Die Elektroenzephalographie (EEG) ist eine Untersuchungsmethode zur Messung der elektrischen Aktivität der Hirnrinde. Viele Organe erzeugen elektrische Signale, so auch das Gehirn. Eine EEG hilft Ärzten dabei, um zum Beispiel Epilepsie zu diagnostizieren.
Was ist ein EEG?
Der Begriff EEG ist eine Abkürzung für Elektroenzephalographie oder auch Elektroenzephalogramm. Mittels dieser Untersuchungstechnik können Fachärzte für Neurologie die elektrische Aktivität der Hirnrinde messen. Damit die Messung der Gehirnaktivität erfolgreich durchgeführt werden kann, werden Elektroden auf der Kopfhaut mit einem Monitor verbunden, auf dem die elektrischen Ströme als Wellenmuster sichtbar werden. Der betreuende Arzt bewertet die Häufigkeit oder Frequenz der Wellen ebenso wie die Höhe, die sogenannte Amplitude.
EEG-Untersuchung: Vorbereitung und Ablauf
Ein Routine-EEG verläuft immer nach dem gleichen Schema. Untersuchung und Aufklärung des Patienten werden durch einen Neurologen durchgeführt. Während der Untersuchung nimmt der Patient eine entspannte Haltung im Sitzen oder Liegen ein. Zunächst bekommt der Patient eine Art Haube auf den Kopf. Die Elektroden - in der Regel 21 - werden anschließend in die Haube eingearbeitet und befestigt. Für ein Routine-EEG sind bis zu 21 Elektroden notwendig, die mit einem Kontaktgel bestrichen, nach einem standardisierten Schema auf der Kopfhaut des Patienten befestigt und über Kabel verbunden werden. Meist sind sie in einer Art Haube eingearbeitet. Das erleichtert die Platzierung und Haftung am Kopf des Patienten. Damit die Hirnströme gemessen werden können, werden die Elektroden mit einem Kontaktgel bestrichen und anschließend an der Kopfhaut angebracht. Die Untersuchung wird in der Regel von einer medizinischen Fachkraft durchgeführt. Sie gibt dem Patienten währenddessen verschiedene Anweisungen, wie Augen öffnen, wieder schließen und bewegen. Oder aber sie fordert den Patienten dazu auf, einfache Rechenaufgaben zu lösen.
Während der eigentlichen Messung, die für den Patienten nicht spürbar ist, sollte dieser möglichst entspannt und ruhig sein und die Augen geschlossen halten. Der betreuende Arzt gibt hin und wieder kurze Anweisungen, zum Beispiel die Augen zu öffnen oder eine einfache Rechenaufgabe zu lösen. Dies führt zu einer Änderung der Hirnaktivität und wird im EEG aufgezeichnet. Die ganze Messung dauert in der Regel nicht länger als 20 bis 30 Minuten. Ein EEG (Elektroenzephalografie) dauert in der Regel nur 20 bis 30 Minuten.
Weitere EEG-Arten
- Schlaf-EEG: Ein Schlaf-EEG wird meist in einem speziellen Schlaflabor stationär durchgeführt. Wie beim Routine-EEG setzt der Arzt dem Patienten eine Elektrodenhaube auf. Der Patient geht dann wie gewohnt zu Bett - so wie er es auch zuhause macht. Medikamente und Alkohol darf er keine einnehmen. Über die gesamte Schlafdauer wird die Hirnaktivität gemessen und aufgezeichnet. Häufig erfasst der Arzt dabei auch die Augenbewegungen, die Muskelaktivität und die Herzfrequenz des Schlafenden. Dort geht der Patient wie gewohnt zu Bett.
- Langzeit-EEG: Beim Langzeit-EEG wird die Hirnaktivität über 24 oder 48 Stunden gemessen. Dazu erhält der Patient einen tragbaren Rekorder, der am Körper befestigt wird. Während der Langzeitaufzeichnung protokolliert der Patient alle Vorkommnisse, damit der Arzt sie mit Veränderungen der HIrnaktivität in Zusammenhang bringen kann. Beim Langzeit-EEG misst man die Hirnaktivität über 24 oder 48 Stunden.
