Præterm EEG: en multimodal neurofysiologisk protokol

Summary

Denne video forklarer baggrunden teorien om neonatal EEG aktivitet og sensoriske reaktioner, efterfulgt af en live demonstration af deres optagelse i neonatal intensivafdeling.

Abstract

Siden introduktionen i begyndelsen af ​​1950'erne, har elektroencefalografi (EEG) været meget anvendt i de neonatale intensivafdelinger (NICU) til vurdering og overvågning af hjernens funktion hos præmature og sigt babyer. Mest almindelige indikationer er diagnosen af ​​epileptiske anfald, vurdering af hjerne modenhed, og genrejsning efter hypoxisk-iskæmiske hændelser. EEG optagelse teknikker og forståelse af neonatal EEG-signaler er drastisk forbedret, men disse fremskridt har været langsomme til at trænge gennem de kliniske traditioner. Formålet med denne præsentation er at bringe teori og praksis af avanceret EEG optagelse til rådighed for neonatal enheder.

I den teoretiske del, vil vi præsentere animationer at illustrere, hvordan en præmatur hjernen giver anledning til spontane og fremkaldte EEG-aktiviteter, som begge er unikke for denne udviklingsfase, såvel som afgørende for en ordentlig hjerne modning. Nyere dyret arbejde har vist, at hjernens struktur udvikpment afspejles tydeligt i begyndelsen af ​​EEG aktivitet. De fleste vigtige strukturer i denne henseende er de stigende lange række forbindelser og forbigående kortikal struktur, subplate. Sensoriske stimuli i en præmatur barn vil generere svar, der er set på et enkelt forsøg niveau, og de har fundament i subplate-cortex interaktion. Dette bringer neonatal EEG let i et multimodalt studie, hvor EEG er ikke kun optager kortikal funktion, men det tester også subplate funktion via forskellige sensoriske modaliteter. Endelig har indførelsen af ​​klinisk egnede tætte array EEG-hætter, såvel som forstærkere i stand til at registrere lave frekvenser, oplyses væld af hjernens aktiviteter, der er endnu blevet overset.

I den praktiske del af denne video viser vi, hvordan en multimodal, tæt række EEG undersøgelsen er udført i neonatal intensivafdeling fra en præmatur baby i kuvøse. Videoen viser forberedelse af barnet og inkubator, anvendelse afEEG cap, og udførelsen af ​​de sensoriske stimulationer.

Protocol

1. Forberedelse baby-og barneseng / inkubator for en EEG undersøgelse

1. Planlæg EEG undersøgelse, så det ikke co-incide med de andre NICU procedurer, såsom blodprøvetagning eller ultralydsundersøgelse, da de kan forstyrre både EEG enheder og babyens årvågenhed statslige.
2. Start optagelse umiddelbart efter fodring, så barnet er mest sandsynligt, at falde i søvn under EEG optagelse. Det kan være praktisk at anvende alle registrerende elektroder forud for fodring og / eller andre pleje procedurer, således at EEG kan påbegyndes umiddelbart derefter.
3. Sørg for, at der ikke er unødvendige elektriske apparater forbundet til barnet.
4. Læg alle ledninger i forbindelse med EEG optagelsen så langt væk som muligt fra de andre ledninger i barneseng. Sluk seng opvarmning, hvis det er muligt behandling klogt.
5. I tilfælde af elektrisk interferens, kan du forsøge at identificere forstyrrende enheden ved at dreje dem væk (nogle gange endda frakoble fra lysnettet en adtid kan være nyttig).
6. Sørg for, at barnets hoved ikke rører fugtige eller våde tekstiler, som kan øge kobling af interferens fra eksterne støjkilder til baby.

