Pretermine EEG: un protocollo multimodale neurofisiologiche

L'elettroencefalografia o EEG è una tecnica che misura l'attività elettrica nel cervello. L'EEG neonatale viene sempre misurato in modo non invasivo utilizzando elettrodi singoli applicati al cuoio capelluto oppure un casco per EEG. Attualmente l'EEG è ampiamente utilizzato nelle unità neonatali per la valutazione e il monitoraggio della funzione cerebrale nei neonati pretermine e a termine.

Viene utilizzato principalmente nella diagnosi delle crisi epilettiche e nella valutazione della maturità cerebrale e del recupero dopo eventi ischemici ipossici. Negli ultimi anni, le pratiche di registrazione dell'EEG e la comprensione dei segnali EEG nei neonati pretermine sono notevolmente migliorate. L'obiettivo di questa presentazione è introdurre la teoria e la pratica delle tecniche avanzate di registrazione dell'EEG disponibili per le unità neonatali.

L'esperienza clinica nei reparti di terapia intensiva neonatale in tutto il mondo ha dimostrato che l'uso dell'EEG può migliorare significativamente l'assistenza neurologica nei neonati malati, pretermine e a termine. Alla fine degli anni '90, una rete di ricerca con sede a Helsinki ha avviato una revisione completa dei concetti e della pratica dell'EEG neonatale. Come risultato di questo lavoro, sono state introdotte diverse nuove idee per combinare tra loro tutti e tre i domini dell'EEG.

Questi forniscono una tecnica EEG in grado di effettuare una valutazione approfondita del funzionamento cerebrale. Il dominio della frequenza è stato ampliato a tutta la banda, EEG, e il dominio spaziale è stato aumentato con l'introduzione di cuffie EEG multicanale per neonati. Inoltre, un nuovo dominio sistemico è stato aggiunto introducendo test sensoriali per neonati pretermine durante la registrazione EEG.

Questa impostazione di registrazione è compatibile con un nuovo framework di analisi che collega l'attività EEG pretermine allo sviluppo delle connessioni cerebrali. L'EEG registra l'attività elettrica del cervello mediante elettrodi applicati al cuoio capelluto. Un segnale EEG è generato principalmente dall'attività nei neuroni parametali corticali.

Reagiscono ai segnali nervosi in arrivo e generano fluttuazioni nei campi elettrici che possono essere osservate nell'EEG dopo amplificazione. Il numero e la posizione degli elettrodi possono variare da alcuni a oltre un centinaio, a seconda delle necessità. Negli studi clinici neonatali, tradizionalmente si utilizzano da quattro a dieci elettrodi.

Le posizioni sono sempre definite secondo la nomenclatura internazionale che specifica le aree del cuoio capelluto sulla base di una combinazione di lettere e numeri. Nei neonati, ai canali poligrafici vengono solitamente aggiunti registrazioni della respirazione, dei movimenti oculari, del tono muscolare della mandibola e dell'attività cardiaca. Il segnale EEG viene convenzionalmente fortemente filtrato per escludere le attività più lente e più rapide.

Sebbene questo metodo sia efficace nell'escludere molti artefatti tecnici e segnali biologici extracerebrali, può anche provocare una grave distorsione dei segnali cerebrali. Un confronto degli stessi segnali EEG pretermine con e senza filtraggio mostra che i filtri possono alterare notevolmente l'aspetto dell'EEG pretermine. Il termine EEG a banda intera, o F-B-E-E-G, si riferisce a una tecnica in grado di registrare tutte le frequenze senza distorsione.

Questo è importante per rilevare gli eventi più lenti, come l'attività cosiddetta spontanea, transitori o SATs nell'EEG pretermine. Lo studio multimodale dell'EEG include il test simultaneo del sistema sensoriale. Questo può essere molto utile nella valutazione clinica poiché le lesioni cerebrali nei neonati pretermine spesso interessano solo strutture sottocorticali e possono quindi influenzare esclusivamente le vie sensoriali.

