成人患者への持続脳波モニタリング 第18章 アーチファクトとトラブルシューティング

第18章  アーチファクトとトラブルシューティング

Lucy Sullivan, R. EEG T., CLTM

 

アーチファクト

脳波アーチファクトとは、脳波記録に混入する患者の脳波以外の信号をいう。アーチファクトは異常脳波のパターンに似ているため、これを認識し、同定し、排除することが非常に大切である。アーチファクトを排除することができない場合は、これを監視しなければならない。脳波測定と並行してビデオを記録しておくと、問題の脳波がアーチファクトかどうかを判断するときに非常に便利である。脳波に律動的または周期的な活動がみられる場合は、そのようなアーチファクトを生む可能性のある原因、たとえば、心臓の活動、呼吸、静注ポンプ、胸部理学療法、頭部の揺れなどを排除しなければならない。アーチファクトは、持続性焦点性脳機能障害、発作性焦点性または全般性脳機能障害、およびてんかん様放電に似ることがある。圧縮スペクトルアレイ(compressed spectral array)やトポグラフ表示などの技術により脳波を定量化したり変換したりすると、アーチファクトが誤った結論に導くことがある(Klass 1995)。

集中治療室(ICU)は困難に満ちた環境である。さまざまな電気装置に囲まれた慌ただしい医療現場で、アーチファクトは日常的に発生する(White およびVan Cott 2010)。連続脳波検査では、検査技師が全工程に立ち会うとはかぎらない。同時ビデオ記録は非常に有用で、これによってアーチファクトを迅速かつ正確に同定することができる(Hirsch およびBrenner 2010)。

生理学的アーチファクトとは、患者の身体に由来するが患者の脳には由来しない電気信号をいう。生理学的アーチファクトには以下のものがある。

• 筋電図(筋、シバリング)
• 眼球運動

• 体動
• 発汗
• 血管(心電図、脈拍)
• 舌や口(舌運動、すすり泣き、咬歯)

非生理学的アーチファクトとは、脳波測定機器(頭皮に触れる電極から脳波計本体まで)、人間、あるいは患者の近くまたは体内に存在する装置(電気刺激装置)に起因するアーチファクトである。非生理学的アーチファクトの原因には以下のものがある。

• 脳波電極
• 患者の介助 ― 胸部打診、吸引、洗体
• 電源(米国では60 Hz、ヨーロッパでは50 Hz)
• 装置 ― 人工呼吸器、モニター、静注ポンプ、空気圧ブーツ
• 電気刺激装置

筋(筋電図/筋原生)アーチファクト  ― 頭皮の筋、すなわち前頭筋、側頭筋、後頭筋の上に装着した脳波電極により記録されるアーチファクト(図18-1)。通常、Fp1、Fp2、T3、T4 で最大となる。頭頂電極(Fz、Cz、Pz)では、ほとんどみられない。筋アーチファクトは、基礎波活動を覆い隠してしまうことがある。筋アーチファクトは単一運動単位による一連の発火として出現し、焦点性棘波またはβ活動に似る。このような単一運動単位の放電は、皮質棘波よりも持続時間が短い。

患者が気管内チューブを噛むと、筋アーチファクトが出現する。頭上の照明を暗くすると、筋アーチファクトが軽減する場合がある。

全身性強直間代発作中は筋アーチファクトが顕著になり、基礎波活動を覆い隠してしまうことがある(図18-2 および18-3)。

シバリング・アーチファクトは、筋の緊張により生じる。反復的な筋棘波を生じたり、患者の頭が動いて電極や電線を揺らしたりする原因となる(図18-4)。

急性の無酸素性イベントの後、患者は激しいシバリングまたは除脳硬直を呈することがある。いずれも筋アーチファクトを生じ、時に脳波活動を覆い隠す。

振戦アーチファクトは通常、非常に律動的である。たとえば、パーキンソン病でみられる安静時振戦は、4~6 Hz の振戦アーチファクトを引き起こす。

8-11

図18-1.右側の電極に高電位の筋アーチファクトが出現し、基礎脳波の活動を覆い隠している。低振幅の筋アーチファクト(丸)が左中心部/頭頂部電極(C3 およびP3)にみられる。

8-2

図18-2.全般性強直間代発作中の筋アーチファクト。筋アーチファクトが基礎脳波の周波数を覆い隠している。この例は、交互同側耳基準モンタージュを用いて記録している。

8-3

図18-3.全般性強直間代発作の間代相における律動性筋アーチファクト。筋アーチファクトが基礎脳波の周波数を覆い隠している。この例は、交互同側耳基準モンタージュを用いて記録している。