- Provokations-EEG: Das Provokations-EEG dient dazu, einen epileptischen Anfall zu simulieren. Hierbei wird ein epileptischer Anfall provoziert. Dazu setzt der Neurologe drei verschiedene Methoden ein: Hyperventilation (Mehratmung), Photostimulation und Schlafentzug. Für die Hyperventilation bittet der Arzt den Patienten, für drei bis fünf Minuten möglichst tief ein- und auszuatmen. Bei der Photostimulation wird der Patient hellen Lichtblitzen ausgesetzt. Sowohl während der Hyperventilation als auch der Photostimulation leitet der Arzt direkt ein EEG ab. Beim Schlafentzug soll der Patient während einer gesamten Nacht wach bleiben. Hierzu wird er meist stationär aufgenommen. Koffeinhaltige Getränke darf er keine zu sich nehmen, um wach zu bleiben. Das EEG wird dann am nächsten Tag abgeleitet.
EEG: Auswertung und Befundung
Für die Auswertung des EEGs betrachtet der durchführende Arzt das Wellenmuster auf dem Monitor. Der Verlauf der Wellen hängt von der Hirnaktivität ab und unterscheidet sich zum Beispiel danach, der Patient gerade wach ist oder schläft, sich konzentriert oder müde ist. Die Frequenz der Wellen pro Sekunde wird in Hertz angegeben. Bei jedem Menschen zeigt sich ein individuelles EEG-Bild. Bei Kindern sind die individuellen Unterschiede noch deutlicher ausgeprägt als bei Erwachsenen, zudem verläuft das Wellenmuster langsamer und unregelmäßiger.
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Der Neurologe beurteilt das EEG nach Form, Frequenz und Amplitude der aufgezeichneten Hirnwellen. Ein allgemein verlangsamter Grundrhythmus bei erwachsenen, wachen Patienten tritt zum Beispiel bei Vergiftungen, Koma oder Gehirnentzündung auf. Ein sogenannter Herdbefund, also eine örtlich begrenzte Veränderung der Hirnaktivität, spricht hingegen für Tumore oder Hirnschäden durch Verletzungen (Schädel-Hirn-Trauma). Herdbefunde werden oft zusätzlich mitels Kernspintomografie (Magnetresonanztomografie, MRT) abgeklärt.
Physiologische Wellen im EEG
Je nach Wachheitsgrad unterscheidet man verschiedene Muster (Graphoelemente) im Elektroenzephalogramm, die keinen Krankheitswert haben:
- Alpha-Wellen (acht bis zwölf Hertz): wacher, entspannter Erwachsener mit geschlossenen Augen
- Beta-Wellen (13 bis 30 Hertz): wacher Erwachsener mit geöffneten Augen und bei geistiger Tätigkeit
- Theta-Wellen (vier bis sieben Hertz): starke Müdigkeit, beim Einschlafen
- Delta-Wellen (0,5 bis drei Hertz): Tiefschlaf
Öffnet der Patient die Augen oder konzentriert sich auf eine Aufgabe, findet ein Wechsel vom Alpha-EEG zum Beta-EEG statt. Dies wird als Berger-Effekt oder auch Arousal-Reaktion bezeichnet. Neugeborene und Kinder zeigen statt des genannten Musters langsame und eher unregelmäßige Wellen.
EEG zur Diagnose von Epilepsie
Ein EEG (Elektroenzephalografie) überprüft die Gehirnaktivität und gibt Auskunft über die Hirnfunktion. Weiterhin dient ein EEG zur Überprüfung von Schlafstörungen oder einer Schlafkrankheit (Narkolepsie). Mittels EEG werden zudem die Hirnströme eines Patienten während einer Narkose sowie auf der Intensivstation überwacht.