2. Anvendelsen af ​​tæt gruppering EEG cap

1. Fjern forstyrrende voks og olie fra barnets hovedbund ved at skubbe til den med en klud fugtet med fortyndet alkohol eller baby shampoo. Vurdere visuelt hovedet størrelsen af ​​barnet for at vælge den optimale størrelse af EEG fælles landbrugspolitik for at sikre, at hætten sidder fast på vertex, og at de tidsmæssige elektroderne er placeret på et passende niveau over øreflipper (fem forskellige størrelser af disse hætter er tilgængelige til at passe i ekstremt lille præmature til fullterm nyfødte).
2. Hvis det er muligt, bør to personer, der arbejder sammen om at placere EEG cap, en der tager sig af den fælles landbrugspolitik, og den anden holder barnets hoved og mulige intubation eller nasal CPAP rør. Hvis patienten har en CPAP, skal du fjerne det for de 10-20 sekunder, det tager at placere than EEG cap. De holdestropper af nasal CPAP er viklet over EEG hætten senere.
3. (Valgfrit) Hvis barnet har et drop i hovedet, skal du afbryde det, og passerer det gennem stikkontakten lavet til det i den fælles landbrugspolitik (fås i de hætter, der anvendes i nærværende undersøgelse). Ellers skal du bruge hovedet nettet og enkelt elektrode placering, der er demonstreret på hjemmesiden for NEMO undersøgelse (se http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php ).
4. Hold barnet, således at hans / hendes ansigt er rettet mod dig. Tag hætten i begge hænder, og ved at bruge fingrene, skubbe midten af ​​hætten indefra og ud, således at den centrale (Cz og PZ elektroder), vil først rører hovedbunden.
5. Rul hætten forsigtigt over hovedet, således at hætten er næsten sidder i sin endelige position. Endelig justere hætten symmetrisk i både venstre-højre og anterior-posterior retning. Check symmetri ved at sikre that CZ elektrode er i midten (venstre-højre) på den linje, der forbinder begge ører. Når man trækker hætten over panden, er det praktisk at holde barnets hoved på plads ved at trykke på dine tommelfingre mod hans / hendes pande over øjnene.
6. Fastgør hageremmen til en tæthed, der holder hætten godt på plads, og alligevel tillader ubegrænset vejrtrækning. Må også kontrollere nu, at den fælles landbrugspolitik størrelse er optimal. Hætten er vist i denne video kan se lidt løs. Men, det strækker sig et godt stykke over panden og nakke områder, og alligevel er det godt nok i kontakt med hovedbunden på centroparietal områder. Fem forskellige størrelser af disse hætter er til rådighed til at passe fra meget ung præterm til fuldbårne nyfødte, og hætten er vist i denne video vil passe dette barn for et par uger fra nu af.
7. Anvendelse elektroden gelen gennem elektroderne huller med en sprøjte forbundet til en tyk stump gel nål ("spids"). En bøjet spids kan være nyttigt at opnå kontakter, der er vanskelige at få adgang til direkte. Fyld elementctrode kopper således at ingen gel vil lække ud, da det kan danne broer med tilstødende elektroder eller befugte puden muligvis forårsage artefakt. En mere viskos gel med formlen kan være praktisk i denne henseende, og tillader også geldannende før hætten placering (se ref 1).
8. Kontroller impedanser og EEG signal kvalitet, og forbereder hovedbunden enten ved forsigtig mekanisk gnidning eller ved at bruge den såkaldte SurePrep metode efter behov ^2,3 ( http://www.helsinki.fi/science/eeg/videos/sureprep/ ) . Observere kvaliteten af ​​hudkontakt samtidigt fra impedansværdier givet af EEG software eller ved at se på EEG spor kvalitet. Start fra referencen og jorden, derefter forberede en halvkugle ad gangen for at minimere flytning af barnet.
9. Start EEG optagelse, når impedans niveauer er acceptable, som regel under 15kohms, eller hvis signalet ikke ser rent nok uden filtrering. Bemærk, at impedanserne ofte Visnove over tid, så giv nogle minutter tid til impedanser til at slå sig ned.