La registrazione EEG con array denso è un sistema in cui il numero di elettrodi è molto maggiore rispetto ai tradizionali due o dieci canali. L'applicazione di 20-60 elettrodi è realizzabile anche nell'unità di terapia intensiva. Utilizzando cuffie EEG progettate per neonati, ciascuno dei cento elettrodi fornirà informazioni significative e nuove sul cervello neonatale.

Le reazioni corticali agli stimoli sensoriali nel cervello pretermine sono molto diverse da quelle osservate in qualsiasi età successiva. Ad esempio, nei nati pretermine, l'ampiezza della risposta somatica a uno stimolo tattile può essere centinaia di volte maggiore e la durata molte volte più lunga rispetto a una risposta osservata in bambini più grandi. Le risposte sensoriali nei pretermine sono quindi visibili a livello di singola risposta, rendendole facilmente misurabili durante un registro elettroencefalografico.

Poiché una corteccia pretermine si attiva facilmente, potrebbe essere necessario un intervallo di alcuni secondi per riprendersi tra una risposta e l'altra, mentre il cervello di bambini più grandi può rispondere a più di 10 stimoli al secondo. Tutte queste differenze sono dovute a meccanismi di rete neurale fondamentalmente unici, che sottendono l'attività continua e le risposte sensoriali nel cervello pretermine; comprendere le risposte pretermine rende i test sensoriali clinicamente utili. Durante un'elettroencefalografia (EEG) pretermine, la risposta evocata sensoriale SOMA o braccio SE può essere innescata applicando uno stimolo sensoriale a praticamente qualsiasi parte del corpo. Lo stimolo può essere tattile, elettrico o persino propriocettivo, come quello provocato dalla flessione del polso o della caviglia.

Un modo pratico per somministrare uno stimolo SER durante la registrazione dell'EEG consiste nel toccare il palmo della mano o il piede, in modo che uno stimolo tattile o propriocettivo generi un segnale che viaggia lungo il nervo periferico fino al midollo spinale, quindi passa a un secondo nervo che sale ai talami sul lato opposto controlaterale del corpo. Infine, il segnale viaggia lungo il nervo talamocorticale fino alla corteccia cerebrale, dove induce un campo elettrico registrato dall'EEG nelle aree parietali centrali. La risposta evocata visiva o VE può essere facilmente innescata mediante una luce lampeggiante che stimola la retina; i segnali provenienti dalla retina viaggeranno lungo i nervi ottici fino ai talami su entrambi i lati.

Il segnale poi si sposta ulteriormente ai nervi talamocorticali e viene trasmesso alla corteccia visiva. I campi elettrici risultanti vengono registrati mediante elettrodi TAL per EEG durante il periodo compreso tra l'età pretermine precoce e l'età termine. Avvengono importanti sviluppi strutturali che si riflettono nell'aspetto dei segnali EEG.

La superficie corticale di un neonato pretermine estremamente piccolo è quasi piatta e presenta uno strato sottostante di subplate spesso. Le prime connessioni talamocorticali e corticocorticali crescono all'interno del subplate e iniziano a invadere la lamina corticale. Nelle settimane successive, la corteccia assumerà una superficie più ripiegata e il subplate diventerà più sottile.

I lamo, le connessioni corticali e cortico-corticali si stanno ora avvicinando ai loro bersagli corticali. All'età prossima al termine, la corteccia di un neonato è fortemente ghirlandata e la zona della placca subcorticale è praticamente scomparsa. I lamo, le connessioni corticali e cortico-corticali hanno raggiunto i loro strati bersaglio finali ed sono pronti ad iniziare l'elaborazione dei dati sensoriali provenienti sia dal mondo esterno che dall'interno del corpo.

La fase di sviluppo delle connessioni cortico-talamici determina in che modo la corteccia e il subplate pretermine risponderanno agli stimoli sensoriali. Questa animazione mostra un confronto tra la risposta registrata dal cuoio capelluto e il corrispondente profilo di profondità all'interno della corteccia. Nei nati pretermine più giovani, un impulso talamico produce principalmente una risposta lenta ed ampia nello strato del subplate, visibile come una risposta lenta ad alta ampiezza nei registrazioni degli elettrodi di superficie; alcune settimane dopo, lo stesso segnale talamico indurrebbe una risposta del subplate leggermente minore.