Die Diagnostik einer Epilepsie ist schwieriger, da das EEG zwischen den Anfällen häufig unauffällig ist und die epilepsietypischen Hirnstromkurven erst bei einem Anfall auftreten. Neurologische Störungen wie eine Epilepsie beeinflussen das Wellenmuster. Während eines epileptischen Krampfanfalls zeigen sich zum Beispiel besonders hohe und steile Wellen, auch als Spikewellen bezeichnet. Außerhalb von Krampfanfällen ist das EEG jedoch normal. Jede Welle gibt Auskunft über die Aktivität von Nervenzellen in einer bestimmten Hirnregion. Zeigen sich im EEG lokal begrenzte Veränderungen, kann das auf einen Tumor oder einen Hirnschaden hinweisen.
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Eine Epilepsie wird diagnostiziert, wenn es wiederholt zu epileptischen Anfällen gekommen ist. Verdacht auf Krampfanfälle (Epilepsie) sowie begleitend zur Epilepsietherapiezur Schlafdiagnostiklokalen Veränderungen im Gehirn (Herdbefunde, z.B.
Allerdings schließt ein unauffälliges EEG keine Epilepsie, Gehirnentzündung oder Ähnliches aus. Lokalisierte Veränderungen im Gehirn werden heutzutage mit modernen bildgebenden Verfahren diagnostiziert. Sie lassen auch Aussagen über die Ursache der Erkrankung zu. Sind keine Hirnströme messbar, spricht man von einem Nulllinien-EEG. Es kennzeichnet den Hirntod, das heißt bei noch schlagendem Herzen versagt die Gehirnfunktion vollständig.
Epilepsietypische Potentiale
Epilepsietypische Potentiale bestehen sowohl in Spitzen (Spikes oder Spike-Waves), Spitze-Welle-Komplexen (Spike-Wave-Komplexe oder Polyspikes) und steilen Wellen (Sharp Waves). Grundsätzlich definieren sich EEG-Potentiale als epilepsietypisch, wenn sie deutlich häufiger bei Menschen mit Epilepsie als bei Menschen ohne Epilepsie auftreten.
Zu den epilepsietypischen Potenzialen (spezifisch epileptiformen Potenzialen) zählen sog. Sharp Waves, Sharp-Slow Waves, Spikes, Polyspikes und Spike-Wave-Komplexe.
EEG-Befund bei Epilepsie
Im EEG fallen die hochamplitudige Aktivitäten während eines Anfalls auf. Im anfallfreien Intervall fallen besonders geformte Graphoelemente auf. Bei Epilepsieuntersuchungen ist ein EEG notwendig!
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Risiken und Komplikationen beim EEG
Ein Routine-EEG ist mit kaum Risiken verbunden und vollkommen schmerzfrei. Zu Unregelmäßigkeiten kann es dennoch kommen, wenn die Elektroden sich etwa durch starkes Schwitzen von der Kopfhaut lösen, was die Auswertung verzerren würde. Auch Muskelzuckungen der Augen können das EEG verfälschen. Wie genau äußert sich ein Krampfanfall und was ist zu tun? Bei einem EEG (Elektroenzephalographie) gibt es keine Risiken oder Komplikationen. Der EEG-Befund kann jedoch durch starkes Schwitzen - wenn die Elektroden den Kontakt zur Kopfhaut verlieren - und durch Muskelzuckungen beziehungsweise Muskelbewegungen (z.B.
Die Untersuchung ist ungefährlich und verläuft schmerzfrei. Über die Elektroden gelangt keine elektrische Spannung in den Körper. Sie dienen lediglich dazu, Spannung aus dem Körper weiterzuleiten, die dort aber natürlicherweise vorkommt.
Beim Provokations-EEG wird ein epileptischer Anfall ausgelöst, was für den Patienten unangenehm ist. Da es in einem geschützten Umfeld unter ärztlicher Überwachung stattfindet, braucht man keine Angst zu haben. Die Ärztin achtet darauf, dass die Patientin nicht stürzt oder sich auf die Zunge beißt und sich verletzt. Sollte der Anfall lange dauern, bekommt die Patient*in ein krampflösendes Medikament.