3. Anvendelsen af ​​polygrafisk sensorerne

1. Record muskeltonus (elektromyografi, EMG) ved at knytte to EMG-elektroder under hagen. Forbered huden blidt, før elektrode ansøgning.
2. Optag hjerterytme ved at anvende to EKG-elektroder på brystet eller på skuldrene. Skulder fastgørelse er nyttigt, hvis der er behov for at identificere potentielle epileptiske kropsbevægelser. Forbered huden blidt, før elektrode ansøgning.
3. Record øjenbevægelser (elektro-oculogram, EOG) enten med frontale EEG-elektroder (så ingen ekstra elektroder er nødvendigt), eller med separate eog elektroder fastgjort nær de laterale hjørner af øjnene. I de yngste premies, kan det imidlertid være undertiden nødvendigt at anvende piezo sensorer knyttet til øjenlågene (ikke vist i denne video), fordi deres retina ikke kan være polariseret nok til at forårsage påviselige elektriske felter. Forbered ski forsigtigt før elektrode ansøgning.
4. Overvåg vejrtrækning bevægelser med en stræk-følsom transducer bælte, der er viklet rundt om stammen på maven eller brystet. Sørg for, at transduceren er stram nok til at vise respiratoriske bevægelser i optagelsen, og alligevel løs nok til at tillade ubegrænset respiration. I babyer med spontan vejrtrækning, er særlig omhu nødvendig for ikke at begrænse vejrtrækning bevægelser (se også http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php ).
5. Hvis det er klinisk nødvendigt, tilføjer også en bevægelse-følsomme piezo sensor til alle kropsdel, der forventes at udvise usædvanlige bevægelser.
6. Placer EEG-synkroniseret videokamera, så at hele barnet er godt ses på billedet. Under specifikke dele af EEG undersøgelsen, kan man vælge at fokusere på udvalgte dele af kroppen, såsom hænder eller fødder under deres taktil stimulering.

4. Optagelse

1. Under hele indspilningen, holde øje med signal kvaliteten, og foretage korrektioner, hvis noget signal forringes. Følg barnet så godt, og tilføje noter i alle tilfælde (f.eks kliniske tegn, bevægelse, Drug Administration), som kan være af interesse i senere offline EEG fortolkning.
2. Skulle artefakter ske under optagelsen, fejlfinding dem og foretage korrektioner til optagelsen straks. Mange genstande kan permanent kompromittere senere anvendelse af EEG signal.
3. Juster optagelængde individuelt, så at EEG-undersøgelsen omfatter mindst en epoke af alle årvågenhed hedder: vågen, aktiv søvn og rolig søvn. I de fleste tilfælde vil dette tage 40 til 90 minutter.
4. Udfør sensoriske stimulationer (se afsnit 5 nedenfor), når barnet er godt i søvn. Foretrækkes det at vente, indtil rolig søvn periode.
5. I slutningen af ​​EEG optagelse, fjerne hætten og andre sensorer, og rens overskydende gel fra barns hovedbund ved aftørring med en våd klud. </ Li>
6. Rengør EEG hætten og andet tilbehør 1. Mekanisk, og derefter sterilisere dem i henhold til hospitalets anvisninger.

