Frequenzen erkennen

Zwei Kurven, zehn Sekunden lang, beide auf demselben Bildschirm. Die eine zeigt große, träge Wellen, in die sich regelmäßig kurze Pakete schnellerer Schwingungen einlagern. Die andere zeigt ein kleines, unruhiges Signal ohne erkennbare Ordnung. Ohne einen einzigen Zahlenwert lässt sich sagen: Die erste Kurve gehört zu einem Patienten in chirurgischer Narkose unter einem GABAergen Hypnotikum, die zweite zu einem wachen oder gerade eben sedierten Patienten. Diese Unterscheidung ist die Grundfertigkeit des gesamten Bootcamps, und sie kostet nach etwas Übung wenige Sekunden.

Sie ist deshalb so nützlich, weil sie unabhängig vom Gerät funktioniert. Ein Indexwert hängt von der Rechenvorschrift des Herstellers ab, von der Mittelungszeit und von der Artefaktunterdrückung. Die Zahl der Wellen pro Sekunde hängt von nichts davon ab. Wer die Bänder an der Kurve erkennt, kann jeden Monitor bedienen und jede Anzeige prüfen. Die deutschsprachigen Übersichten zum quantifizierten und zum prozessierten EEG bauen ihre gesamte Befundlehre auf dieser Fertigkeit auf.^{1, 2}

Der zweite Grund ist pharmakologisch. Die Bänder sind Ausdruck verschiedener Netzwerkzustände: Wer die Kurve liest, erkennt sofort, wenn das Bild nicht zu dem Wirkstoff passt, der gerade läuft.³ Quelle

Für die Praxis heißt das: Zählen Sie bei jeder Narkose einmal bewusst die Wellen in einer Sekunde, bevor Sie auf die Zahl sehen. Die Übung dauert fünf Sekunden und macht Sie unabhängig vom Gerät. Den Fehler erkennen Sie daran, dass im Gespräch über eine Narkose nur Zahlen vorkommen und kein einziges Muster.

Eine Kurve hat zwei ablesbare Eigenschaften. Die Frequenz ist die Zahl der Schwingungen pro Sekunde und sagt, in welchem Betriebszustand die Netzwerke arbeiten. Die Amplitude ist die Höhe der Ausschläge und sagt, wie viele Zellen gerade gleichzeitig dasselbe tun. Beide Größen ändern sich unter Narkose, aber sie sagen nicht dasselbe, und nur eine von beiden ist zuverlässig.

Die Amplitude täuscht aus drei Gründen. Erstens ist sie eine Aussage über Synchronität und nicht über Aktivität: Das größte Signal entsteht in der tiefen Narkose, weil dort besonders viele Zellen im Gleichtakt arbeiten, und das kleinste im wachen Gehirn, weil dort jeder Zellverband für sich arbeitet.³ Zweitens hängt sie stark vom Patienten ab. Mit zunehmendem Lebensalter nehmen die Gesamtleistung des Narkose-EEG und besonders die frontale Alpha-Leistung deutlich ab, sodass dieselbe Narkosetiefe bei einem alten Patienten ein viel flacheres Bild erzeugt als bei einem jungen.⁴ Quelle Auch die Komorbiditätslast ist unabhängig vom Alter mit niedrigerer Alpha- und Breitbandleistung verbunden.⁵ Drittens hängt sie von der Technik ab, also von Elektrodensitz, Impedanz, Verstärkung und Skalierung der Anzeige.

Die Frequenz ist demgegenüber robust. Ein Alpharhythmus bleibt ein Alpharhythmus, ob er groß oder klein dargestellt wird. Deshalb lautet die erste Regel der Befundung: Zählen Sie zuerst, und beurteilen Sie erst danach die Höhe. Praktisch geht das so: Sie nehmen ein Zehnsekundenfenster, suchen eine Sekunde heraus und zählen die vollständigen Wellen darin. Ein bis drei Wellen bedeuten Delta, vier bis sieben Theta, acht bis dreizehn Alpha, mehr als dreizehn Beta. Für die langsamen Oszillationen unter 1 Hertz reicht eine Sekunde nicht aus; hier zählen Sie über das ganze Fenster und teilen.