8-4

図18-4.低体温療法を受けている患者によるシバリング・アーチファクト。基礎のバーストサプレッションパターンに注目。

筋アーチファクトで脳波がわかりにくい場合や、患者が挿管されていて反応がない場合、薬剤による筋麻痺が選択肢のひとつとなる(図18-5 および18-6)。

8-5

図18-5.顔の痙動による筋アーチファクトがみられる。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

8-6図18-6.図18-5 と同じ患者。患者は神経筋遮断薬の投与を受けた。高振幅棘波がみられる。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

 

眼球運動アーチファクト ― 角膜に+、網膜に-の電位差があることに起因するアーチファクト。眼球が動くと、眼球に近い電極が極性の変化を検出する。眼球の上下運動によるアーチファクトは、Fp1、Fp2 で最大となる。瞬目アーチファクトみられる領域の脳波は、振
れの向きがすべて同じ(同位相)で、振幅はFp1、Fp2 で最大となり、眼球から遠い電極ほど振幅は小さくなる(図18-7)。眼球の左右運動によるアーチファクトは、F7、F8 で最大となる。眼振アーチファクトは、F7、F8 でみられることが多い(図18-8)。

8-7

図18-7.縦の眼の動き(瞬き)がFp1 およびFp2(ボックス)高電位アーチファクトを引き起こす。

 

8-8図18-8.F7 およびF8 に眼振アーチファクトがみられる(ボックスはF7 およびF8 からの記録チャンネルを示す)。

体動アーチファクト ― 電極と頭皮の接続部や電極ワイヤの変動に起因するアーチファクト。しゃっくり、すすり泣き、頭部の揺れ、首のけいれん的な動き等により、律動性のアーチファクトが生じる(図18-9 および18-10)。

8-19図18-9.患者が頭を前後に振ることによってδ 波に似るアーチファクトが出現している。圧倒的な筋アーチファクトに注目。

 

8-10図18-10.患者の右肩が痙動するたびに頭部の動きアーチファクトが出現する。患者の右肩に装着した2 つの電極がこの痙動をはっきり
記録している(星印)。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

 

呼吸アーチファクト ― 吸気および/または呼気に伴う頭部の動きに起因するアーチファクト。緩徐な律動波で、患者の頭の動きと同期して出現する(図18-11)。

8-11図18-11.O2 電極に呼吸アーチファクトがみられる(矢印)。

 

発汗アーチファクト ― 緩やかに揺れる波形を特徴とするアーチファクト。Fp1、Fp2 でみられることが最も多いが、他の電極にも出現する(図18-12)。発汗アーチファクトは汗腺の電位変化により生じ、緩やかな基線の動揺を特徴とする。脳波上に組織化された領域を持
たない点で、δ 活動から区別することができる。発汗アーチファクトは、片側性または非対称性に出現することがある。

8-12図18-12.速波周波数が重なる非常に緩徐な電位を特徴とする発汗アーチファクト。

 

心電図(EKG、ECG)アーチファクト ― 心電図のQRS 波形のR 波が脳波に現れることはよくある。その律動的で定型化した波形から、心電図アーチファクトの特定は通常、容易である(図18-13)。不規則または異常な心拍(心室性期外収縮等)は紛らわしいアーチファク
トを生じることがある。心電図アーチファクトは、脳波記録の振れと心電図のQRS 波形の同期性を見ることで確認することができる。心不整脈はてんかん様異常または焦点性徐波化と解釈される可能性がある。

8-13図18-13.矢印を見れば、心電図チャンネルのQRS群が脳波チャンネルにみられるアーチファクトと同期して出現していることがわかる。
この脳波区分の最初の6 秒の心電図波形に注目。

 

脈波アーチファクト ― 脳波電極の下に位置する動脈の機械的な動きに起因するアーチファクト。1 個の電極のみでみられることが多く、徐波焦点に似ることがある。脈波アーチファクトは、心電図チャンネルのQRS 群にやや遅れて同期する。脈波アーチファクトは通常、QRS 群の200~300 msec 後に出現する(White およびVan Cott 2010)(図18-14)。

8-14図18-14.チャンネル10 および11 を通る左側頭部の電極(T7)に脈波アーチファクトがみられる。矢印を見ると、脈波アーチファクトが心電図チャンネルのQRS 群に少し遅れながら同期しているのがわかる。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

 

舌口アーチファクト ― 舌および/または口の動きに起因するアーチファクトをいう。

舌運動アーチファクトは舌の動きに起因するアーチファクトで、全般性徐波活動のバーストのようにみえることがある。話す、飲み込む、噛む等の動作をするたびに出現する(図18-15 および18-16)。患者が反応を示す場合、「トム・サム(Tom Thumb)」または「ラ・ラ・ラ(la la la)」と発音させて舌運動アーチファクトを再現することができる。舌の動きをモニターするため患者の唇の上と下に装着した電極からの波形は、舌運動アーチファクトと相関する(White およびVan Cott 2010)。舌の動きをモニターする電極の使用は、反応を示さないICU 患者では特に有用である。