5. Sensoriske stimulationer

1. Bemærk, at alle sensoriske responser i de unge preemies har en lang (flere sekunder) refraktær periode, og reaktionerne falde hurtigt med korte interstimulus intervaller eller i nærvær af andre igangværende EEG aktiviteten i sensoriske cortex. Derfor leverer sansestimuli på tidspunkter, hvor EEG har været relativt stille i mindst få sekunder, hvilket er lettest at gøre i løbet af rolig søvn udstiller spor afbryde aktivitet ^4-6. Hvis det er muligt, skal du bruge stimulering enheder, der automatisk genererer et mærke (trigger) i EEG spor. Udfør først de taktile stimulationer, så de visuelle stimuli, og til sidst de auditive stimuli, som kan vække baby.
2. For at undersøge de visuelle fremkaldte reaktioner, give enlige blinker med en enhed integreret i EEG-systemet. Du may viser også nogen transient lys, såsom bevæge en brænder strålen over ansigtet. En reaktion kan let genereres endog afstand, såsom gennem de transparente inkubator vægge. Iagttage reaktionen med mindst en anden varighed på flere occipital og parietale elektroder.
3. For at undersøge somatosensorisk fremkaldte reaktioner, anvender blide taktile stimuli til håndfladen eller eneste af barnet. Det er nyttigt at bruge et apparat, der automatisk genererer et mærke (trigger) i EEG spor. Iagttage reaktionen i de kontralaterale centro-temporale (C og T) elektroderne efter hånden stimulering og i midterlinien (CZ) elektroder efter mund stimulering. For at hjælpe senere analyse, tilføje manuel anmærkning til EEG optagelse enhver tid, når du ser en spontan bevægeapparatet, fordi den producerer reaktioner svarende til stimulerede dem.
4. At studere auditive svar, kan du bruge næsten enhver lyd med relativt lav intensitet, som hånd der klapper i nærheden af ​​barnets hoved. Undgå at bruge den traditionelle hornstimulering, fordi dens høje lyd intensitet vil føre til både auditivt aktivering og søvn ophidselse, ofte med deraf følgende bevægelse artefakter.

6. Analyse

1. Start foreløbig analyse i løbet af EEG optagelse allerede. Tilføj Anmærkninger af kliniske hændelser, der ikke tydeligt fremgår af EEG-signalet (f.eks pleje procedurer, usædvanlige bevægelser eller Drug Administration). Gør opmærksom på, også af alle EEG-artefakter (f.eks sutter, rokkende eller trykke), som er vanskelige at identificere bagefter. Endelig, tilføje dine indledende overvejelser, som de opstår online, da de ofte kan indebære indsigter, der er vanskelige at opfatte senere. Sørg for at du har optaget både aktiv og rolig søvn, og at antallet og kvaliteten af ​​sensoriske stimuli er tilstrækkelige.
2. Den aktuelle, grundig gennemgang af neonatal EEG foregår offline i en arbejdsstation, hvor EEG-fund kan behandles og beskrives i flere detaljer.

7. Repræsentative resultater </ P>

Figur 1 Sammenligning af optagelsen med konventionel EEG (til venstre) og en ufiltreret, Full-band EEG. (FbEEG; højre). Bemærk de prominente langsomme udsving i FbEEG signalet [se også refs 7-9], der er fraværende i den konventionelle EEG. For nærmere oplysninger, se diskussionen.

Figur 2. Sammenligning af stigningen i information opnået ved tilsætning af antallet af elektroder. En høj tæthed EEG (højre) gør det muligt at analysere og / eller følge kortikale områder separat. Denne rumlige oplysninger er ubetydelig i den konventionelle 8-kanals (midten) indspilning, og helt tabt i den fælles ene kanal EEG-overvågning (til venstre).

. Figur 3 Venstre: Et eksempel er vist fra enkelte forsøg svarene taktile sensoriske stimulering af hænder, som ses i den rå EEG spor. Ret: Sammenligning af for tidligt fødte og fullterm somatosensoriske responser (både C4-Fz afledning) viser størrelsen af ​​præmature corticale reaktioner. Den præmature respons er vist i et enkelt forsøg spor, medens fullterm respons genereres ved at tage gennemsnittet, eftersom det ikke vil blive adskilt på en enkelt prøve niveau. I fullterm spor, viser pilen N1 respons, der konventionelt anvendes som repræsentant foranstaltning til klinisk diagnose. For yderligere oplysninger, se refs 4,6,10,11.

