EEG – Elektroenzephalographie ▷ Funktionsweise, Ablauf, Risiken und Kosten
Autor: Dipl.-Biol. Claudia Helbig unter Mitarbeit von Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen- aktualisiert am:
Die Elektroenzephalographie, kurz EEG, ist eine wichtige Methode zur Untersuchung von Funktionsstörungen des Gehirns (Foto: YAKOBCHUK VIACHESLAV | Shutterstock)
In diesem Artikel:
Was ist die Elektroenzephalographie (EEG)?
Die Elektroenzephalographie, die auch unter der Abkürzung EEG bekannt ist, ist für die medizinischen Fachbereiche Neurologie, Psychiatrie, Neurochirurgie und Intensivmedizin ein wichtiges diagnostisches Verfahren zur Untersuchung und fortlaufenden Kontrolle von Funktionsstörungen des Großhirns, insbesondere bei epileptischen Krankheitsbildern.1 Erfasst werden hierbei Funktionsstörungen, die lokal auf sogenannte Herde begrenzt sind oder diffus das gesamte Großhirn betreffen.
Die Elektroenzephalographie gehört zur Gruppe der sogenannten elektrophysiologischen Untersuchungen. Diese messen die elektrische Aktivität von Geweben, die elektrische Signale erzeugen und weiterleiten.
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Zum Beispiel werden elektrische Signale des Großhirns zur Aktivierung der Muskulatur über elektrisch leitende Nervenstränge zum Rückenmark weitergeleitet. Dort werden sie auf die Nervenzellen der peripheren Nerven als Leistungskabel auf die Muskulatur der Arme und Beine übertragen. Deren elektrische Aktivität kann durch die Elektromyographie beurteilt werden. Mit Hilfe der Elektroneurographie kann die Nervenleitgeschwindigkeit der peripheren Nerven gemessen und diagnostisch verwertet werden.
Anwendungsbereiche (Indikationen) der Elektroenzephalographie
Beispiele für den Einsatz der EEG im neurologischen Fachgebiet, in der Psychiatrie und in der Intensivmedizin:
- Diagnostische Zuordnung und Verlaufsuntersuchungen von epileptischen Anfällen
- Diagnostik und Quellenanalyse vor der Epilepsiechirurgie
- Hilfe bei der Entscheidung zur medikamentösen Therapie
- Neurodegenerative Erkrankungen, in deren Verlauf es zum schrittweisen Untergang von Nervenzellen kommt, zum Beispiel bei Demenz
- Entzündliche Hirnerkrankungen
- Ursächlich ungeklärte umschriebene oder diffuse Hirnfunktionsstörungen
- Diagnostik und Verlaufsuntersuchungen von Bewusstseinsstörungen
- Diagnostik von Schlafstörungen
- Überwachung unter der Therapie mit Psychopharmaka
- Abgrenzung von organischen oder psychischen Bewußtseinsstörungen
- Steuerung der Narkosetiefe
- Untersuchung im Rahmen der Hirntod-Diagnostik
- Therapeutisch mithilfe der Neuro-Feedback-Technik
- Wissenschaftlich, zum Teil in Kombination mit dem Magnetenzephalogramm (MEG) zur Analyse der Sprache und zur Entwicklung von Brain-Computer-Interfaces
Funktionsweise der EEG
Das methodische Prinzip der EEG ist die Registrierung der elektrischen Aktivität großer Nervenzellverbände des Gehirns. Es handelt sich um sogenannte Mikroströme. Für die fortlaufende Aufzeichnung der an der Kopfhaut ableitbaren hirnelektrischen Aktivität, auch Hirnströme genannt, wird ein Registriergerät mit sehr hohem Verstärkungsgrad (50.000-fach bis 100.000-fach) benötigt. Das Messergebnis wird als Elektroenzephalogramm bezeichnet.
Die EEG misst die Schwankungen der elektrischen Spannung – die sogenannten Potentialschwankungen – mithilfe von Oberflächenelektroden. Sie werden nach einem systematischen Verteilungsplan auf die Kopfhaut gepresst oder geklebt und bestehen meist aus chloriertem Silber. Sehr nützlich sind Hauben mit fest installierten Elektroden. Nach Verstärkung der Signale beziehungsweise Hirnströme können diese graphisch in Form einer Hirnstromkurve, dem Elektroenzephalogramm, aufgezeichnet und ausgewertet werden.
Die Anordnung der Oberflächenelektroden erfolgt nach einem international standardisierten Schema auf der Kopfhaut des Patienten, um die Vergleichbarkeit und Verlässlichkeit der Methode zu gewährleisten. Dieses Schema wird als 10-20-System bezeichnet. In der Regel erfolgen die enzephalographischen Aufzeichnungen über eine Dauer von mindestens 30 Minuten.
Die Ableitung der hirnelektrischen Potentialschwankungen kann nach zwei grundlegenden Prinzipien erfolgen: (1) nach dem bipolaren Prinzip und (2) nach dem unipolaren oder Referenzprinzip.