8-15図18-15.患者は歯を咬んでおり、てんかん発作の発現に似た舌運動アーチファクトががみられる。

8-16図18-16.患者が舌を動かすたびに舌運動性アーチファクト(矢印)が出現する。

 

咬歯アーチファクトは短い、反復性の筋バーストとして出現し、側頭部電極で細田となる(図18-17)。咬歯は物を食べる、気管内チューブを噛んでいるときにみられるが、複雑部分発作中の咀嚼性自動症と関連する場合もある。

8-17図18-17.歯を咬むことにより、律動性の筋アーチファクトが右側に最も顕著に出現している。この例では、咬歯アーチファクトは周期性一側性てんかん様放電(PLEDs)に似る。

 

非生理学的アーチファクト

脳波電極アーチファクト ― 連続脳波モニタリングは長時間にわたるため、脳波電極アーチファクトがよくみられる。電極を適切な方法でしっかりと装着し、頻繁に点検することにより、電極アーチファクトを減らすことができる。

電極の「ポップ(pop)」は、個々の電極にたまった静電気が急に放出されることによって起こる。電極ポップは1 個の電極に限局して起こるが、時期を変えて別の電極で起こることもある。(図18-18 および18-19)。

8-18図18-18.Cz の電極ポップ(ボックスはCz からの記録チャンネルを示す)。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

8-19図18-19.F3 およびF8 電極(ボックス)に独立した電極ポップがみられる。

 

時に、電極ポップが周波数と電位を変えながら連続して起こり、漸次増大するてんかん発作に似ることがある(図18-20 および18-21)。
電極ポップは単一の電極のみでみられるのに対し、漸増するてんかん発作は複数の電極でみられる。

8-20図18-20.漸進的に発現するてんかん発作に似た、T6 の電極ポップによる周波数および振幅の変化(下線部)。「放電」がT6 電極に限局し、アーチファクトを疑わせるような広がりがないことに注目。この例では最後の1 秒に、頭部の動きによるアーチファクトが右後頭
部にみられる。

8-21図18-21.漸進的に発現するてんかん発作に似た、C4 の電極ポップによる周波数および振幅の変化(ボックスはC4 の記録チャンネルを示す)。「放電」がC4 に限局し、アーチファクトを疑わせるような広がりがないことに注目。

 

患者介助アーチファクト ― 胸部理学療法、吸引、体位変換、洗体等の処置を患者に行っているときにみられるアーチファクトをいう。

胸部理学療法(胸部PT)は反復的、規則的なアーチファクトを引き起こす。アーチファクトは処置のリズムと呼応する(図18-22 および18-23)。

8-22図18-22.胸部理学療法に起因する複数の周波数成分の律動性アーチファクトはてんかん発作の発現に似る。ビデオモニタリングはこの種のアーチファクトを確認するのに便利である。

 

8-23図18-23.胸部理学療法により、Pz で最も顕著な律動性アーチファクトが出現している(下線部)。
[T7(10-10 法)はT3(10-20 法)、P7(10-10 法)はT5(10-20 法)、T8(10-10 法)はT4(10-20 法)、P8(10-10 法)はT6(10-20 法)にそれぞれ対応する]。

 

静電気アーチファクトは、棘波様の迅速で過渡的な変化である。看護師、検査技師、家族など、患者のそばにいる人が患者および/または患者のベッドに触れた時に、通常、すべてのチャンネルでみられる(図18-24)。静電気アーチファクトは、部屋の静電気に起因するア
ーチファクトである。

8-24図18-24.看護師が患者のベッドにぶつかるたびにアーチファクト(矢印)が出現する。この例は、交互同側耳基準モンタージュを用いて記録している。

 

電源アーチファクト ― 60 Hz(国によっては50 Hz)アーチファクトは、壁のコンセントに電力を供給する交流(AC)電源に起因するアーチファクトである。頭皮から外れかかってインピーダンスが高くなった電極に限局してみられることがある。あるいは、主電源に接
続した室内の機器が原因である場合(図18-25 および18-26)や、頭皮上に置かれた接地電極の高インピーダンスが原因である場合は、すべてのチャンネルでみられることもある。電極ワイヤをまとめておくと60 Hz アーチファクトを減らすことができる。

8-25図18-25.すべての電極に60 Hz アーチファクトがみられる。患者のベッドのプラグを抜くとアーチファクトは消失する。

8-26図18-26.基礎脳波波形を覆い隠す60 Hz アーチファクト。

 

装置アーチファクト ― 電気信号を発生するさまざまな装置に起因するアーチファクト。以下のような装置は律動性のアーチファクトを引き起こすことが多い。

電気静注ポンプ
人工呼吸器
電気ベッド
交互加圧ブーツ
透析装置
バイタルサインモニタ
加熱/冷却ランプまたはブランケット
蛍光灯
血液かん流装置

携帯電話がアーチファクトの原因となることがある。特に携帯電話が患者のベッドの上に置かれている場合は、電源を切っていてもアーチファクトの原因になることがある。

8-27図18-27.機械的呼吸に合わせて前頭部電極(矢印)で最大になるアーチファクトがみられる。提供:Suzette LaRoche, M.D.