Für die Praxis heißt das: Zählen Sie, bevor Sie die Höhe beurteilen. Erwarten Sie beim alten oder schwer vorerkrankten Patienten ein insgesamt flacheres Bild bei gleicher Tiefe und leiten Sie daraus keine zu flache Narkose ab. Den Fehler erkennen Sie daran, dass wegen eines kleinen Signals nachdosiert wird, obwohl die Frequenzen unverändert geblieben sind.

Roh-EEGSpektrumNeues Signal

Die großen, trägen Wellen der Narkose entstehen nicht in der Rinde allein, sondern im Wechselspiel von Thalamus und Rinde. Sinkt die Aktivierung, wechseln die Thalamuszellen von der tonischen in eine rhythmische Betriebsart und geben Gruppen von Impulsen ab. Diese Betriebsart erzeugt die langsamen Wellen und die Spindeln und unterbricht zugleich die Informationsübertragung zur Rinde; sie ist klassisch als Grundlage von Schlaf und Aktivierung beschrieben worden.⁶ Unter Propofol ähneln die langsamen Wellen denen des Tiefschlafs, sind aber nicht mit ihnen identisch.⁷

Am Roh-EEG sind zwei Erscheinungen zu unterscheiden. Die langsamen Oszillationen unter etwa 1 Hertz sind sehr große, sehr träge Auslenkungen, von denen eine einzelne länger als eine Sekunde dauert; sie tragen unter tiefer Narkose den größten Teil der Amplitude. Die Delta-Aktivität von 0,5 bis 4 Hertz ist schneller, ebenfalls hochamplitudig und im Fenster als Wellenfolge abzählbar. Beide nehmen mit der Vertiefung zu und zeigen an, dass die thalamokortikale Übertragung unterbrochen ist.⁸ Quelle

Klinisch bedeutsam ist die Richtung. Nehmen die langsamen Anteile weiter zu und verschwindet zugleich das Alphaband, geht die Narkose in einen tieferen Bereich über, an dessen Ende Suppressionspausen stehen. Nehmen sie ab, während gleichzeitig schnellere Anteile auftreten, bewegt sich der Zustand in Richtung Erwachen. Die Einzelwelle sagt wenig, die Bewegung über Minuten sagt viel.

Für die Praxis heißt das: Prüfen Sie bei kräftigen langsamen Wellen ausdrücklich, ob zwischen ihnen Pausen liegen, und ziehen Sie die Suppressionsanzeige des Geräts hinzu. Beurteilen Sie die Richtung über mehrere Minuten und nicht eine einzelne Welle. Den Fehler erkennen Sie daran, dass ein sehr großes, sehr langsames Signal als besonders gute Narkose beschrieben wird.

Der wichtigste Einzelbefund der GABAergen Allgemeinanästhesie ist die frontale Alpha-Aktivität. Am Roh-EEG erscheint sie als Paket regelmäßiger Schwingungen von acht bis dreizehn pro Sekunde, das auf der langsamen Grundwelle aufsitzt und dann wieder abklingt; das Aussehen dieser Pakete hat ihnen den Namen Spindel eingetragen. Der Befund ist unter Propofol systematisch beschrieben worden und gehört zusammen mit den langsamen Wellen zur Signatur des Bewusstseinsverlusts.^{8, 9} Unter Sevofluran entsteht ein sehr ähnliches Bild, ergänzt um einen stärkeren Theta-Anteil.¹⁰

