脳波検査（EEG）：脳の電気活動の記録と解釈

EEGの仕組みと機器

表面電極を、標準化された配置法（例として10–20法）に従って頭皮に装着し、差動増幅器および記録装置へ接続する。現代の装置では信号を高いサンプリングレートでデジタル化し、ノイズを低減するためにフィルターを用いる。準備では皮膚を清拭し、導電性ペーストまたはゲルを塗布する。記録時間は、通常の20～30分程度の短時間検査から、携帯型記録や持続モニタリングによる数日間の長時間記録までさまざまである。モンタージュの選択、電極位置、フィルター設定は波形の見え方と信号源を局在化する能力に影響する。誘発電位のための専用構成では、同期したビデオ、イベントマーカー、刺激提示装置を追加することがある。

特徴と主なリズム

脳波の波形は、周波数、振幅、頭部上での分布によって記述される。代表的な周波数帯域には、デルタ波（0.5～4 Hz：深睡眠時または病的状態で見られる大きく遅い波）、シータ波（4～8 Hz）、アルファ波（8～13 Hz：後頭部などの後方領域で強く見られることが多く、閉眼時に増強する）、ベータ波（13～30 Hz：覚醒時の活動と関連）、ガンマ波（30 Hz超：高周波の過程と関連）がある。臨床医は、生理的なリズムと、筋活動、眼球運動、心臓活動、電極接触不良、外部の電気機器によって生じるアーチファクトとを区別しなければならない。多数のチャネルにわたるパターンを要約するため、定量的指標や頭皮上の地形図が用いられることもある。

歴史と発展

ヒトの頭皮上の電気活動の記録は20世紀初頭にさかのぼり、ハンス・ベルガーなどの医師によって体系的なヒト研究が行われた。20世紀から21世紀にかけて、増幅器設計、電極材料、ビデオ同期、デジタル信号処理が進歩したことで、EEGは専門的な研究手段から日常的な臨床検査法へと発展した。近年の進展には、高密度電極キャップ、コンピュータによる定量解析、空間的な局在化と診断上の有用性を高めるための他の検査法との統合が含まれる。

用途、例と重要性

EEGは多くの臨床場面で不可欠である。典型的な用途には、次のものがある。

• 発作およびてんかんの評価・分類、ならびに手術計画のための発作起始部位の局在化。
• 集中治療室における持続モニタリング。脳症の評価、非けいれん性発作の検出、昏睡時または脳損傷後の予後判断に用いられる。
• EEGを用いて睡眠段階を判定し、睡眠リズムを測定し、睡眠時無呼吸症候群やナルコレプシーなどの障害を診断する睡眠検査。
• 特定の手順に基づく脳死の確認、新生児の脳機能評価、てんかん手術中のモニタリング。

EEGは、認知、ブレイン・コンピュータ・インターフェース、神経発達に関する研究も支える。誘発電位などの手法では、刺激と時間的に対応する反応を抽出することで、特定の経路に対する感度を高める。携帯型EEGおよびビデオEEGは、自然な環境でまれな事象を記録することにより、診断の機会を広げる。

限界、種類と実用上の考慮点

EEGは時間分解能に優れる一方、深部または小さな大脳皮質の信号源を正確に特定する能力には限界がある。空間分解能は、頭蓋内記録やEEGとMRIの併用によって改善される。多くの所見は非特異的であるため、解釈には訓練を受けた専門家が必要である。アーチファクト、患者の体動、技術的な不具合によって結果が不明瞭になることもある。高密度EEG、携帯型長時間記録、術前評価のための頭蓋内EEG、定量的EEG解析、同時マルチモダリティ記録（例：EEG-fMRI）などの種類がある。適切に用いれば、EEGは脳機能をリアルタイムで把握する独自の情報を提供するが、通常は他の臨床情報や画像検査データを補完するものである。