Bipolare Ableitung
Das Erfassen der Potentialdifferenzen zwischen zwei Elektroden erfolgt anhand der sogenannten bipolaren Ableitung. Die Elektroden sind hierbei in Längs- beziehungsweise Querreihen in Serie geschaltet und erfassen Veränderungen des Biopotentials. Der Begriff Biopotential beschreibt Spannungsunterschiede, die durch natürliche Prozesse im menschlichen Körper entstehen. Bei dieser Art der Ableitung werden die Elektroden untereinander verglichen und Unterschiede der elektrischen Hirnaktivität zwischen zwei Ableitorten erfasst, die eng beieinander liegen.2
Unipolare Ableitung (Referenzableitung)
Bei der Referenzableitung, die auch als Bezugsableitung bezeichnet wird, vergleicht man alle verwendeten Elektroden mit einer einzelnen Referenzelektrode. Da das EEG ausschließlich Potentialunterschiede misst, wird bei einer Referenzschaltung ein nur in der Referenzelektrode vorkommendes Potenzial in allen anderen Kanälen abgebildet. Die Potentialdifferenz der aktiven Elektroden wird gegenüber einem gewählten Bezugsmesspunkt berechnet. Bei der Referenzelektrode handelt es sich um eine sogenannte indifferente Elektrode, die nicht in der Lage ist, diagnostisch relevante Spannungsänderungen zu registrieren.
Eine gleichzeitige Videoaufzeichnung kann zusätzlich bei der Erkennung krankhafter EEG-Muster unterstützen. Hierzu wird das Video parallel zur EEG-Kurve abgespielt.
Ableitung nach dem 10-20-System
Das 10-20-System erhielt seine Bezeichnung, weil bei dieser international standardisierten Art der Ableitung 20 oder mehr Elektroden – bei Standard-EEG häufig 21 Elektroden – in Abständen von 10 beziehungsweise 20 Prozent zueinander auf bestimmten Bereichen der Kopfhaut verteilt werden.2 Diese Methode hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Elektrodenverteilung unabhängig von der Kopfgröße des Patienten möglich ist. Die Elektrodenpositionen sind zudem auch bei verschiedenen EEG-Ableitungen vergleichbar.
Bei diesem System bezeichnen Elektroden mit geraden Zahlen die rechte und solche mit ungeraden Zahlen die linke Gehirnhälfte, die man auch als Hemisphäre bezeichnet. Eine solche Ableitung dauert 20 Minuten und wird mit geschlossenen Augen durchgeführt, um den elektroenzephalographischen Grundrhythmus darzustellen, also die Aktivität des Gehirns ohne vorherige Aktivierung. Die stärkste Ausprägung hat dieser Grundrhythmus am Hinterhaupt.2
Möchte man eine verbesserte diagnostische Aussagekraft erzielen, werden hierfür unterschiedliche Aktivierungsmethoden eingesetzt.
Provokationsmethoden: Methoden zur Aktivierung von Herdstörungen und epilepsie-typischen Entladungen
Methoden, mittels derer man Herdstörungen oder auf eine Epilepsie hinweisende elektrische Entladungen aktivieren kann, werden als Provokationsmethoden oder Aktivierungsmethoden bezeichnet. Unter diesem Begriff werden unter anderem (1) Schlafentzug und Schlaf, (2) Hyperventilation und (3) Photostimulation zusammengefasst.
Schlafentzug und Schlaf
Bei Schlafmangel und Müdigkeit sowie während des Schlafes können epileptische Funktionsstörungen im EEG deutlicher erkennbar werden. Das macht man sich für die Diagnosestellung zunutze, indem man durch vorherigen Entzug den Schlaf beim Patienten provoziert oder man ihn spontan einschlafen lässt. Insbesondere allgemeine epileptische Erregungssteigerungen treten hierdurch verstärkt auf. Für eine aussagekräftige Beurteilung wird ein EEG im Wachzustand mit anschließendem Übergang in den Schlaf abgeleitet.
Die Auswertung eines Schlaf-EEG gestaltet sich zur Untersuchung epileptischer Funktionsstörungen einerseits einfacher als die eines Wach-EEG, weil die Untersuchungsdauer länger ist und somit mehr Daten zur Verfügung stehen. Noch entscheidender ist allerdings, dass die als Neuronen bezeichneten elektrisch erregbaren Gehirnzellen im Schlaf stärker synchronisiert sind. Das bedeutet, dass sie gleichzeitig aktiv sind und somit auch stärkere Verbindungen ausbilden, die sogenannten Synapsen. Das wiederum liefert im EEG stärkere Signale. Dieses Phänomen der synchronisierten Neuronen bildet übrigens auch die Grundlage für das Lernen.3,4
Hyperventilation
Als Hyperventilation bezeichnet man eine gesteigerte Atemfrequenz. Bittet man einen Patienten gezielt um eine solche Mehratmung über einen Zeitraum von maximal 3 – 5 Minuten, wird der pH-Wert des Blutes durch das vermehrt ausgeatmete Kohlendioxid (CO2) angehoben, also alkalisch und die zelluläre Erregungsbereitschaft erhöht. Drei Minuten nach der Atemfrequenzsteigerung sollten sich bei Erwachsenen die hervorgerufenen beidseitig synchronen hohen Ausschläge der Delta-Wellen wieder zurückbilden.Treten einseitig asynchrone, sehr steile Kurvenverläufe auf, sind diese als krankhaft, das heißt pathologisch einzustufen. Sie deuten auf eine Herdaktivierung hin.
Photostimulation
Bei der Photostimulation kommen Lichtblitze zum Einsatz, deren Frequenz allmählich von einem Lichtblitz pro Sekunde auf bis zu 25 Lichtblitze pro Sekunde gesteigert wird. Diese Reizung wird mit einer Photozelle im EEG registriert. Hohe Ausschläge, die mit jedem Lichtblitz synchron auftreten und eine mit der Flickerlichtfrequenz gleichzeitige rhythmische Aktivität über den gesamten Hinterhauptbereich stellen einen Normalbefund dar.