Differentialdiagnostik und weitere Ursachen für Krampfanfälle
Nicht jeder Anfall ist gleichbedeutend mit einer Epilepsie. Entsprechend der zahlreichen möglichen Auslöser und Ursachen muss im Rahmen der Diagnose also nicht nur abgeklärt werden, ob es sich überhaupt um einen epileptischen Anfall, einen einmaligen Krampfanfall oder einen Fieberkrampf handelt, sondern im Falle von Epilepsie auch, um welche spezifische Form es sich handelt. Nur so kann die optimale Behandlung eingeleitet werden.
Steckt hinter den epileptischen Anfällen eigentlich eine andere akute oder chronische Grunderkrankung, so muss in erster Linie diese behandelt werden. Zum Beispiel bei einer Meningitis, einem Glucosetransporterdefekt Typ 1 (genetisch bedingte Stoffwechselbesonderheit), bei Kopfverletzungen oder bei chronischen Entzündungen des Gehirns infolge einer Autoimmunerkrankung. Wird die eigentliche Ursache dieser strukturellen, metabolischen oder infektiösen Epilepsien behandelt, bessert sich in der Regel auch das Anfallsgeschehen.
Verschiedenste Faktoren können akut symptomatische Krampfanfälle auslösen zum Beispiel eine Überdosis an Medikamenten wie Antidepressiva, Vergiftungen oder schädliche Umwelteinflüsse, Schlafmangel, Durchblutungsstörungen oder Unterzuckerung. Ein Anfall kann auch in einem engen zeitlichen Zusammenhang (etwa eine Woche) mit einer akuten dokumentierten Hirnverletzung, etwa nach einer Entzündung oder einer Kopfverletzung, auftreten.
Differentialdiagnostisch sind im weiteren Verlauf außerdem Synkopen, REM-Schlaf-Verhaltensstörungen, ischämische Attacken und psychogene Anfälle auszuschließen. Insbesondere konvulsive Synkopen lassen sich im Rahmen der Anamnese recht gut von epileptischen Anfällen unterscheiden, denn danach gefragt, geben Betroffene häufig an, dass sie sich sehr gut an das gesamte Anfallsgeschehen während der Synkope erinnern können, zum Beispiel an die Reaktion der Ersthelfer, das Eintreffen eines Krankenwagens oder Ähnliches.
Anamnese und Beobachtung von Anfällen
Die zahlreichen verschiedenen Formen von epileptischen Anfällen und nicht-epileptischen Krampfanfällen machen eine Diagnose jedoch nicht immer ganz einfach. Dafür ist auch ein ausführliches Gespräch zwischen Ärztinnen und Ärzte und Patientinnen und Patienten wichtig. Hierbei stellen Ärztinnen und Ärzte zahlreiche Fragen, um die Vorgeschichte, die aktuellen Symptome sowie die Lebensgewohnheiten von Patientinnen und Patienten in Erfahrung zu bringen (=Anamnese). Bei einer Fremdanamnese werden auch Angehörige z. B. Bewährt bei der Diagnostik hat sich auch die Aufnahme eines Anfalls auf dem Smartphone durch Angehörige. Dieses Video kann dann den Ärztinnen und Ärzte vorgespielt werden. Eine möglichst genaue Dokumentation der Symptome erleichtert den Ärztinnen und Ärzte die Diagnose oft erheblich.
