Preterm EEG: En Multimodal Nevrofysiologisk protokoll

Summary

Denne videoen forklarer bakgrunnen teorien om neonatal EEG aktivitet og sensoriske responser, etterfulgt av en live demonstrasjon av innspillingen deres i neonatal intensive care unit.

Abstract

Siden introduksjonen i 1950-tallet, har Elektroencefalografi (EEG) vært mye brukt i neonatalavdelinger (NICU) for vurdering og oppfølging av hjernens funksjon hos premature og sikt babyer. De vanligste indikasjonene er diagnosen epileptiske anfall, vurdering av hjernen modenhet, og utvinningen fra hypoksisk-iskemiske hendelser. EEG opptak teknikker og forståelsen av neonatale EEG-signaler har dramatisk forbedret, men disse fremskrittene har vært trege til å trenge gjennom de kliniske tradisjoner. Målet med denne presentasjonen er å bringe teori og praksis av avanserte EEG opptak tilgjengelig for nyfødtintensivavdelinger.

I den teoretiske delen vil vi presentere animasjoner til å illustrere hvordan en preterm hjernen gir opphav til spontane og følelsesladede EEG aktiviteter, som begge er unike for denne utviklingsfase, samt avgjørende for en skikkelig hjerne modning. Nyere dyr arbeid har vist at strukturelle hjernen utvikledepment er tydelig reflektert i tidlig EEG aktivitet. Viktigste strukturer i dette henseende er de voksende lang rekkevidde tilkoblinger og forbigående kortikal struktur, subplate. Sensoriske stimuli i en prematur baby vil generere responser som er sett på et enkelt forsøk nivå, og de har fundamentet i subplate-cortex interaksjon. Dette bringer neonatal EEG lett inn i en multimodal studie, hvor EEG er ikke bare opptak kortikal funksjon, men også tester subplate funksjon via ulike sensoriske modaliteter. Endelig har innføring av klinisk egnede tette array EEG caps, samt forsterkere som kan spille lave frekvenser, opplyses mylder av hjernen aktiviteter som har som ennå blitt oversett.

I den praktiske delen av denne videoen viser vi hvordan en multimodal, tett array EEG Studien er utført i neonatal intensive care unit fra en tidlig baby i kuvøse. Videoen demonstrerer forberedelse av barnet og inkubator, anvendelse avEEG cap, og ytelsen til de sensoriske stimuleringer.

Protocol

1. Forberede barnet og barnesengen / inkubator for en EEG undersøkelse

1. Planlegg EEG studien slik at den ikke samtidig incide med de andre NICU prosedyrer, for eksempel blodprøvetaking eller ultralydundersøkelse, da de kan forstyrre både EEG enhetene og babyens årvåkenhet statlige.
2. Start opptak umiddelbart etter fôring, slik at babyen er mest sannsynlig å falle i søvn under EEG opptak. Det kan være praktisk å anvende alle opptak elektrodene før fôring og / eller andre omsorgspersoner prosedyrer, slik at EEG kan starte umiddelbart etterpå.
3. Kontroller at det ikke er noen unødvendige elektriske enheter som er koblet til babyen.
4. Legg alle ledninger knyttet til EEG opptaket så langt fra hverandre som mulig fra de andre ledningene i barnesengen. Slå av sengen oppvarming, om mulig behandling klok.
5. I et tilfelle av elektriske forstyrrelser, kan du prøve å identifisere forstyrrende enheten ved å slå dem av (noen ganger også trekke fra strømnettet en omtid kan være nyttig).
6. Pass på at barnets hode ikke berører fuktige eller våte tekstiler som kan øke koblingen av forstyrrelser fra eksterne støykilder til babyen.