Wenn beidseitig synchrone Spitzen und Wellen auftreten, liegt meist eine familiär bedingte Neigung zu einer Lichtempfindlichkeit vor. Eine anfallsartige Reaktion liegt hingegen vor, wenn die provozierten Spitzen und Wellen im EEG den gesetzten Lichtreiz überdauern und zudem von einem kurzen Muskelzucken begleitet werden. Man bezeichnet dies als photoparoxysmale oder photokonvulsive Reaktion. Menschen mit Epilepsie nicht bekannter Ursache zeigen gehäuft photosensitive oder photoparoxysmale Reaktionen, auch wenn sie nicht als Beweis für das Vorliegen einer sogenannten manifesten Epilepsie ausreichen. Eine Epilepsie wird als manifest bezeichnet, wenn mindestens zwei unabhängig voneinander aufgetretene, nicht absichtlich herbeigeführte Anfallsereignisse vorliegen.
Wie läuft ein EEG üblicherweise ab?
Vorbereitung der EEG-Untersuchung
Vor dem eigentlichen Untersuchungstermin teilt der behandelnde Arzt dem Patienten mit, ob er am Tag der Untersuchung auf die Einnahme bestimmter Medikamente verzichten soll. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Patient sogenannte Antikonvulsiva einnimmt, die der symptomatischen Behandlung epileptischer Anfälle dienen.
Patientinnen und Patienten sollten zur Untersuchung zudem auf Haarstyling-Produkte wie Haargel, Haarspray oder Haarfestiger verzichten, um die optimale Haftung der Elektroden an der Kopfhaut zu gewährleisten. Eine Rasur ist in aller Regel nicht notwendig. Beim Untersuchungstermin werden Elektroden in bestimmten Positionen am Kopf des Patienten angebracht. Das Anbringen der Elektroden erfolgt hierbei entweder einzeln Elektrode für Elektrode oder in Form einer Haube, in die die Elektroden eingearbeitet sind. Zur Haftung der Elektroden wird ein spezielles Kontaktgel verwendet.
Die EEG-Messung
Wenn sich alle Elektroden in der korrekten Position befinden, werden diese über Kabel mit einem Computer verbunden, der das EEG aufzeichnet und die Signale in Form einer Kurve darstellt.
Üblicherweise liegt der Patient zu Beginn der Hirnstrommessung mit geschlossenen Augen auf einer Liege oder sitzt entspannt auf einem Stuhl, um die Grundaktivität des Gehirns zu erfassen. Im weiteren Verlauf wird der Patient meist gebeten, bestimmte Handlungen auszuführen. Das kann das Öffnen der Augen, aber auch das Bewegen der Gliedmaßen oder eine gezielte Atmung umfassen. Reichen diese Handlungen allein zur Beantwortung der medizinischen Fragestellung nicht aus, können unterschiedliche Provokationsmethoden eingesetzt werden, wie etwa die Photostimulation mit Lichtblitzen. Sie wurden oben bereits eingehend beschrieben. Die Untersuchungsdauer liegt für gewöhnlich bei etwa 30 Minuten.
Auswertung des EEG
Nach der Durchführung des EEG wird dieses meist durch den behandelnden, seltener durch den überweisenden Arzt ausgewertet und mit dem Patienten besprochen. Der Arzt achtet hierbei primär auf die Häufigkeit und Frequenz sowie auf die als Amplitude bezeichnete Höhe der Wellen. Der Befund stellt die Grundlage für mögliche weiterführende Untersuchungen und das Einleiten geeigneter Therapiemaßnahmen dar.
Der Patient kann die Arztpraxis unmittelbar nach der Untersuchung verlassen. Reste des Kontaktgels können mit einem herkömmlichen Shampoo aus den Haaren entfernt werden.
Wann ist eine Elektroenzephalographie diagnostisch sinnvoll?
Die Elektroenzephalographie ist vor allem für die Diagnostik epileptischer Erkrankungen von großer Bedeutung. Als Epilepsie bezeichnet man verschiedene neurologische Funktionsstörungen des Gehirns, die auf Fehlfunktionen in der Erregung von Nervenzellen basieren. Bei einem epileptischen Anfall feuern die als Neuronen bezeichneten Nervenzellen gleichzeitig Impulse ab, wobei es zur elektrischen Entladung kommt.
Auch beim Vorliegen von Bewusstseinsstörungen kann ein EEG wertvolle Informationen liefern, da eine Unterscheidung zwischen stoffwechselbedingten beziehungsweise auf eine Vergiftung zurückzuführenden Erkrankungen des Gehirns und einem epileptischen Anfall möglich ist. Die EEG kann auch zwischen organisch und psychisch verursachten Bewußtseinsstörungen unterscheiden.
Eine weitere Rolle spielt das EEG als Teil der sogenannten Polysomnographie in der Diagnostik von Schlafstörungen, da es eine Beurteilung und Einteilung der unterschiedlichen Schlafstadien nach Rechtschaffen und Kales ermöglicht.2
Das EEG wird nicht zuletzt zur Bestätigung eines Hirntodes und zur Überwachung von Komapatienten hinzugezogen.
Was sieht man in einem Elektroenzephalogramm?
Das Elektroenzephalogramm zeigt grundsätzlich eine Art Wellendiagramm, wobei die einzelnen Wellen die elektrische Gehirnaktivität widerspiegeln.
Wie sieht ein unauffälliger EEG-Befund aus?