Inoltre, è presente un componente rapido sempre più evidente proveniente dai livelli corticali profondi, che si osserva anche negli elettrodi del cuoio capelluto in età prossima al termine. Le risposte della lamina subplacenta non sono più visibili. La reazione sensoriale principale proviene dalla destinazione finale talamocorticale.

Uno strato di quattro neuroni che determina una risposta già simile a quella osservata nella corteccia adulta. La registrazione dell'EEG nei pretermine è impegnativa sia dal punto di vista pratico che tecnico. Le registrazioni dell'EEG devono essere compatibili con diverse procedure infermieristiche.

Pertanto, la registrazione dell'EEG potrebbe dover essere interrotta o sospesa in qualsiasi momento. Inoltre, l'unità di terapia intensiva rappresenta un ambiente difficile per i dispositivi EEG sensibili. I neonati sono sempre connessi fisicamente a dispositivi, cavi e linee che possono causare interferenze elettriche significative sulle registrazioni dell'EEG.

La prima cosa da fare al letto del paziente è ridurre al minimo le possibili fonti di artefatti tecnici. È necessario spostare i cavi allentati dei monitor vitali e le linee endovenose lontano dalla testa del neonato, dai cavi dell'EEG e dall'amplificatore. Inoltre, accertarsi che la testa del neonato non sia a contatto con tessuti bagnati, che potrebbero trasmettere facilmente interferenze elettriche dalla culla al bambino.

Prima di posizionare il casco EEG, è preferibile rimuovere la cera e l'olio interferenti dal cuoio capelluto del neonato passando un panno inumidito con alcol diluito o shampoo per neonati. Il posizionamento del casco EEG risulta più agevole con due persone: una che si occupa del casco e l'altra che tiene ferma la testa e eventuali tubi di intubazione o di CPAP nasale. Se il paziente è in A-C-P-A-P, questa deve essere rimossa per i 10-20 secondi necessari al posizionamento del casco EEG.

Le cinghie del CPAP possono essere avvolte sopra il casco EEG se necessario. Prima di fissare la cinghia sotto il mento, assicurarsi di aver posizionato il casco simmetricamente sulla testa.

Il gel per elettrodi viene applicato attraverso i fori degli elettrodi per stabilire contatti elettrici con il cuoio capelluto. Una punta flessibile può essere utile per applicare il gel su contatti di difficile accesso diretto. È importante utilizzare una quantità sufficiente di gel per riempire completamente la coppetta, evitando di iniettarne troppo.

Tuttavia, può fuoriuscire e formare ponti con gli elettrodi vicini o addirittura inumidire il cuscino, causando artefatti. Una formula di gel più solida potrebbe essere più pratica. A questo proposito, la superficie della pelle potrebbe spesso richiedere una preparazione meccanica aggiuntiva dopo l'applicazione del gel; questo passaggio rimuove gli strati epiteliali esterni per ridurre la quantità di artefatti elettrici e da movimento.

Questo può essere eseguito mediante un delicato massaggio meccanico o utilizzando il cosiddetto metodo Sure prep. La qualità del contatto cutaneo può essere valutata in tempo reale a partire dai valori di impedenza forniti dal software dell'EEG. Per ragioni pratiche, spesso può risultare più semplice completare l'applicazione del gel e la preparazione della pelle per un intero emisfero contemporaneamente, quando i livelli di impedenza sono accettabili.

Come mostrato dai puntini verdi in questo software per l'EEG, è il momento di passare alla registrazione dell'EEG e osservare la qualità del segnale EEG. L'ultimo passaggio consiste nell'applicare i canali poligrafici. Il tono muscolare viene solitamente misurato con due elettrodi EMG applicati sotto il mento.