Wird im Anschluss an die Anamnese und die Untersuchung mit EEG und / oder MRT die Diagnose Epilepsie gestellt, nehmen Anfallsbeobachtung und Anfallsbeschreibung einen wichtigen Platz im Rahmen der Therapie ein. Sie ermöglichen es, den Behandlungserfolg einzuschätzen, den Alltag auf die Art, Tageszeit und Häufigkeit der Anfälle auszurichten und vorbeugende Maßnahmen zu treffen. Nach der Diagnose ist es auch wichtig, dass Angehörige und/oder betreuende Personen, sowie die Patientinnen und Patienten einen Anfallskalender führen, um den Behandlungserfolg zu kontrollieren, Veränderungen rechtzeitig zu erkennen und vorbeugende Maßnahmen im Alltag auf Basis der Anfallshäufigkeit, Anfallsdauer und der eventuellen Anfallshäufung zu bestimmten Tageszeiten zu treffen. Auch das subjektive Erleben der Betroffenen selbst ist wichtig.
Maßnahmen bei einem epileptischen Anfall
Ein einzelner epileptischer Anfall erfordert normalerweise keine medizinische Hilfe und stellt damit auch keinen medizinischen Notfall dar. Es gibt dennoch einige Maßnahmen, die man im Falle eines Falles ergreifen sollte, um demder Betroffenen und demder behandelnden Ärzt*in zu helfen. Hier haben wir die wichtigsten Punkte für Sie zusammengefasst. Angefangen von einfachen Maßnahmen, bis hin zu Notfallmedikamenten.
EEG in der Neurophysiologischen Diagnostik
Die neurophysiologische Diagnostik umfasst eine Reihe von Untersuchungsmethoden, die über die unterschiedlichen Funktionen des zentralen und peripheren Nervensystems eine Aussage erlauben. Die Elektroenzephalografie (EEG) zeichnet die elektrische Aktivität des Gehirns an der Schädeloberfläche auf und stellt die am weitesten verfügbare und am längsten praktizierte elektrophysiologische Messmethode in der Neurologie dar. Die elektrische Aktivität großer Neuronenverbände lässt sich mit Oberflächenelektroden von der Kopfschwarte ableiten. Hierzu sind definierte Elektrodenpositionen erforderlich, die durch das 10-20-System vorgegeben werden.
Die Beschreibung des EEG gibt zunächst eine vorherrschende Grundaktivität beim wachen, entspannten Patienten mit geschlossenen Augen an, die typischerweise aus einem über den okzipitalen Ableitepunkten betonten α-Rhythmus (etwa 85 % der Menschen) besteht. Die Amplitude dieser Grundaktivität nimmt zu den weiter frontal gelegenen Ableitepunkten ab. Der Grundrhythmus wird bei Augenöffnen inhibiert und durch schnellere und meist unregelmäßigere und flachere Wellen ersetzt (Desynchronisation); die Grundaktivität der entspannten Wachheit restituiert prompt bei erneutem Augenschluss (visuelle Blockadereaktion, Berger-Effekt).
Pathologische EEG-Veränderungen lassen sich grundsätzlich anhand ihres örtlichen Auftretens in generalisierte oder fokale Störungen und anhand der auftretenden Graphoelemente unterteilen. Liegt beim wachen Erwachsenen bei geschlossenen Augen eine Verlangsamung des Grundrhythmus unter 8 Hz vor, so spricht man von einer Allgemeinveränderung (AV).
Unter herdförmigen Veränderungen fasst man das Auftreten pathologischer Wellenformen oder Graphoelemente in einem umschriebenen Bereich des Oberflächen-EEG zusammen. Sie können lokalisatorischer Hinweis auf pathologische Gehirnareale, z. B. bei einem Tumor oder Hamartom oder einem zerebralen Infarkt, sein. Bei unregelmäßigem Grundrhythmus zeigen sich in den Ableitungen T4/T6 und T6/O2 typische Spikes mit Phasenumkehr.
Als einfachste Provokationsmethode ist die Reagibilität auf Augenöffnung/-schließung zu werten. Eine weitere, leicht durchführbare Methode stellt die Hyperventilation (HV) über 5 min dar, unter der oftmals herdförmige Verlangsamungen oder auch epilepsietypische Potenziale deutlicher oder erstmalig hervortreten können. Unter der Photostimulation versteht man die Applikation von Stroboskopblitzen mit variabler Frequenz bei geschlossenen Augen. Gerade bei idiopathischen Epilepsien können Spikes oder Spike-Wave-Komplexe hervorgerufen werden, die im Ausgangs-EEG nicht vorhanden waren (photosensible Reaktion).
