコンピューターに送られ、コンピューターを用いて装置の機能が制御され、脳波が記録・処理されます。

EEGは頭部の2点間の電位差を記録します。したがって、2つの電極から得られた電圧は、脳波計の各チャンネルに供給されます。1つは増幅チャンネルの「入力1」に、もう1つは「入力2」に供給されます。多接点EEG誘導スイッチを使用すると、各チャンネルの電極を任意の組み合わせで切り替えることができます。例えば、後頭部電極を任意のチャンネルの入力ボックス「1」のソケットに、側頭部電極をボックス「5」のソケットにそれぞれ接続することで、このチャンネルの対応する電極間の電位差を記録できます。作業を開始する前に、研究者は適切なプログラムを使用して複数の誘導図を作成し、得られた記録を分析します。増幅器の帯域幅を設定するために、アナログおよびデジタルの高周波フィルタと低周波フィルタが使用されます。EEGを記録する際の標準帯域幅は0.5～70 Hzです。

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脳波の取得と記録

記録電極は、ラテン語名の頭文字で示される脳の主要な部位すべてがマルチチャンネル記録に反映されるように配置されます。臨床現場では、主に2つのEEG誘導法が用いられています。1つは国際10-20誘導法、もう1つは電極数を減らした改良誘導法です。より詳細なEEG画像を取得する必要がある場合は、10-20誘導法が適しています。

基準誘導とは、脳上部に位置する電極からの電位が増幅器の「入力1」に、脳から離れた電極からの電位が「入力2」に供給される誘導です。脳上部に位置する電極は、通常、アクティブ電極と呼ばれます。脳組織から離れた電極はリファレンス電極と呼ばれます。左耳たぶ（A ₁）と右耳たぶ（A ₂）が基準電極として使用されます。アクティブ電極は増幅器の「入力1」に接続され、負の電位シフトを与えると記録ペンが上方に振れます。リファレンス電極は「入力2」に接続されます。場合によっては、2つの電極（AA）を短絡させて耳たぶに配置した誘導が基準電極として使用されます。EEGは2つの電極間の電位差を記録するため、曲線上の点の位置は、各電極対の下の電位の変化によって等しく、しかし反対方向に影響を受けます。基準誘導では、アクティブ電極の下で脳の交流電位が生成されます。脳から遠く離れた位置にある基準電極の下には、交流増幅器に流れ込まず、記録パターンに影響を与えない定電位が存在します。この電位差は、能動電極下の脳で発生する電位の変動を歪みなく反映します。しかし、能動電極と基準電極の間の頭部領域は「増幅器-物体」電気回路の一部であり、この領域に電極に対して非対称に位置する十分に強い電位源が存在すると、測定値に大きな影響を与えます。したがって、基準電極を用いた場合、電位源の位置に関する判断は完全に信頼できるものではありません。

双極誘導とは、脳の上部に位置する電極がアンプの「入力1」と「入力2」に接続される誘導の名称です。モニター上の脳波記録点の位置は、各電極対下の電位によって等しく影響を受け、記録された曲線は各電極の電位差を反映します。したがって、1つの双極誘導に基づいて、各電極下の振動の形状を判断することは不可能です。同時に、複数の電極対を様々な組み合わせで記録した脳波を分析することで、双極誘導で得られる複雑な要約曲線の成分を構成する電位源の位置を特定することができます。

例えば、後側頭葉に局所的な低速振動源がある場合、前側頭葉電極（Ta）と後側頭葉電極（Tr）を増幅器端子に接続すると、後側頭葉（Tr）の低速活動に対応する低速成分と、それに前側頭葉（Ta）の正常な脳組織によって生成される高速振動が重畳された記録が生成されます。どの電極がこの低速成分を記録するかという問題を明確にするために、電極ペアを2つの追加チャンネルで切り替えます。各チャンネルの1つは元のペアの電極（TaまたはTr）に対応し、もう1つはFやOなどの非側頭誘導に対応します。

病的に変化した脳質の上に位置する後側頭葉電極Trを含む新たに形成されたペア（Tr-O）には、低速成分が再び存在することが明らかです。比較的無傷の脳（Ta-F）の上に位置する2つの電極からの活動が入力として供給されるペアでは、正常な脳波が記録されます。したがって、局所的な病的な皮質焦点がある場合、その焦点の上に位置する電極を他の電極とペアで接続すると、対応する脳波チャンネルに病的な成分が現れます。これにより、病的な振動の発生源を特定することができます。

EEGにおける注目電位の発生源を特定するための追加的な基準は、振動位相歪みの現象です。3つの電極を脳波計の2つのチャンネルの入力に次のように接続します。電極1を「入力1」に、電極3をアンプBの「入力2」に、電極2をアンプAの「入力2」とアンプBの「入力1」に同時に接続します。電極2の下では、脳の残りの部分の電位（「+」記号で示される）に対して正の電位シフトがあると仮定すると、この電位シフトによって生じる電流はアンプAとBの回路で逆方向になり、対応するEEG記録において電位差の逆方向シフト（逆位相）として反映されます。したがって、チャンネルAとBの記録における電極2の下の電気振動は、周波数、振幅、形状は同じですが、位相が逆の曲線で表されます。連鎖状の脳波計の複数のチャネルにわたって電極を切り替えると、調査対象の電位の逆位相振動が、この電位の発生源の上にある 1 つの共通電極が接続された 2 つのチャネルに沿って記録されます。

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脳波と機能検査の記録ルール

検査中、患者は光と音を遮断した部屋で、快適な椅子に座り、目を閉じていただきます。被験者は直接またはビデオカメラで観察されます。記録中は、重要な出来事や機能検査にマーカーが付けられます。

眼の開閉を検査すると、脳波に特徴的な眼電図アーティファクトが現れます。この脳波の変化から、被験者の眼球接触の程度や意識レベルを特定し、脳波の反応性を大まかに推定することができます。

脳の外部影響に対する反応を検出するために、短い閃光や音信号といった単一刺激が用いられる。昏睡状態の患者の場合、人差し指の爪床の付け根を爪で押すという痛覚刺激を用いることも許容される。

光刺激には、スペクトルが白色に近い、十分に高い強度（0.1～0.6 J）の短い（150 μs）閃光が用いられます。光刺激装置は、リズム同化反応（脳波の振動が外部刺激のリズムを再現する能力）を研究するためのフラッシュシリーズを提示することを可能にします。通常、リズム同化反応は、脳波自身のリズムに近い点滅周波数でよく表れます。同化の律動波は後頭部で最大振幅を示します。光過敏性てんかん発作では、律動的な光刺激によって光発作性反応（てんかん様活動の全般的な放電）が明らかになります。

過換気は主にてんかん様活動を誘発するために行われます。被験者は3分間、深くリズミカルに呼吸するよう指示されます。呼吸数は1分間に16～20回以内である必要があります。脳波の記録は過換気開始の少なくとも1分前から開始し、過換気中および終了後少なくとも3分間継続します。