8-28図18-28.O1(チャンネル4 および8)に振動ベッドによる8 Hz アーチファクトがみられる。 提供:Suzette LaRoche, M.D.

 

電気刺激装置

ペースメーカー・アーチファクト ― 電気刺激を心臓に与えるたびに、持続時間が非常に短い高電位放電が脳波チャンネルにみられる。
ペースメーカー・アーチファクトは、ペースメーカーの種類によって規則的または間欠的に生じる。心電図チャンネルには顕著なペースメーカー・アーチファクトが出現する(図18-29 および18-30)。

8-29図18-29.ペースメーカー・アーチファクト。心電図チャンネル(一番下)の顕著なアーチファクトに注目。

8-30図18-30.てんかん発作に似た2~3 Hz のペースメーカー・アーチファクト。心電図チャンネル(一番下)の 顕著なペースメーカー・アーチファクトに注目。提供:Lawrence Hirsch, M.D.

 

迷走神経刺激(VNS)アーチファクト ― 迷走神経に刺激を加えると、速波様の「雑音」が記録される。迷走神経刺激療法は、12 歳以上の難治性部分てんかん発作(partial-onset seizure)に対する補助療法として、1997 年に米国FDA により認可された。迷走神経刺激装置
は2005 年、成人の治療抵抗性うつ病への適応が認可された(Gross およびGoyal 2007)。

トラブルシューティング
脳波記録に見慣れない波形/放電を発見したら、ちょっと時間を割いて、その波形がアーチファクトかどうかを考えること。脳波記録に出現する普通でないパターンをすべてアーチファクトだと考えないこと。てんかん様活動はアーチファクトに似ることがある。

すべての脳波電極が患者の頭皮にしっかりと装着されているか?
入力ケーブルは脳波計にしっかりと接続されているか?
その波形は1 つの電極から出ているか? その電極は頭皮にしっかりと装着されているか?
波形は律動性か、それとも周期性か?
以下の可能性を排除する:

心電図アーチファクト
呼吸アーチファクト
静注ポンプ・アーチファクト
胸部理学療法
家族が患者に触れる
頭部の揺れ

電極が外れた場合、以下を確認する。

  • 影響を受けるチャンネル(一個または複数)に60 Hz アーチファクト(黒く太い線)がみられる。
  • 1 個または2 個の記録チャンネルが異常なパターンを示す。
  • 外れた電極が接地電極またはシステムリファレンス電極であった場合、すべてのチャンネルに60 Hz アーチファクト(黒く太い線)がみられる。

電極が外れていたらどうするか?

  • 電極はヘッドボックス(すべての電極が脳波計に差し込まれている所)から外れていたのかもしれない。
  • まず、ボックスに差し込まれていない電極がないかどうかを確かめる。
  • 電極は患者の頭皮から外れていたかもしれない。
  • 検査技師に連絡し、助けを求める。

以下の例で「ポップ」している電極はどれか?

q1

参考文献

Dworetzky B, Herman S, Tatum WO. Artifacts of Recording. In: Schomer DL, Lopes da Silva FH (Editors). Niedermeyer’s
Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields: Sixth Edition. Philadelphia, PA: Wolters Kluwer
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Gross M, Goyal M. Central therapeutic effects of peripheral vagus nerve stimulation. Am J Electroneurodiagnostic Technol 2007;
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Hirsch LJ, Brenner RP. Atlas of EEG in Critical Care. West Sussex, UK: Wiley-Blackwell, 2010; p. 187—216.

Klass DW. The Continuing Challenge of Artifacts in the EEG. Am J EEG Technol 1995; Vol 35:239—269.

Kaplan PW. Artifacts: EEG Recording Events Not Due to Brain Activity. In: Krauss GL, Fisher RS, Kaplan PW (Editors). The Johns
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Libenson MH. Practical Approach to Electroencephalography. Philadelphia, PA: Saunders Elsevier, 2011; p. 124—145.

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Yamada R, Meng E. Practical Guide for Clinical Neurophysiologic Testing. Philadelphia, PA: Wolters Kluwer Health, 2010; p. 276—
311.

 

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カテゴリー: 「ベッドサイドでの脳波パターン:成人患者への持続脳波モニタリング」, 特集