Tijdschr. voor Geneeskunde, 60, nr. 17, 2004
DIAGNOSTISCHE AANWINSTEN MONITORING VAN DE CEREBRALE FUNCTIE OP DE NEONATALE INTENSIEVEZORGAFDELING A.ZECIC 1, K. SMETS 1, L. GOOSSENS 1, P. VANHAESEBROUCK 1, 2
Inleiding Samenvatting Kritiek zieke neonati, met respiratoire insufficiëntie, opgenomen op een neonatale intensievezorgafdeling, worden blootgesteld aan episoden van hypoxie-ischemie. Hun respiratoire functie wordt gemonitord door continue saturatiemeting en frequente bloedgasanalyse. Toch heeft men dikwijls geen idee over de invloed van een dergelijke hypoxisch-ischemische episode op de hersenfunctie. Cerebralefunctiemonitoring (CFM) biedt daarop een antwoord. Op onze dienst Neonatale Intensieve Zorgen werd recentelijk de bruikbaarheid van CFM geëvalueerd bij een aantal zieke neonati. Een kort overzicht van de literatuur wordt geïllustreerd met voorbeelden van CFM-tracé’s uit de eigen populatie. Methode CFM werd ontwikkeld door Maynard in de jaren zestig voor continue EEG-monitoring van volwassen patiënten gedurende anesthesie en op intensievezorgafdelingen (1). Deze techniek werd 25 jaar geleden voor het eerst gebruikt op de dienst Neonatale Intensieve Zorgen van het Universitair Ziekenhuis van Lund (Zweden). CFM is gebaseerd op een amplitudegeïntegreerd EEG (aEEG), dus continue EEG-monitoring die een algemene indruk van de cerebrale
1 2
Dienst Neonatale Intensieve Zorgen, Universitair Ziekenhuis Gent. Correspondentieadres: prof. dr. P. Vanhaesebrouck, Dienst Neonatale Intensieve Zorgen, Universitair Ziekenhuis, De Pintelaan 185, 9000 Gent.
1226
Cerebralefunctiemonitoring (CFM) is een vereenvoudigde vorm van continue registratie van het EEG, uitgevoerd aan het bed van de patiënt. Het is een algemene weergave van de cerebrale activiteit. Eénkanalig EEG wordt door bipariëtaal geplaatste elektroden geregistreerd. Deze techniek is gemakkelijk uitvoerbaar en stemt goed overeen met een standaard-EEG. Continue registratie van het EEG laat toe om binnen de eerste 6 uur na de geboorte een nauwkeurige prognose te maken bij pasgeborenen met peripartale asfyxie. Een continue achtergrondregistratie met een normale amplitude wijst bijna zeker op een normale toekomst, terwijl een vlak tracé of een registratie met te kleine amplitude onveranderlijk gepaard gaan met overlijden of ernstige handicap. Bij pasgeborenen met convulsies worden de epileptische activiteit en de effectiviteit van anti-epileptica opgevolgd via CFM. Ook bij prematuren met een zeer laag geboortegewicht heeft CFM tijdens de eerste levensweek een belangrijke voorspellende waarde van de neurologische prognose. De resultaten van de nu beschikbare studies laten vermoeden dat CFM een definitieve plaats zal verwerven in het klinisch arsenaal van de acute neonatale zorg.