2. Anvendelse av den tette array EEG cap

1. Fjern forstyrrende voks og olje fra babyens hodebunn ved å sveipe den med en klut fuktet med fortynnet alkohol eller baby shampoo. Vurdere visuelt hodet størrelsen på babyen for å velge den optimale størrelsen på EEG hetten for å sørge for at hetten sitter godt på toppunktet, og at de timelige elektrodene er plassert på et passende nivå over øreflipper (fem forskjellige størrelser på disse caps er tilgjengelig for å passe fra ekstremt ung preterm til fullterm nyfødte).
2. Hvis mulig, bør to personer arbeide sammen for å plassere EEG hetten, og en tar vare på hetten, og den andre holder babyens hode og mulig intubasjon eller nasal CPAP rør. Hvis pasienten har en CPAP, fjerne den for 10-20 sekunder det tar å plassere than EEG cap. De holder stropper av nasal CPAP blir surret rundt EEG cap senere.
3. (Valgfritt) Dersom barnet har en iv linje i hodet, må du koble det, og passerer den gjennom utløpet laget for det i hatten (tilgjengelig i caps som brukes i denne studien). Ellers må du bruke hodet net og singel elektrodene skal plasseres, som vist på nettsiden til NEMO studien (se http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php ).
4. Hold barnet slik at hans / hennes ansikt er rettet mot deg. Ta lokket inn i begge hender, og ved hjelp av fingrene, trykk midt på hetten innsiden ut, slik at den sentrale (Cz og PZ elektroder) vil først berøre hodebunnen.
5. Rull lokket forsiktig over hodet slik at lokket er nesten sitter i sin endelige posisjon. Til slutt, justere hetten symmetrisk i både venstre-høyre-og anterior-posterior retninger. Sjekk symmetrien ved å sørge for that den Cz elektroden er i midten (venstre-høyre) på linjen som forbinder begge ørene. Når du trekker i hatten over pannen, er det praktisk å holde babyens hode på plass ved å trykke tomlene mot hans / hennes pannen over øynene.
6. Fest haken stroppen til en tetthet som holder lokket godt på plass, og likevel tillater ubegrenset puste. Sjekk også nå at hetten størrelse er optimal. Hetten vist i denne videoen kan se litt løs. Men strekker det godt over pannen og occipitale områder, og likevel er det godt nok i kontakt med hodebunnen på centroparietal områder. Fem forskjellige størrelser av disse caps er tilgjengelig for å passe fra ekstremt ung preterm til fullbårne nyfødte, og lokket vist i denne videoen vil passe denne babyen for noen uker fra nå av.
7. Påfør elektrodegel gjennom elektroden hullene med en sprøyte koblet til en tykk butt gel nål ("tips"). En bended tips kan være nyttig å nå kontakter som er vanskelig å få tilgang direkte. Fyll electrode kopper slik at ingen gel vil lekke ut, da det kan danne broer med nabolandene elektroder eller fukte puten muligens forårsake artefakt. En mer tyktflytende geleen formel kan være praktisk i denne forbindelse, og gjør at selv gelling før lokket plassering (se ref 1).
8. Sjekk impedanser og EEG signal kvalitet, og forberede hodebunnen enten ved forsiktig mekanisk friksjon eller ved hjelp av såkalte SurePrep metode som nødvendig ^2,3 ( http://www.helsinki.fi/science/eeg/videos/sureprep/ ) . Observer kvaliteten hudkontakt samtidig fra impedansverdier gitt av EEG programvare, eller ved å se på EEG spor kvalitet. Start fra referanse og bakken, deretter utarbeide en halvkule gangen å minimere flytting av barnet.
9. Start EEG opptak når impedansen nivåene er akseptable, vanligvis under 15kohms, eller når signalet ser rent nok uten filtrering. Merk at impedanser ofte Visnove over tid, så gi noen minutter tid for impedanser å slå seg ned.

3. Anvendelse av de polygrafiske sensorer

1. Record muskeltonus (elektromyografi, EMG) ved å feste to EMG elektrodene under haken. Forbered huden forsiktig før elektroden søknad.
2. Record hjerteslag ved å benytte to EKG elektroder over brystet eller på skuldrene. Skulder vedlegget er nyttig hvis det er behov for å identifisere potensielle epileptiske kroppsbevegelser. Forbered huden forsiktig før elektroden søknad.
3. Record øyebevegelser (elektro-oculogram, EOG) enten med frontal EEG elektroder (så ingen ekstra elektroder er nødvendig), eller med egne EOG elektroder festet nær laterale øyekrok. I de yngste premies, kan det imidlertid være noen ganger nødvendig å bruke piezo-sensorer festet til øyenlokkene (ikke vist i denne videoen), fordi deres netthinne ikke kan være polarisert nok til å forårsake påvisbare elektriske felt. Klargjør skforsiktig før elektroden søknad.
4. Overvåk respirasjon bevegelser med en strekk-følsom svinger belte som er pakket rundt stammen over magen eller brystet. Kontroller at svingeren er stram nok til å vise respirasjonsbevegelser i innspillingen, og likevel løs nok til å tillate ubegrenset åndedrett. I babyer med spontan pusting, er spesiell omsorg for ikke å demme pustebevegelser (se også http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php ).
5. Dersom det er klinisk nødvendig, legger også en bevegelse-sensitiv piezo sensor til enhver kroppsdel ​​som er forventet å vise uvanlige bevegelser.
6. Plasser EEG-synkronisert video-kamera, slik at hele barnet er godt sett i bildet. Under bestemte deler av EEG studien, kan man velge å fokusere på utvalgte kroppsdeler som hender eller føtter under sitt taktil stimulering.