Schlafstadien im EEG
Der normale Schlaf läuft zyklisch in Stadien unterschiedlicher Schlaftiefe ab, die durch EEG-Merkmale charakterisiert werden können. Die Stadien werden in regelhafter Abfolge durchlaufen und zyklisch wiederholt und zunächst grob anhand des Vorkommens von raschen unregelmäßigen Augenbewegungen in Non-REM- und REM-Phasen (REM = „rapid eye movements“) eingeteilt. Im Laufe einer Nacht werden mehrere Zyklen durchlaufen, wobei Dauer und Auftreten der Tiefschlafphasen im Verlauf der Nacht abnehmen zu Gunsten vermehrter REM-Phasen gegen Ende der Schlafenszeit.
Die Beschreibung der EEG-Schlafstadien ergibt sich aus Tab. 4. Stadium 1-4 nach Rechtschaffen und Kales (1968) bzw. I-IV nach Dement und Kleitman (1957) fallen in die Phase des Non-REM-Schlafs, bei Stadium V bzw. REM handelt es sich um die Phase des Schlafes mit den raschen Augenbewegungen.
Moderne EEG-Verfahren
Die Routine-EEG-Untersuchungen werden heute durch aufwendigere Verfahren ergänzt (Tab. 5). Simultane Video-EEG-Aufzeichnungen im Doppelbildverfahren erlauben die Zuordnung von klinischen Phänomenen zu der entsprechenden hirnelektrischen Aktivität und ermöglichen eine bessere Beurteilung klinisch schwieriger Bilder, wie z. B. komplex-partieller Anfälle. Langzeit-EEG-Untersuchungen mit simultaner Videodokumentation können mit moderner Computertechnik trotz der großen anfallenden Datenmenge heutzutage in übersichtlicher Form bewältigt und ausgewertet werden. Unter diesen Umständen wird als Provokationsmaßnahme ein kontrollierter Medikamentenentzug durchgeführt, über den der Patient speziell aufgeklärt werden muss. Oft werden dann auch subdurale Streifenelektroden temporär implantiert, sodass aufgrund des gemessenen Elektrokortikogramms eine genauere Topodiagnostik möglich wird.
Bedeutung des EEG in der modernen Diagnostik
Durch die modernen Schnittbildverfahren wurde in den letzten 20-25 Jahren die Bedeutung der EEG-Diagnostik neu definiert. In der Lokalisationsdiagnostik sind die CT und MRT dem EEG eindeutig überlegen. Dennoch hat die EEG auch heute noch einen wichtigen Stellenwert in der neurologischen Diagnostik, da sie eine Funktionsdiagnostik des Gehirns erlaubt. In bestimmten klinischen Situationen, wenn nur eine abnorme Tätigkeit der Neurone ohne strukturelle Parenchymveränderungen vorliegt, zeigt die EEG ihre Stärke, z. B. bei akuten oder chronischen Intoxikationen, metabolischen Störungen, idiopathischer Epilepsie oder in der Frühphase einer Enzephalitis. EEG-Veränderungen können aber auch eine gezieltere Suche nach morphologischen Veränderungen induzieren, wie z. B. die Frage nach diskreten fokalen kortikalen Dysplasien, die erst bei optimierter MRT-Technik schließlich dargestellt werden können.
Ein besonderes Indikationsgebiet stellt der Einsatz des EEG in der Diagnostik zur Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls (Hirntoddiagnostik) dar. Unter geeigneten klinischen Voraussetzungen ist das EEG eine wichtige Methode zum Nachweis der Irreversibilität des Funktionsverlustes des gesamten Gehirns.