Die Entstehung ist gut modelliert. Verstärkt ein Hypnotikum die GABAerg vermittelte Hemmung, verlangsamt sich die Rückkopplung in der thalamokortikalen Schleife so weit, dass sie in einem Bereich um zehn Schwingungen pro Sekunde zu schwingen beginnt; ein Modell dieser Schleife erzeugt genau diesen Rhythmus.¹¹ Quelle Ein zweites Modell erklärt, warum die Alpha-Aktivität dabei von hinten nach vorn wandert.¹² Messungen mit Ganzkopfableitungen zeigen, dass diese frontale Aktivität räumlich hochkohärent ist, die beteiligten Rindenareale also gemeinsam schwingen.¹³ Tierexperimentell ist die enge thalamokortikale Synchronisation beim Übergang in die und aus der Propofol-Bewusstlosigkeit belegt.¹⁴

Ebenso wichtig sind die Fälle, in denen das Alphaband fehlt oder anders aussieht, ohne dass die Narkose zu flach wäre. Unter Ketamin fehlt es vollständig; stattdessen bleibt schnelle Aktivität erhalten, und das Bild ähnelt einem wachen Gehirn, obwohl der Patient nicht ansprechbar ist.¹⁵ Unter Dexmedetomidin treten Spindeln und langsame Wellen wie im Non-REM-Schlaf auf, nicht aber die kohärente frontale Alpha-Aktivität von Propofol.¹⁶ Die Spindeln unter Dexmedetomidin sind denen des physiologischen Schlafs weitgehend ähnlich.¹⁷ Bei alten Patienten ist das Alphaband klein oder gar nicht abgrenzbar; eine niedrige frontale Alpha-Leistung ist mit einer erhöhten Neigung zu Suppression beschrieben und als Muster eines vulnerablen Gehirns vorgeschlagen worden, ein validierter individueller Marker ist das bisher nicht.¹⁸ Unter volatilen Anästhetika verschieben sich Frequenz und Leistung der Alpha-Aktivität mit der Dosis.¹⁹

Roh-EEGSpektrumSpektrogrammNeues Signal

Für die Praxis heißt das: Machen Sie die Kombination aus langsamen Wellen und frontalen Alpha-Paketen zu Ihrem ausdrücklichen Ziel der Aufrechterhaltung. Deuten Sie ein fehlendes Alphaband nicht sofort als zu flache Narkose, sondern prüfen Sie zuerst Wirkstoff, Alter und Signalqualität. Den Fehler erkennen Sie daran, dass unter Ketamin das Hypnotikum gesteigert wird, weil das gewohnte Alphaband nicht erscheint.

Beta-Aktivität von 13 bis 30 Hertz ist die Handschrift der Übergänge. In der Einleitungsphase nimmt sie regelhaft zu, bevor die Alpha- und Langsamwellensignatur erscheint; klinisch kann dieser Abschnitt als paradoxe Erregung auffallen. Quantitative Untersuchungen um Bewusstseinsverlust und Wiedererwachen unter Propofol und Sevofluran haben diese Abfolge beschrieben.²⁰ Am Roh-EEG erscheint Beta als kleines, dichtes Signal, das schwer von Muskelaktivität zu unterscheiden ist; Muskelsignal ist noch schneller, noch unregelmäßiger und verändert sich mit Relaxierung.

Theta-Aktivität von 4 bis 8 Hertz ist der Übergangsbereich zwischen der Alpha-Signatur und den langsamen Wellen. Sie tritt unter volatilen Anästhetika stärker hervor als unter Propofol und ist einer der Gründe, warum sich Sevofluran- und Propofolbilder trotz ähnlicher Grundstruktur unterscheiden lassen.¹⁰ Für sich genommen ist Theta wenig aussagekräftig; im Verlauf gelesen zeigt es an, in welche Richtung sich der Zustand bewegt.

Der Nutzen beider Bänder liegt deshalb im Verlauf. Nimmt Beta zu, während Alpha abnimmt, bewegt sich der Zustand in Richtung Wachheit oder eines Arousals. Nimmt Theta zu, während Alpha unscharf wird, bewegt sich der Zustand in Richtung Vertiefung. Beides ist im Spektrogramm als Wanderung eines Farbbandes leichter zu sehen als in der Kurve.²¹

Roh-EEGSpektrumNeues Signal

Für die Praxis heißt das: Werten Sie eine Zunahme von Beta in der Einleitungsphase nicht als unzureichende Wirkung, sondern als erwarteten Durchgangszustand. Unterscheiden Sie Beta von Muskelsignal, bevor Sie daraus eine Dosisentscheidung ableiten. Den Fehler erkennen Sie daran, dass in der Einleitung wegen eines kurzzeitig hohen Indexwertes ein Bolus nachgegeben wird.