activiteit geeft. Het gaat om een éénkanalig EEG met bipariëtale elektroden. Het signaal wordt geamplificeerd en gefilterd zodat activiteiten onder de 2 Hz en boven de 15 Hz sterk
onderdrukt worden. Daardoor worden de artefacten geminimaliseerd. De verdere EEGverwerking bestaat uit semi-logaritmische amplitudecompressie. Het outputsignaal wordt afgedrukt met een snelheid van 6 cm/uur. Het tracé is een band met lage en hoge grenzen die verwijzen naar het minimale en het maximale niveau van elektrische activiteit. Tegelijkertijd wordt ook de impedantie gemeten om eventuele artefacten te ontdekken (bv. slecht contact tussen de elektrode en de huid). Onlangs werden digitale EEG-monitoringsystemen ontwikkeld waarbij het aEEG simultaan met het ruwe EEG-signaal getoond wordt en beide onmiddellijk opgeslagen kunnen worden. Interpretatie EEG heeft een aantal nadelen ten opzichte van aEEG-registratie. Een EEG kan enkel afgenomen worden na afspraak, loopt slechts over een korte periode en is bovendien moeilijk interpreteerbaar. De aEEG-registratie kan onmiddellijk gestart worden, de elektroden kunnen gemakkelijk geplaatst worden (2 pariëtale elektroden en 1 impedantie-elektrode) en registratie kan gebeuren gedurende een lange periode. In vergelijking met een EEG is de interpretatie
eenvoudig, vermits het principe gebaseerd is op de herkenning van bepaalde patronen. Op deze manier kunnen de veranderingen in de elektrocorticale basisactiviteit continu gevolgd worden, evenals het antwoord op medische interventies. Uit deze langdurige registratie kan men belangrijke informatie halen. Zo kan de basisactiviteit continue of discontinue activiteit vertonen, de duur van het interval tussen pieken („bursts”) kan gemeten worden, evenals de aanwezigheid van periodische variaties in de basisactiviteit – „slaap-waak”-cycli (fig. 1 en 2) en het optreden van convulsies. Het gemiddelde interval tussen de pieken vermindert progressief van 26 seconden op 2122 weken zwangerschapsleeftijd, naar 13 seconden op 25-26 weken en 6 seconden op „à terme”-leeftijd. Op 26 weken zwangerschapsduur vindt men discontinue basisactiviteit, maar vanaf dan wordt de basisactiviteit steeds meer continu (rond 80% bij à terme geboren baby’s). Slaap-waakcycli zijn al aanwezig bij prematuren van minder dan 30 weken (1). De volgende classificatie van aEEG-basisactiviteit wordt gebruikt (à terme baby’s): – CNV = „continuous normal voltage”: continu tracé met maximale voltage tussen 10-50 µV en met perioden van verhoogde variabiliteit tijdens de diepe slaap
Fig. 1: Slaap-waakcycli bij een beademde prematuur na een zwangerschapsduur van 34 weken. Perioden van diepe slaap met discontinue EEG-activiteit worden afgewisseld met een periode met continue EEG-activiteit (actieve slaap- of wakkere periode). Minimale amplituden gedurende diepe slaap bijna 0 µV (tracé discontinu).
1227
Fig. 2: Slaap-waakcycli bij à terme baby (37 weken). Het nauwe deel van het tracé is een afbeelding van meer continue activiteit tijdens de wakkere periode of gedurende de actieve slaap, het brede deel van het tracé is een afbeelding van meer discontinue activiteit tijdens de diepe slaap. In tegenstelling tot het discontinue tracé bij de preterme baby, stijgt de minimale amplitude tot 5 µV (alternerend tracé).
– DNV = „discontinuous normal voltage”: discontinu tracé met voltage meestal boven de 5 µV (fig. 3a) – BS = „burst suppression”: discontinue basisactiviteit; periodes van zeer lage voltage met pieken van hoge amplitude (fig. 3b) – CLV = „continuous low voltage”: continu zeer laag gevolteerde basisactiviteit (rond of onder de 5 µV) (fig. 3c) – FT = „flat trace”: zeer lage voltage, grotendeels iso-elektrisch tracé met activiteit onder de 5 µV (fig. 3d) aEEG heeft verschillende toepassingen in de neonatale intensieve zorg. Monitoring van elektrocorticale basisactiviteit bij ernstig zieke neonati is belangrijk. Deze kinderen zijn dikwijls onder invloed van sedativa of spierrelaxantia zodat de evaluatie van cerebrale disfunctie op klinische basis onmogelijk is. Bij deze groep is het ook gekend dat achteruitgang van de hersenactiviteit kan optreden vóór duidelijke klinische achteruitgang kan optreden (2). Bepaalde medicaties zoals fenobarbital, morfine en diazepam veroorzaken EEG-depressie (fig. 4). Ze kunnen ook de basisactiviteit beïnvloeden zodat men daarmee rekening moet houden bij de interpretatie van aEEG. 1228