Die Aufzeichnung der elektrischen Gehirnaktivität mittels EEG erfolgt in unterschiedlichen sich überlagernden Wellen, von denen jede eine spezifische Frequenz aufweist. Wie auch bei Blutuntersuchungen gibt es bei elektroenzephalographischen Untersuchungen Normbereiche, welche die durchschnittlich beim Menschen auftretende Frequenz, Form, Lage und Amplitude der Wellen widerspiegeln. Die relevantesten Wellen werden als Alpha-, Beta-, Theta- und Delta-Wellen bezeichnet. Einige Wellen treten beim gesunden Menschen nur in einem bestimmten Altersbereich auf. Die Frequenz der Wellen wird in Hertz (Hz) angegeben und beschreibt die Anzahl der Wellen pro Sekunde.
Bei einem gesunden und wachen Patienten findet sich meistens eine Alpha-Wellen-Aktivität mit einer Frequenz von 8-13 Hz und einer maximalen Spannung um etwa 50 µV im Bereich zwischen Schläfenpartie und Hinterhaupt. Beim Öffnen der Augen verschwindet die zum Hinterhaupt gehörige Alpha-Aktivität. Sie ist aufmerksamkeitsabhängig und in ihrer Ausprägung verschieden, zum Teil nur zeitlich begrenzt.
Über den vorderen Hirnabschnitten kann man zwei andere Wellen messen: (1) die Beta-Wellen und (2) die Theta-Wellen. Die Aktivität der Beta-Wellen ist mit 14 bis 30 Hz sehr schnell. Darin eingestreut sind langsame Theta-Wellen mit einer Aktivität von etwa 4 bis 7 Hz.5 Die Delta-Wellen sind mit einer Frequenz von nur 0,5 bis 3 Hz die langsamsten Wellen und treten beim gesunden Menschen nur im Säuglingsalter und bei Erwachsenen in einem bestimmten Tiefschlafstadium – dem sogenannten Deltaschlaf – auf. Ein während des Schlafes durchgeführtes EEG zeigt grundsätzlich einen anderen Befund als ein im Wachzustand angefertigtes EEG.
Wie sieht ein auffälliger EEG-Befund aus?
Liegt eine Erkrankung vor, die mittels EEG untersucht werden soll, kann diese sich grundsätzlich auf einen räumlich begrenzten Krankheitsherd beschränken oder als unregelmäßig gestreute, das heißt diffuse Allgemeinveränderung vorliegen.
In Abhängigkeit vom Schweregrad spricht man von einer leichten, mäßigen oder schweren Funktionsstörung, wenn die Gehirn-Grundaktivität bei einem Patienten im Wachzustand allgemein verlangsamt ist. Eine schwere Allgemeinveränderung liegt zum Beispiel vor, wenn ein Patient sich im Koma befindet, also über einen längeren Zeitraum bewusstlos ist. Der Patient ist dann nicht in der Lage, auf äußere Reize zu reagieren. Unterschiedliche Krankheitsbilder wie zum Beispiel ein ischämischer Schlaganfall, Demenz, erhöhter Hirndruck und infektionsbedingte Entzündungen des Gehirns führen zu unterschiedlich ausgeprägten Allgemeinveränderungen. Die Verlangsamung der Grundaktivität kann diffus sein, es kann aber auch beispielsweise zu rhythmisch auftretenden Delta-Aktivitäten mit hohen Ausschlägen kommen. Diese geben Hinweise auf diffuse zellschädigende oder stoffwechselbedingte Hirnschädigungen und Funktionsstörungen.
Auf einen Herd beschränkte Einschränkungen der Hirnaktivität liegen zum Beispiel bei bestimmten Hirntumoren, also raumfordernden Prozessen, vor. Die meisten Arten von Kopfschmerzen zeigen hingegen einen unauffälligen EEG-Befund. Die Grundaktivität des Gehirns ist bei vorliegenden Gehirntumoren einseitig verlangsamt, weist räumlich begrenzt eine flachere Kurve auf wie üblich oder führt zu unrhythmischen Ausschlägen. Allgemein- und Herdveränderungen des Elektroenzephalogramms sind allerdings nicht spezifisch für eine zugrundeliegende Erkrankung.
Bei einem epileptischen Anfall liegen allgemeine oder herdförmige Spitzen in Form sogenannter Spikes vor, die von als “Waves” – also Wellen – bezeichneten langsamen Nachschwankungen begleitet sind. Zudem können umschriebene rhythmische Theta- und Delta-Wellen auf epileptische Potentiale hinweisen. Mit Hilfe der Video-Enzephalographie können anfallsartige Auffälligkeiten exakt diagnostiziert werden, da hier das Anfallsbild und die Gehirnaktivität zeitgleich aufgezeichnet werden.
EEG-Varianten
Grundsätzlich unterscheidet man drei Varianten beim Elektroenzephalogramm:
- Schlaf-EEG
- Provokations-EEG
- Langzeit-EEG
Beim Schlaf-EEG wird die Messung über die gesamte Schlafphase hinweg durchgeführt. Der Vorteil liegt hierbei darin, dass bestimmte Signale während des Schlafes verstärkt auftreten und daher das Vorliegen einiger Erkrankungen leichter im EEG zu identifizieren ist.
Zur Durchführung eines Provokations-EEG werden die beschriebenen Provokationsmethoden eingesetzt, um beispielsweise epileptische Aktivität ohne oder mit einem Anfall hervorzurufen.
Durch Verwendung kleiner mobiler EEG-Geräte ist es darüber hinaus möglich, Langzeitmessungen durchzuführen. Somit erhält der behandelnde Arzt Daten über längere Zeiträume – üblicherweise 24 oder 48 Stunden. Man spricht bei dieser Variante vom sogenannten Langzeit-EEG.