Die drei Zustände sind an drei Merkmalen zu trennen: an der vorherrschenden Frequenz, an der Amplitude und an der Frage, ob eine Ordnung im Signal erkennbar ist. Im Wachzustand bei geschlossenen Augen ist das Signal klein und schnell, ohne durchgehende große Wellen; ein okzipitaler Alpharhythmus ist in der frontalen Ableitung nur angedeutet zu sehen. In der Sedierung nimmt Beta zu, die Amplitude bleibt zunächst klein, und eine langsame Grundwelle beginnt sich abzuzeichnen. In der chirurgischen Narkose unter einem GABAergen Hypnotikum liegt eine große, langsame Grundwelle vor, auf der regelmäßige Alpha-Pakete aufsitzen.

Der Übergang zwischen Sedierung und Narkose ist am Auftreten der frontalen Alpha-Aktivität zu erkennen und nicht an einem Zahlenwert. Für die Abgrenzung zum Schlaf gilt: Beide Zustände teilen die Unterbrechung der thalamokortikalen Übertragung, doch die Narkose ist durch Reize nicht unterbrechbar und durchläuft keine geordnete Stadienabfolge.²²

Für die Praxis heißt das: Beschreiben Sie den Zustand in drei Worten, also Frequenz, Amplitude, Ordnung, bevor Sie ihn benennen. Machen Sie sich zur Gewohnheit, den Übergang von der Sedierung in die Narkose am Erscheinen der Alpha-Pakete festzumachen. Den Fehler erkennen Sie daran, dass ein Zustandswechsel allein am Überschreiten einer Indexgrenze festgemacht wird.

Alle gebräuchlichen Monitore können das Roh-EEG anzeigen, nicht alle tun es in der Werkseinstellung. Der erste Handgriff ist deshalb, die Rohkurve sichtbar zu machen und ein Zeitfenster von etwa zehn Sekunden einzustellen; kürzere Fenster erschweren das Abzählen, längere lassen Alpha-Pakete optisch verschmelzen.

Der zweite Handgriff betrifft die Skalierung. Viele Geräte skalieren die Amplitude automatisch, sodass ein kleines Signal ebenso bildfüllend erscheint wie ein großes. Die Frequenz bleibt davon unberührt, die Amplitude ist dann aber nicht mehr zwischen zwei Zeitpunkten vergleichbar. Prüfen Sie die Skalierung, bevor Sie eine Aussage über eine Amplitudenänderung machen.

Der dritte Handgriff ist die Kontrolle am Spektrum. Haben Sie an der Kurve acht bis dreizehn Wellen pro Sekunde gezählt, muss sich im Spektrum ein Gipfel in diesem Bereich finden; findet er sich nicht, haben Sie falsch gezählt oder ein Artefakt vor sich. Die spektrale Eckfrequenz SEF95 fasst die Verteilung zu einer Zahl zusammen, ersetzt die Betrachtung des Spektrums aber nicht, weil sehr verschiedene Verteilungen dieselbe Eckfrequenz ergeben können.²³

Für die Praxis heißt das: Richten Sie den Monitor am Anfang jeder Narkose einmal ein, also Rohkurve sichtbar, Zeitfenster etwa zehn Sekunden, Skalierung bekannt. Kontrollieren Sie jede an der Kurve gezählte Frequenz am Spektrum gegen. Den Fehler erkennen Sie daran, dass über eine Amplitudenänderung gesprochen wird, während das Gerät automatisch skaliert.