Toepassingsgebieden in de neonatologie Neonatale convulsies Het opsporen van epileptische activiteit en de meting van de effectiviteit van anti-epileptica zijn de belangrijkste indicaties voor aEEGmonitoring bij neonati. De meest voorkomende oorzaken van neonatale convulsies zijn hypoxisch-ischemische episoden, intracraniale bloedingen, metabole aandoeningen (bv. hypoglykemie) en intracraniale infecties. Door het gebruiken van aEEG is de detectie van neonatale epileptische activiteit significant gestegen (3). Indien men aEEG gebruikt bij een hoogrisicopopulatie, is de prevalentie van epileptische activiteit rond 20%. Ongeveer 6575% van de prematuren met germinale- matrixen intraventriculaire bloedingen heeft epileptische activiteit (4, 5). Dikwijls vindt men subklinische convulsies (6). Neonatale convulsies zijn geassocieerd met een verhoogd aantal overlijdens en een nefaste neurologische prognose. Oncontroleerbare convulsies en convulsies geassocieerd met een ernstig abnormaal EEG hebben een zeer slechte prognose. Recent onderzoek heeft ook aangetoond dat subklinische convulsies en korte
Fig. 3: Figuur uit „An atlas of amplitude-integrated EEGs in the newborn”, pagina 31; met toestemming van de auteur. a. „Discontinuous normal voltage”(DNV-tracé die tijdens de registratie verandert naar een „continuous normal voltage”(CNV)tracé. b. „Burst suppression”(BS)-patroon. c. Continu maar zeer laag gevolteerd tracé (CLV = „continuous low voltage”). Bewegingsartefacten zijn zichtbaar in het midden van de registratie als korte pieken met hoge amplitude. d. Vlak tracé (FT = „flat trace”) met in het begin van de registratie enkele pieken van hoge amplitude.
1229
Fig. 4: Effect van midazolam bij een beademde prematuur na een zwangerschapsduur van 29 weken. Een discontinu tracé (normaal voor de zwangerschapsduur) verandert na midazolamtoediening naar een „burst suppression”-patroon.
epileptische activiteit ook geassocieerd zijn met een slechte prognose (1). Op de vraag of subklinische convulsies moeten behandeld worden kan nog geen duidelijk antwoord geformuleerd worden omdat klinische trials ontbreken. Tijdens aEEG-monitoring bestaat er wel een risico van foutieve diagnose van convulsies en van het missen van epileptische activiteit. Dit probleem zal in belang verminderen met het invoeren van digitale aEEG-toestellen die simultaan het basis-EEG-signaal weergeven. Hypoxisch-ischemische encefalopathie aEEG heeft recentelijk grotere belangstelling gekregen in verschillende neonatale intensievezorgdiensten wegens de goede correlatie met de prognose bij patiënten met asfyxie. Verschillende studies hebben aangetoond dat aEEG een voldoende sensitieve methode is voor de voorspelling van de prognose in de eerste levensuren (711). Bij à terme neonati met asfyxie kan men, door aEEG-monitoring op de leeftijd van 6 uur na de geboorte, bij 90% van de baby’s een nauwkeurige voorspelling van de prognose geven (810). Voorlopige gegevens suggereren een nog betere voorspelling van de prognose na asfyxie met de combinatie van een aEEG met de klinische evaluatie van hypoxisch-ischemische encefalopathie. Momenteel wordt aEEG in de eerste uren na de geboorte gebruikt voor inclusie van de baby’s in de postasfyctische interventiestudies (1). 1230
TABEL 1 Bijdrage van de verschillende kenmerken van amplitudegeïntegreerde elektro-encefalografie bij de voorspelling van de prognose bij neonati met asfyxie Leeftijd Basisactiviteit Convulsies Slaap-waakcycli
0-12 uur
12-24 uur
++ – +
+ + +
24-48 uur – – –
Tabel 1 toont de bijdrage van verschillende aEEG-kenmerken (basisactiviteit, convulsies, slaap-waakcycli) bij de voorspelling van de prognose bij neonati met asfyxie. De elektrocorticale basisactiviteit is de belangrijkste factor voor het voorspellen van de prognose. Convulsies hebben weinig betekenis met betrekking tot de prognose indien het EEG normaal is of bij een milde asfyxie. Convulsies zijn wel gecorreleerd met een slechtere prognose bij neonati met matige of ernstige asfyxie of indien het EEG laaggevolteerd is. Het al of niet optreden van slaap-waakcycli zou ook belangrijk zijn bij de voorspelling van de prognose. Een CNV-basisactiviteit voorspelt een normale afloop bij à terme neonati (fig. 5). Abnormale basisactiviteit (BS, CLV en FT) voorspelt een slechte prognose, d.i. overlijden of ernstige handicap. Het is belangrijk om de evolutie in het aEEG-tracé op te volgen. Sommige kinderen met aanvankelijk een BS-patroon op het
Fig. 5: À terme baby met asfyxie (moeilijke vacuümextractie na inductie op 40 weken; Apgar 2/4/4). Het aEEG-tracé afgenomen 12 uur na de geboorte toont een normaal „continuous normal voltage”(CNV)-patroon. Echografie en MRI van de hersenen waren normaal. Normale neuromotorische ontwikkeling op de leeftijd van 12 maanden.