Welche Risiken treten bei der EEG auf?
Grundsätzlich handelt es sich bei der Elektroenzephalographie um eine schmerz- und risikofreie Untersuchungsmethode.
Die Untersuchung mittels der oben beschriebenen Provokationsmethoden kann allerdings einen epileptischen Anfall auslösen. Da dies jedoch im kontrollierten medizinischen Umfeld geschieht, sind die Risiken auf ein Minimum reduziert.
Was kostet eine EEG-Untersuchung?
Ein EEG kostet nach dem sogenannten Einheitlichen Bewertungsmaßstab, kurz EBM, bei gesetzlich Versicherten rund 33 €. Der EBM dient dem Arzt als Abrechnungsgrundlage für Leistungen, die durch die gesetzlichen Krankenkassen erstattungsfähig sind. Ein Langzeit-EEG mit mindestens zweistündiger Ableitung, Aufzeichnung und Auswertung wird der Krankenkasse vom Arzt mit etwa 73 € in Rechnung gestellt.6
Das EEG kann bei privatversicherten Patientinnen und Patienten vom Arzt mit einem Regelhöchstsatz von etwa 81 € in Rechnung gestellt werden. Für ein 24-stündiges Langzeit-EEG mit Ableitung, Aufzeichnung und Auswertung belaufen sich die Kosten nach GOÄ-Regelhöchstsatz auf rund 127 €. Mit GOÄ wird die Gebührenordnung für Ärzte bezeichnet, die dem Arzt als Berechnungsgrundlage für Leistungen zur Abrechnung mit den privaten Krankenkassen dient. Der Satz, nach dem der behandelnde Arzt abrechnen darf, richtet sich nach Umfang und Komplexität der Untersuchung.7
Epileptische Anfälle bei und nach einem Schlaganfall: Die Rolle der EEG im Rahmen eines Schlaganfalls
Im Rahmen akuter ischämischer Schlaganfälle oder Hirnblutungen können grundsätzlich epileptische Anfälle auftreten. Sie treten bei bis zu 5 Prozent der Patienten auf, die einen akuten ischämischen Schlaganfall erlitten haben. Etwa 10 bis 20 Prozent dieser Patienten erfüllen zudem Kriterien des sogenannten Status epilepticus. Dieser bezeichnet das Anhalten eines epileptischen Anfalls über fünf beziehungsweise über 20 bis 30 Minuten – je nach Art des Anfalls – oder das wiederholte Auftreten epileptischer Anfälle über den gleichen Zeitraum.
Das Risiko eines epileptischen Anfalls steigt mit dem Schweregrad der Ischämie und dem Auftreten einer als hämorrhagische Transformation bezeichneten Komplikation des ischämischen Schlaganfalls, bei der es zur Einblutung in das durch den Infarkt geschädigte Gewebe kommt. Treten Krampfanfälle auf, verschlechtert sich die Prognose für die Genesung des Patienten und damit die Sterblichkeit.
Daher wäre eine kontinuierliche EEG-Überwachung sinnvoll. Diese ist jedoch ressourcen- und kostenintensiv und steht daher nicht in allen medizinischen Einrichtungen zur Verfügung. Bei den meisten Patienten, die einen ischämischen Schlaganfall erlitten haben, ist eine kontinuierliche EEG-Überwachung jedoch nicht zwingend notwendig, da epileptische Anfälle eher selten auftreten und hauptsächlich mit Komplikationen wie der hämorrhagischen Transformation einhergehen.
Neuere Arbeiten zeigen, dass das Risiko für Anfälle vorhergesagt und die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung beurteilt und entsprechend eingeordnet werden kann.8 Bei Patienten ohne risikoreiche EEG-Merkmale, die in der Vergangenheit noch keinen epileptischen Anfall erlitten haben, beträgt das Risiko nach Auftreten des ischämischen Schlaganfalls für einen epileptischen Anfall weniger als 5 Prozent. Somit ist eine kontinuierliche EEG-Überwachung in diesen Fällen nicht erforderlich. Bei Vorliegen in der Patienten-Vorgeschichte dokumentierter epileptischer Ereignisse, die im Verlauf einer EEG-Routineuntersuchung aufgetreten sind, empfiehlt sich eine kontinuierliche EEG-Überwachung nach einer Ischämie über mindestens 12 bis 24 Stunden. Ist eine kontinuierliche Überwachung nicht möglich, können alternativ auch engmaschige Routine-EEG durchgeführt werden.
Die Elektroenzephalographie ermöglicht eine direkte Messung der funktionellen neuroelektrischen Aktivität im Gehirn, die die Grundlage für Neuroplastizität und Genesung bildet. Sie kann daher die Einschätzung der Prognose verbessern. Neuroplastizität ermöglicht die Anpassung, Erweiterung und Erhaltung der natürlichen, gesunden Funktionen des Nervensystems.
Eine im April 2022 publizierte Meta-Analyse zeigte, dass die Elektroenzephalographie großes Potenzial bei der Vorhersage der Unabhängigkeit von Patienten in der akuten und der chronischen Phase nach einem Schlaganfall sowie bei der Einschätzung des Schweregrades aufweist.9 Damit stellt sie eine wichtige Methode zur Einschätzung des Genesungspotenzials dar. Zusätzlich könnte die EEG künftig zur Kontrolle des Therapieerfolges bei unterschiedlichen Behandlungsmethoden eingesetzt werden.
Kann ein EEG zwischen Hirninfarkt und Hirnblutung unterscheiden?