Il cuore viene registrato con elettrodi ECG applicati sul torace o sulle spalle. I movimenti oculari possono essere registrati sia con EEG frontale sia con elettrodi oculari separati o con EOG applicati vicino agli angoli laterali degli occhi. La respirazione può essere monitorata con una cintura sensibile alla trazione avvolta intorno al tronco.

Deve essere abbastanza aderente da seguire i movimenti respiratori, ma sufficientemente lento da permettere una respirazione libera nei neonati con respiro spontaneo. È necessaria particolare attenzione per evitare di limitare i movimenti respiratori. È inoltre possibile aggiungere un sensore piazzo sensibile ai movimenti a qualsiasi parte del corpo che possa mostrare movimenti sospetti.

L'ultimo passaggio consiste nel posizionare una videocamera sincronizzata con l'EEG in modo da visualizzare chiaramente l'intero neonato sullo schermo. Una volta che il neonato è stato completamente predisposto, la registrazione dell'EEG può iniziare durante la sessione. È importante controllare costantemente la qualità del segnale EEG ed effettuare correzioni qualora uno degli elettrodi presenti segnali scadenti.

Deve essere scritto su file un'annotazione riguardo a qualsiasi evento che possa essere considerato clinicamente importante. La durata della registrazione viene regolata singolarmente in modo che l'EEG includa tutti gli stati di vigilanza: veglia, sonno attivo e sonno tranquillo. Ciò corrisponde tipicamente a un tempo di registrazione compreso tra 40 e 90 minuti.

È comune a tutti i test sulla reattività sensoriale nei neonati pretermine che una risposta sensoriale nella corteccia pretermine diminuisca rapidamente se ripetuta troppo frequentemente. Allo stesso modo, un'attività EEG in corso vicino alla corteccia sensoriale può bloccare o attenuare le risposte sensoriali. Pertanto, gli stimoli sensoriali mostrati in questo video devono essere somministrati in momenti in cui l'EEG è stato relativamente silente per almeno alcuni secondi.

Pertanto, il sonno tranquillo rappresenta un periodo ideale per testare le risposte visive. Le risposte visive evocate possono essere studiate somministrando singoli lampi di luce. Poiché gli occhi sono molto sensibili, il lampo può essere applicato anche a distanza attraverso la parete trasparente dell'incubatrice, e persino a occhi chiusi.

Le risposte evocate somatosensoriali possono essere studiate somministrando uno stimolo tattile al palmo della mano o alla pianta del piede del neonato. In alternativa, si può semplicemente flettere il polso o la caviglia per evocare uno stimolo propriocettivo. È utile utilizzare un dispositivo che generi uno stimolo con un marcatore sincronizzato o un trigger registrato nel tracciato EEG.

In caso contrario, è necessario aggiungere annotazioni manuali che rappresentino i tempi di presentazione degli stimoli. La reattività uditiva è facile da testare con quasi ogni tipo di suono. Una buona reazione corticale può essere generata, ad esempio, battendo le mani.

Il corno tradizionale può essere altresì utile, ma il suono è spesso così intenso da attivare sia il sistema uditivo che provocare una reazione di allerta. Al termine della sessione di registrazione dell'EEG, il cap e tutti gli altri sensori vengono rimossi e il cuoio capelluto del neonato viene pulito. Il cap per EEG e tutti gli altri sensori vengono puliti meccanicamente e sterilizzati seguendo le indicazioni ospedaliere.

Una revisione accurata dell'EEG viene effettuata offline su una workstation, dove i reperti dell'EEG possono essere elaborati e descritti in modo più dettagliato. Una buona comprensione delle relazioni tra lo sviluppo della funzione cerebrale e la struttura rende lo studio dell'EEG nei neonati pretermine un'esperienza unica, che offre la possibilità di valutare la maturazione cerebrale in un momento in cui il bambino non può ancora comunicare con il mondo esterno. Di conseguenza, una migliore assistenza cerebrale potrebbe apportare benefici al neonato pretermine per tutta la durata della sua vita.