4. Opptak

1. Under hele innspillingen, holde et øye på signalkvaliteten, og foreta rettinger hvis noen signal forverres. Følg barnet også, og legge til merknader fra enhver hendelse (f.eks kliniske symptom, bevegelse, Drug Administration) som kan være av interesse i løpet av senere offline EEG tolkning.
2. Skulle artefakter oppstår under innspillingen, feilsøke dem og gjøre korrigeringer til opptak umiddelbart. Mange gjenstander kan permanent kompromittere senere bruk av EEG-signalet.
3. Juster innspillingen lengden individuelt slik at EEG Studien inkluderer minst en epoke av alle årvåkenhet tilstander: våken, aktiv søvn og rolig søvn. I de fleste tilfeller vil dette ta 40 til 90 minutter.
4. Utfør sensoriske stimuli (se punkt 5 nedenfor) når babyen er godt sover. Det er å foretrekke å vente til rolig søvn periode.
5. I slutten av EEG innspillingen, fjerne hetten og andre sensorer, og rengjør overflødig gel fra babyens hodebunn ved å tørke av med en våt klut. </ Li>
6. Rengjør EEG cap og annet tilbehør første mekanisk, så sterilisere dem i henhold til sykehusets instrukser.

5. Sensoriske stimuleringer

1. Merk at alle sensoriske responsene hos unge preemies har en lang (flere sekunder) refraktærperiode, og svarene avta raskt med korte interstimulus intervaller eller i nærvær av andre pågående EEG aktivitet i sensorisk cortex. Derfor leverer sensoriske stimuli i øyeblikk når EEG har vært relativt taus i minst få sekunder, som er lettest å gjøre i løpet rolig søvn viser spor avslutte aktiviteten ^4-6. Hvis mulig, bruk stimulering enheter som automatisk genererer et merke (trigger) i EEG kurven. Utfør første den taktile stimuli, deretter de visuelle stimuli, og til sist de auditive stimuli, noe som kan vekke opp babyen.
2. For å studere de visuelle evoked responser, gi enkle blinker med en enhet integrert i EEG-systemet. Du may også vise noe forbigående lys, som å flytte en fakkel bjelke over ansiktet. Et svar er lett genereres selv fra avstand, for eksempel gjennom de gjennomsiktige inkubator veggene. Observer respons med minst ett sekund varighet i flere occipital og parietal elektroder.
3. Å studere de somatosensoriske evoked responser, bruke milde taktile stimuli til Palm eller eneste av babyen. Det er nyttig å bruke en enhet som automatisk genererer et merke (trigger) i EEG kurven. Observer responsen i kontralaterale Centro-timelige (C og T) elektroder etter hånden stimulering, og i midtlinjen (Cz) elektroder etter foten stimulering. For å hjelpe senere analyser, legge manuell annotasjon til EEG opptak som helst når du ser en spontan lem bevegelse, fordi den produserer responser som ligner stimulert seg.
4. Å studere auditiv svar, kan du bruke nesten hvilken som helst lyd med relativt lav intensitet, for eksempel klapping i hendene nær babyens hode. Unngå å bruke den tradisjonelle hornstimulering, fordi den høye lyden intensitet vil føre til både auditiv aktivering og søvn opphisselse, med ofte påfølgende bevegelse gjenstander.

6. Analyse

1. Start foreløpig analyse under EEG opptak allerede. Legg merknader av kliniske hendelser som ikke er opplagte fra EEG-signalet (eg. omsorg prosedyrer, uvanlige bevegelser eller Drug Administration). Noter også av alle EEG gjenstander (f.eks suger, rocking eller trykke), som er vanskelig å identifisere etterpå. Til slutt legger du dine foreløpige betraktninger som de oppstår på nettet, da de kan ofte innebære innsikt som er vanskelig å oppfatte senere. Kontroller at du har spilt både aktive og rolig søvn, og at antallet og kvaliteten på sensoriske stimuli er tilstrekkelig.
2. Den faktiske, grundig gjennomgang av neonatal EEG gjøres offline i en arbeidsstasjon hvor EEG funn kan behandles og beskrives i mer detalj.

7. Representative resultater </ P>

Figur 1 Sammenlikning av opptaket med konvensjonelle EEG (til venstre) og en ufiltrert, Full-band EEG. (FbEEG; høyre). Legg merke til de prominente langsomme svingninger i FbEEG signal [se også refs 7-9], som er fraværende i den konvensjonelle EEG. For detaljer, se diskusjon.

Figur 2. Sammenlikning av økningen i informasjon innhentet ved å legge antall elektroder. En høy tetthet EEG (til høyre) gjør det mulig å analysere og / eller følg kortikale områder separat. Denne romlig informasjon er ubetydelig i den konvensjonelle 8 kanaler (i midten) opptak, og fullstendig fortapt i den felles en kanal EEG overvåking (til venstre).