Nein. In der Notfallsituation eines Schlaganfalls wäre die Durchführung eines EEG ein nicht vertretbarer Zeitverlust. Die erste und aussagekräftigste Untersuchung zur Unterscheidung von Hirninfarkt oder Hirnblutung ist die Computertomographie (CT) des Schädels.
Im Jahr 2022 wurde die Forschungsarbeit einer Gruppe britischer Wissenschaftler publiziert, die sich damit beschäftigte, ob das EEG in der akuten klinischen Untersuchung Informationen darüber liefert, ob (1) ein Schlaganfall oder nicht-schlaganfallähnliche Bedingungen vorliegen, (2) es sich um eine Ischämie oder eine Hirnblutung handelt und (3) ein ischämischer Schlaganfall aufgrund des Verschlusses eines großen hirnversorgenden Gefäßes vorliegt.10
Im Rahmen dieser Analyse wurden nur wenige Daten gefunden, die beschreiben, ob das EEG einen ischämischen von einem hämorrhagischen Schlaganfall unterscheiden kann. Es konnten jedoch Zusammenhänge zwischen einem Schlaganfall, höheren Delta-Wellen, reduzierten Alpha- und Beta-Wellen und größerer Asymmetrie zwischen den beiden Gehirnhälften hergestellt werden.
Radiologische Veränderungen, die auf den Verschluss einer großen hirnversorgenden Arterie hinweisen, sind mit erhöhten langsamen und flachen schnellen Wellen assoziiert. Derartige EEG-Veränderungen werden mit zukünftiger Abhängigkeit des Patienten von fremder Hilfe, neurologischer Beeinträchtigung, erhöhter Sterblichkeit und schlechter Kognition in Verbindung gebracht. Es gab im Rahmen der Studie allerdings nur wenige Hinweise darauf, dass das EEG die Vorhersage im Vergleich zu klinischen und/oder radiologischen Variablen verbesserte.
Neurofeedback: Kann ein EEG neurologische Erkrankungen verbessern?
Die Elektroenzephalographie ist eine wichtige diagnostische Methode – kann sie darüber hinaus auch therapeutisch eingesetzt werden?
In Deutschland treten Epilepsien bei etwa 0,6 bis 1 Prozent der Bevölkerung auf. Eine medikamentöse Therapie ist jedoch nur bei etwa 60 bis 80 Prozent der Patientinnen und Patienten derart erfolgreich, dass die Patienten durch die Einnahme von Medikamenten anfallsfrei werden.11 Zudem ist die Einnahme der als Antiepileptika bezeichneten Medikamente mit Nebenwirkungen verbunden, die die Lebensqualität zum Teil erheblich einschränken. Daher arbeiten Wissenschaftler kontinuierlich an der Erforschung neuer Möglichkeiten, um den Therapieerfolg zu steigern und die Nebenwirkungsrate zu senken.
Das EEG-Biofeedback ist die älteste der sogenannten Neurofeedback-Techniken. Mit Hilfe des EEG wird hierbei die Gehirnaktivität eines Patienten in Echtzeit aufgezeichnet. Da die EEG-Wellen für einen Patienten meist abstrakt und nicht interpretierbar sind, werden ihm stattdessen die Wellen als einfache graphische Darstellung, Geräusch, tastbarer Reiz oder eine Kombination aus diesen präsentiert, die ihm helfen, die entsprechende Welle zu kontrollieren.
Ein gängiges Praxisbeispiel ist der Einsatz eines Videospiels mit einem Auto, dessen Geschwindigkeit der Patient steuern kann oder mit einem Flugzeug, das der Patient abheben lassen kann, indem er lernt, sein Gehirnwellenmuster in die gewünschte Richtung zu kontrollieren.12 Die Technik arbeitet also nach dem Belohnungsprinzip. Patienten können durch diese Rückmeldung, die im Englischen als Feedback bezeichnet wird, lernen, ihr Gehirn zu trainieren und dies zur Selbstregulierung nutzen. Durch die veränderten Gehirnwellenmuster können Verhaltensmuster und somit auch Auffälligkeiten beeinflusst werden, die mit Erkrankungen der neuronalen Erregung assoziiert sind.
Eine im Juli 2009 publizierte Meta-Analyse untersuchte, ob das EEG-Biofeedback zur Verbesserung des Krankheitsbildes von Patienten mit Epilepsie beitragen kann.13 Alle in die Meta-Analyse einbezogenen Studien berichteten über eine durchschnittlich verringerte Anfallshäufigkeit nach der Neurofeedback-Behandlung. 74 Prozent der Patienten berichteten über weniger wöchentliche Anfälle als Reaktion auf das EEG-Biofeedback.