Discussion

Registrering af neonatal EEG på den måde, er vist her, er sikkert og dermed doable fra en baby, og i enhver tilstand, der tillader håndtering i forbindelse med rutinemæssige behandling procedurer ^1. Den intensive afdeling er et udfordrende miljø for de følsomme EEG enheder. En nøgle til en teknisk god kvalitet optagelse er en korrekt brug af velfungerende tæt gruppering EEG hætte, som det er vist i denne video. NICU miljø er enestående i, at forsøgspersonerne er kritisk syge, udsatte børn, der undergår krævende pleje og diagnostiske procedurer. Ikke blot at sikre patientens sikkerhed, men også fremtiden for EEG undersøgelser i din NICU, er det nødvendigt at have et tæt samarbejde med din nøgle NICU kontaktperson, samt en høj grad af tillid med alle NICU personale, der er involveret i patientbehandling .

Nyligt arbejde i såvel menneskelige babyer ^5-7,10 og dyremodeller med rotteunger ^13-15 har understreget dominans infraslow frekvensenerne i EEG. Mens de let ses med det FbEEG teknikken (se figur 1 og referencer 8,9), er de ignoreres eller forvrænget i den konventionelle EEG (ved anvendelse af en AC-koblede forstærker), som permanent skærer dem ved signalet samling, da AC-koblede forstærkere fungere som højpas (low cut) filtre. En trofast optagelse af disse infraslow aktiviteter kræver en DC stabil optagelse indstilling, der består af en DC-koblet forstærker (se Kvitteringer), Ag / AgCI-elektroder, chlorid-holdige gel ^16, såvel som en passende fjernelse af epitelial potentiale (for detaljer se Refs 2,3,8 samt http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php~~HEAD=NNS -> Opsætning af EEG hardware -> Skin prepping). Det er bemærkelsesværdigt i klinisk sammenhæng, at hætterne anvendes i vores præsentation er i fuld overensstemmelse med FbEEG optagelse, mens mange andre kliniske EEG-hætter er uegnede på grund af deres uhensigtsmæssige elektrode måttenerials (f.eks tin), ¹⁶ og / eller dårlig mekanisk stabilitet på grund af snittet og elektrode holder design (for detaljer, se også refs 1,8).

Fyldestgørende vurdering eller overvågning af den tidlige præterm hjernen skal være baseret på en grundig forståelse af art og særlige kendetegn ved den umodne hjernens aktivitet i sig selv (se ovenfor). En sådan fremgangsmåde er i vid udstrækning mangler i den aktuelle kliniske praksis og litteratur. For at imødekomme dette behov, blev protokollen for en multimodal neurofysiologisk vurdering af præmature børn udviklet i vores laboratorium. Den nærværende dokument bro sammen den nyeste viden om udviklingsmæssige neurobiologi, de relevante fremskridt i neurofysiologiske teknikker, samt det presserende behov for nye klinisk forskning. Vores arbejde hences åbner vinduet for translationelle undersøgelser, der skal udføres på en tovejs måde (fra bench to bedside og tilbage). Derudover sigter klar demonstration af protokollen til at åbne et sted for større scale samling af klinisk relevante datasæt, herunder undersøgelser for at fastlægge de flygtige kriterier for normalitet.

Vores kliniske erfaring i Helsinki Universitets Hospital har vist, at i) multimodale undersøgelser af denne art er hurtigt blevet en integreret del af klinisk rutine, ii) at de er steget betydeligt interesse i neonatale EEG undersøgelser, og iii) at udviklingen i optagelse teknikker, der er vist her har gjort udførelsen af ​​sådanne optagelser så let opnåelige som enhver begrænset, konventionel EEG. Vigtigst, at forstå forholdet mellem udviklingen af hjernens funktion og struktur gør det muligt at vurdere hjernen modning på et tidspunkt, hvor barnet endnu ikke er i stand til at kommunikere med omverdenen ^17. Bedre hjerne pleje på et tidligt stadium af udvikling vil sandsynligvis føre til en permanent stigning i sundhed og generelle livskvalitet i den præmature barn.