. Figur 3 Venstre: Et eksempel er vist fra enkelt forsøk svar til taktile sensoriske stimuleringer av hender som sett i rå EEG spor. Høyre: Sammenligning av premature og fullterm somatosensoriske svar (både C4-FZ derivasjon) demonstrerer omfanget av premature kortikale reaksjoner. Den preterm respons er vist fra en enkelt studie spor, mens fullterm responsen er generert ved gjennomsnitt, siden det ikke ville bli skilles på ett rettssaken nivå. I fullterm spor, viser pilen N1 responsen som konvensjonelt brukes som representant tiltaket for klinisk diagnose. For ytterligere detaljer, se refs 4,6,10,11.

Discussion

Innspillingen av neonatal EEG i veien vist her er trygt, og dermed gjennomførbart fra hvilken som helst baby, og i enhver tilstand som tillater håndtering i forbindelse med rutinemessige omsorg prosedyrer ^1. Intensivavdelingen er et utfordrende miljø til de sensitive EEG enhetene. En nøkkel til en teknisk god kvalitet opptak er en riktig bruk av velfungerende tett array EEG cap, slik som den vist i denne videoen. NICU miljøet er unik i at forsøkspersonene er kritisk syke, sårbare babyer, som gjennomgår krevende omsorg og diagnostiske prosedyrer. For å sikre ikke bare sikkerheten til pasienten, men også fremtiden til EEG studier i NICU din, er det nødvendig å ha et nært samarbeid med nøkkelen NICU kontakt, samt en høy grad av tillit med alle NICU personale involvert i pasientbehandlingen .

Nyere arbeid i både menneskelige babyer ^5-7,10 og dyremodeller med rotteunger ^13-15 har understreket dominans av infraslow frequenctallet i EEG. Mens de er lett synlig med det FbEEG teknikken (se fig 1 og refs 8,9), blir de ignorert eller forvrengt i den konvensjonelle EEG (ved hjelp av en AC koblet forsterker) som permanent skjærer dem på det tidspunktet signalet samling, fordi AC coupled forsterkere fungere som høypass (low cut) filtre. En trofast opptak av disse infraslow aktiviteter krever en DC stabil innspilling innstilling som består av en DC koblet forsterker (se Takk), Ag / AgCl elektroder, klorid-inneholder ¹⁶ gel, samt en tilstrekkelig eliminering av epitel potensial (for detaljer, se refs 2,3,8, samt http://www.nemo-europe.com/en/educational-tools.php~~HEAD=NNS -> Sette opp EEG hardware -> Skin prepping). Det er bemerkelsesverdig i klinisk sammenheng, at caps brukes i presentasjonen vår er fullt kompatibel med FbEEG opptak, mens mange andre kliniske EEG caps er uegnet på grunn av sin upassende elektrode matteerials (f.eks tinn) ¹⁶ og / eller dårlig mekanisk stabilitet på grunn av kutt og elektroden holder design (for detaljer, se også refs 1,8).

Tilstrekkelig vurdering eller kontroll av den tidlige premature hjernen må være basert på en grundig forståelse av naturen og spesifikke kjennetegn ved umoden hjerne aktiviteten i seg selv (se ovenfor). En slik tilnærming er i stor grad mangler i dagens kliniske praksis og litteratur. For å møte dette behovet, ble protokoll for en multimodal nevrofysiologiske vurdering av premature babyer utviklet i vårt laboratorium. Denne artikkelen bygger bro sammen den nyeste kunnskap om utviklingsmessige nevrobiologi, relevante fremskritt i nevrofysiologiske teknikker, samt det presserende behovet for romanen klinisk forskning. Våre arbeidsområder hences åpner vinduet for translasjonsforskning utredninger som skal utføres i en toveis måte (fra benk til sengen og tilbake). I tillegg ønsker tydelig demonstrasjon av protokollen for å åpne en arena for større fmale samling av klinisk relevante datasett, herunder studier for å definere den unnvikende kriteriene for normalitet.

Vår kliniske erfaring i Helsinki University Hospital har vist at i) multimodale studier av denne typen har raskt blitt en integrert del av klinisk rutine, ii) at de har betydelig økt interesse for neonatale EEG studier, og iii) at utviklingen i opptak teknikker vist her har gjort gjennomføringen av slike opptak som lett oppnåelig som noen begrenset, konvensjonell EEG. Viktigst, forstå sammenhengene mellom utvikling hjernens funksjon og struktur gjør det mulig å vurdere hjernen modning på et tidspunkt når babyen er ennå ikke i stand til å kommunisere med omverdenen ^17. Bedre hjernen omsorg på et tidlig stadium av utviklingen er sannsynligvis føre til en permanent økning i helse og i generell livskvalitet av premature baby.