Auch bei Schlaganfall-Patienten hat das EEG-Biofeedback positive Effekte und kann helfen, die kognitive Leistung der Patientinnen und Patienten zu verbessern. Eine im Oktober 2014 publizierte Studie konnte zeigen, dass die Schlaganfall-Patienten vor dem Biofeedback-Training starke kognitive Leistungsdefizite im Vergleich zur Kontrollgruppe neurologisch gesunder Probanden aufwiesen. Nach Anwendung des EEG-Biofeedbacks unterschieden sich die kognitiven Leistungen der Schlaganfall-Patienten und der Kontrollgruppe nur noch geringfügig.14
Wissenswertes rund um die Elektroenzephalographie
Noch vor rund hundert Jahren war es eine enorme Herausforderung, die Aktivitäten des menschlichen Gehirns zu untersuchen. Der deutsche Psychiater Hans Wilhelm Ernst Berger (1873 – 1941), der heute als Vater der EEG angesehen wird, revolutionierte die damaligen Möglichkeiten durch die Entdeckung der als Elektroenzephalographie bezeichneten diagnostischen Methode. Am 06. Juli 2024 feierte das EEG sein hundertjähriges Jubiläum.15 Berger bezeichnete die Methode ursprünglich als “Elektrenkephalogramm”.16
Die tierexperimentellen Grundlagen der Ableitung der elektrischen Aktivität über der Hirnrinde wurden bereits 1875 durch den britischen Physiologen Richard Caton geschaffen. Während die Technik von Hans Berger am Menschen ausschließlich zu diagnostischen Zwecken eingesetzt wurde, bestehen heute zahlreiche therapeutische, aber auch präventive Einsatzmöglichkeiten. So kann das EEG im Rahmen der vorstehend beschriebenen Neurofeedback-Technik sowohl therapeutisch bei Patienten mit neurologischen Erkrankungen als auch präventiv zum Trainieren der kognitiven Leistungen gesunder Menschen eingesetzt werden.
Neueste Ansätze beschäftigen sich mit nicht-invasiven Gehirn-Computer-Schnittstellen, im Englischen als Brain-Computer-Interfaces oder Brain-Machine-Interfaces, kurz als BCI beziehungsweise BMI bezeichnet. Mit Hilfe solcher Schnittstellen kann man unter Laborbedingungen bereits durch das Tragen einer EEG-Kopfhaube Drohnenflüge steuern und den Cursor einer Computermaus auf dem Bildschirm bewegen.17
Die nicht-invasiven BMI, die meist auf der Aufzeichnung von Gehirnaktivitäten mittels EEG basieren, stellen eine gute Alternative zu invasiven Methoden dar, wie sie beispielsweise von Neuralink erforscht werden. Das von Elon Musk gegründete Unternehmen hat im Juli 2019 ein nähmaschinenartiges Gerät vorgestellt, das Löcher in den Schädel bohren und Elektroden zur genaueren Erfassung der Gehirnaktivitäten in die Hirnrinde implantieren kann. Das sogenannte N1-Implantat von Neuralink leitet die Nervenaktivität über 1.024 Elektroden ab. Die US-Behörde für Lebens- und Arzneimittel, kurz als FDA bezeichnet, erteilte Neuralink im Mai 2023 die Zulassung für klinische Studien am Menschen. Wie auch bei Unternehmen, die nicht-invasive Methoden erforschen, ist die grundlegende Idee des Neuralink-Unternehmens, eine Schnittstelle zwischen menschlichem Gehirn und Maschine zu entwickeln, die die sensorischen und motorischen Funktionen bei Menschen mit neurologischen Erkrankungen verbessern können.18
Praxis-Tipps
- Sprechen Sie mit Ihrem Arzt über die von Ihnen eingenommenen Medikamente – unabhängig davon, ob sie eine Wirkung auf neurologische Prozesse haben oder nicht. So ist es Ihrem Arzt möglich, optimale Voraussetzungen für die bevorstehende EEG-Messung zu schaffen. Einige Medikamente können die Ergebnisse der EEG beeinflussen und somit verfälschen oder die Auswertung erschweren.
- Teilen Sie dem untersuchenden Arzt mit, ob bei Ihnen bereits in der Vergangenheit epileptische Anfälle festgestellt oder EEG-Untersuchungen durchgeführt wurden.
- Verzichten Sie am Tag der Untersuchung bitte auf jegliche Haar-Stylingprodukte. Diese erschweren die Haftung der Elektroden an der Kopfhaut.
- Auch wenn die Vielzahl der eingesetzten Elektroden ein befremdliches Gefühl in Ihnen auslösen: Machen Sie sich bewusst, dass es sich um eine relativ kurze und vor allem schmerzfreie, ungefährliche Untersuchung handelt. Stress und Angst sind im EEG sichtbar und erschweren die Auswertung. Ihr Unbehagen ist verständlich, jedoch aus medizinischer Sicht unbegründet.