Die Befundung der Frequenzen mündet in drei Entscheidungen. Erstens: Passt das Muster zum geführten Wirkstoff? Langsame Wellen mit frontalen Alpha-Paketen passen zu Propofol und zu den volatilen Anästhetika, erhaltene schnelle Aktivität ohne Alphaband zu Ketamin, Spindeln auf langsamer Grundlage bei weckbarem Patienten zu Dexmedetomidin. Passt das Bild nicht, stimmt entweder die Annahme über den Zustand nicht oder das Signal ist gestört.

Zweitens: In welche Richtung bewegt sich der Zustand? Dafür genügt die Kurve nicht, dafür brauchen Sie das Spektrogramm über die letzten Minuten. Eine Wanderung der Leistung nach unten bei gleichzeitigem Verlust des Alphabandes ist der Weg in die Vertiefung, der umgekehrte Weg führt zum Erwachen.

Drittens: Ist das Bild für diesen Patienten plausibel? Beim alten Patienten und bei hoher Komorbiditätslast ist eine niedrige Gesamtleistung zu erwarten, und ein schwaches Alphaband ist dann kein Hinweis auf eine zu flache Narkose.^{4, 5} Altersabhängige Verschiebungen spektraler Kenngrößen sind auch unter Sevofluran beschrieben und begrenzen die Übertragbarkeit fester Zahlengrenzen.²⁵

Für die Praxis heißt das: Formulieren Sie Ihre Beurteilung in einem Satz, der Muster, Richtung und Patient enthält, etwa: langsame Wellen mit schwachem Alphaband, seit zehn Minuten stabil, bei einem Patienten in der achten Lebensdekade. Ein solcher Satz trägt eine Entscheidung, eine Zahl allein trägt sie nicht. Den Fehler erkennen Sie daran, dass eine Übergabe nur aus Zahlenwerten besteht.

• Eine große Amplitude bedeute eine gute Narkose. Sie bedeutet Gleichtakt. Der weitere Weg in dieselbe Richtung führt zu Suppressionspausen, nicht zu einer besseren Narkose.³
• Ein fehlendes Alphaband bedeute eine zu flache Narkose. Unter Ketamin fehlt es regelhaft bei tiefer Bewusstlosigkeit, unter Dexmedetomidin ist es anders aufgebaut, und im hohen Alter ist es oft nicht abgrenzbar.^{15, 16, 4}
• Alpha liege immer am selben Ort. Im Wachzustand liegt der Alpharhythmus okzipital, unter GABAergen Hypnotika wandert er nach frontal.¹²
• Spindeln seien ein Zeichen zu flacher Narkose. Die frontalen Alpha-Pakete der GABAergen Narkose sind der Zielbefund der Aufrechterhaltung und nicht ein Warnzeichen.⁸
• Narkose sei ein tiefer Schlaf mit denselben Wellen. Die langsamen Wellen ähneln sich, doch die Narkose ist nicht weckbar und durchläuft keine Stadienabfolge.^{22, 7}

Für die Praxis heißt das: Prüfen Sie bei jedem unerwarteten Frequenzbefund zuerst den Wirkstoff, dann das Alter, dann die Signalqualität, und erst danach die Dosis. Den Fehler erkennen Sie daran, dass eine Dosisänderung begründet wird, ohne dass eines dieser drei Dinge genannt wurde.

Merksätze

• Zählen Sie zuerst, beurteilen Sie erst danach die Höhe. Die Frequenz ist robust, die Amplitude täuscht.
• Eine große Amplitude bedeutet Gleichtakt und nicht Aktivität. Das lauteste Bild ist das leerste.
• Langsame Wellen mit aufsitzenden frontalen Alpha-Paketen sind der Zielbefund der GABAergen Aufrechterhaltung.
• Ein fehlendes Alphaband heißt zuerst: Wirkstoff, Alter oder Artefakt prüfen. Erst danach kommt die Dosis in Betracht.
• Beta in der Einleitung ist ein erwarteter Durchgangszustand und kein Zeichen unzureichender Wirkung.

Aufgaben