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Autoren
Dipl.-Biol. Claudia Helbig unter Mitarbeit von Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen
Claudia Helbig ist Diplom-Human- und Molekularbiologin und hat zuvor eine Ausbildung zur Arzthelferin absolviert. Als wissenschaftliche Mitarbeiterin der Medizinischen Biochemie und Molekularbiologie hat sie Medizinstudenten in Pathobiochemie-Seminaren und Praktika betreut. Nach Ihrer Arbeit in der pharmazeutischen Forschung hat sie in einem Auftragsforschungsinstitut für klinische Studien unter anderem Visiten mit Studienteilnehmern zur Erhebung von Studiendaten durchgeführt und Texte für die Website verfasst. Mit ihrem interdisziplinären Hintergrund und ihrer Leidenschaft zu schreiben möchte sie naturwissenschaftliche Inhalte fachlich fundiert, empathisch und verständlich an Interessierte vermitteln. [mehr]
Quellen
- Duale Reihe Neurologie, 7., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage – Autoren: Masuhr, Karl F.; Masuhr, Florian; Neumann, Marianne – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart 2013 – DOI: 10.1055/b-003-106487
- Kurzlehrbuch Neurologie; 4. Auflage; 2022 – Autoren: Bender, Andreas; Rémi, Jan; Feddersen, Berend; Fesl, Gunther; Birnbaum, Tobias; Klein, Matthias; Pellkofer, Hannah Luise – Publikation: Urban & Fischer Verlag / Elsevier GmbH München 2022 – ISBN: 3437411756
- Studie der Universitäten Oxforn und Bonn: Schlafendes Gehirn nutzt Triple-Metronom um zu lernen; Medizinische Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (abgerufen am 31.07.2024) – URL: https://www.medfak.uni-bonn.de/de/fakultaet/nachrichten/studie-der-universitaeten-oxford-und-bonn-schlafendes-gehirn-nutzt-triple-metronom-um-zu-lernen
- How coupled slow oscillations, spindles and ripples coordinate neuronal processing and communication during human sleep – Autoren: Staresina, Bernhard P.; Niediek, Johannes; Borger, Valeri; Surges, Rainer; Mormann, Florian – Publikation: Nature Neuroscience, Bd. 26, Nr. 8, 2023, S. 1429–1437 – DOI: 10.1038/s41593-023-01381-w
- Elektroenzephalographie; 2023 (abgerufen am 30.07.2024) – Autor: Freedman, Mark – URL: https://www.msdmanuals.com/de/profi/neurologische-krankheiten/neurologische-tests-und-verfahren/elektroenzephalographie-eeg
- Online-Version des EBM; Kassenärztliche Bundesvereinigung (KBV); Stand 18.07.2024 (abgerufen am 29.07.2024) – URL: https://www.kbv.de/html/online-ebm.php
- Online GOÄ-Ziffern 2024; Layout Business GmbH; (abgerufen am 29.07.2024) – URL: https://abrechnungsstelle.com/goae/ziffern/
- What is the Role of Continuous Electroencephalography in Acute Ischemic Stroke and the Relevance of the “Ictal-Interictal Continuum”? – Autoren: Kramer, Andreas; Kromm, Julie – Publikation: Neurocritical Care, Bd. 32, Nr. 3, 2020, S. 687–690 – DOI: 10.1007/s12028-020-00945-z
- The Prognostic Utility of Electroencephalography in Stroke Recovery: A Systematic Review and Meta-Analysis – Autoren: Vatinno, Amanda A.; Simpson, Annie; Ramakrishnan, Viswanathan; Bonilha, Leonardo; Seo, Na Jin – Publikation: Neurorehabilitation and Neural Repair, Bd. 36, Nr. 4–5, 2022, S. 255–268 – DOI: 10.1177/15459683221078294
- Surface electroencephalography (EEG) during the acute phase of stroke to assist with diagnosis and prediction of prognosis: a scoping review – Autoren: Sutcliffe, Lou; Lumley, Hannah; Shaw, Lisa; Francis, Richard; Price, Christopher I. – Publikation: BMC Emergency Medicine, Bd. 22, Nr. 1, 2022, S. 29 – DOI: 10.1186/s12873-022-00585-w
- Medikamentöse Therapie von epileptischen Anfällen und Epilepsien – Autoren: Kay, Lara; Bauer, Sebastian; Rosenow, Felix; Strzelczyk, Adam; Zöllner, Johann Philipp – Publikation: Nervenheilkunde, Bd. 38, Nr. 12, 2019, S. 887–901 – DOI: 10.1055/a-0987-8517
- Review of the therapeutic neurofeedback method using electroencephalography: EEG Neurofeedback – Autoren: Omejc, Nina, Rojc; Bojan; Battaglini, Piero Paolo; Marusic, Uros – Publikation: Bosnian Journal of Basic Medical Sciences, 2018 – DOI: 10.17305/bjbms.2018.3785
- Meta-Analysis of EEG Biofeedback in Treating Epilepsy – Autoren: Tan, Gabriel; Thronby, John; Hammond, D. Corydon; Strehl, Ute; Canady, Brittany; Arnemann, Kelly; Kaiser, David A. – Publikation: Clinical EEG and Neuroscience, Bd. 40, Nr. 3, 2009, S. 173–179 – DOI: 10.1177/155005940904000310
- Spezifische Effekte von EEG-basiertem Neurofeedbacktraining auf kognitive Leistungen nach einem Schlaganfall: Ein nutzvolles Werkzeug für die Rehabilitation? – Autoren: Hofer, Daniela; Kober, Silvia Erika; Reichert, Johanna Louise; Krenn, Margit; Farveleder, Katharina; Grieshofer, Peter; Neuper, Christa; Wood, Guilherme – Publikation: Lernen und Lernstörungen, Bd. 3, Nr. 4, 2014, S. 249–267 – DOI: 10.1024/2235-0977/a000078
- Berger and the Breakthrough: A Centennial Celebration of the Human Electroencephalogram – Autor: Ojha, Pooja – Publikation: The Neurodiagnostic Journal, Bd. 64, Nr. 2, 2024, S. 69–74 – DOI: 10.1080/21646821.2024.2327268
- Hans Berger und 100 Jahre Elektroenzephalogramm: Einblicke in sein Leben und seine Forschungen zum ‚Elektrenkephalogramm’ – Autoren: Lemke, Johannes R.; Kluger, Gerhard; Krämer, Günter – Publikation: Clinical Epileptology, Bd. 37, Nr. 2, 2024, S. 103–111 – DOI: 10.1007/s10309-024-00664-x
- Progress in the brain–computer interface: an interview with Bin He – Autoren: Li, Chengyu; Zhao, Weijie – Publikation: National Science Review, Bd. 7, Nr. 2, 2020, S. 480–483 – DOI: 10.1093/nsr/nwz152
- PRIME Study Progress Update – User Experience; Neuralink; 08.05.2024 (abgerufen am 02.08.2024) – URL: https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-user-experience/