aEEG herstellen toch gedurende de eerste 2448 uur en overleven zonder handicap (8, 10). Prematuren met intraventriculaire bloeding De elektrocorticale basisactiviteit vertoont duidelijke afwijkingen bij premature baby’s met germinalematrixbloeding en/of intraventriculaire bloeding (GMH/IVH). Deze afwijkingen zijn zichtbaar in de vorm van depressie van de basisactiviteit en de aanwezigheid van epileptische activiteit (4, 5, 12). Hoe meer deze daling van de basisactiviteit uitgesproken is, hoe groter de bloeding. Epileptische activiteit is aanwezig bij de meerderheid van de preterme baby’s met GMH/IVH (4, 5). Deze epileptische activiteit treedt dikwijls op gedurende de eerste levensdagen, wanneer de bloeding voortschrijdt. Het voorspellen van de neurologische prognose bij extreem premature kinderen is moeilijk tijdens de eerste levensdagen. Deze kinderen hebben een lang verblijf op de neonatale intensievezorgafdeling voor de boeg en kunnen later ernstige verwikkelingen doormaken zoals nosocomiale infecties, necrotiserende enterocolitis of bronchopulmonale dysplasie die eveneens de uiteindelijke prognose kunnen medebepalen. Bij prematuren rond 26 weken zwangerschapsduur had aEEG gedurende de eerste levensweek dezelfde voorspellende waarde voor de prognose als een echografie van de hersenen (4). Bij prematuren met een ernstige
intraventriculaire bloeding (graad III en IV) was het voorspellen van de prognose mogelijk op basis van een aEEG geregistreerd gedurende de eerste 48 uur (13). Voor deze voorspelling berekende men het aantal pieken per uur (amplitude meer dan 10 µV) op het aEEG-tracé gedurende de eerste 2 levensdagen. Prematuren met een ernstige IVH en hoge piekfrequentie vertoonden 75% kans op overleven zonder ernstige handicap, dit in tegenstelling tot prematuren met een laag aantal pieken, die meer kans hadden op overlijden of op overleven met een ernstige handicap. Opkomen van slaap-waakcycli op het aEEG gedurende de eerste levensweek was ook geassocieerd met een betere prognose. Besluit Amplitudegeïntegreerde elektro-encefalografie (aEEG) is een eenvoudige en betrouwbare methode voor de monitoring van de elektrocorticale basisactiviteit maar heeft een aantal beperkingen. Er bestaat een goede correlatie tussen een simultaan afgenomen aEEG en het EEG-tracé voor wat de basisactiviteit betreft. aEEG ontdekt ook meer epileptische activiteit, maar enkele korte of gelokaliseerde convulsies kunnen gemist worden. Omdat aEEG geïnterpreteerd wordt op basis van patroonherkenning, kan er soms onzekerheid bestaan over een mogelijke epileptische activiteit. Bij de nieuwe digitale toestellen zal deze 1231
twijfel verdwijnen vermits een simultane evaluatie van het ruwe EEG-signaal hierbij mogelijk wordt. Abstract Cerebral function monitoring in the Neonatal Intensive Care Unit Cerebral function monitoring (CFM) is a simple, bedside and continuous EEG technique.
It provides an overall impression of the cerebral activity. CFM is a single-channel EEG with biparietal leads. This technique is immediately available, easy to apply and exhibits a high concordance with the standard EEG. CFM is an excellent tool in prediction of neurodevelopmental outcome after perinatal asphyxia, it can assess the effect of anticonvulsants as well as detect seizure activity and provides predictive information in preterm infants with cerebral hemorrhage.
LITERATUUR 1. HELLSTRÖM-WESTAS L, DE VRIES L, ROSEN I. An atlas of amplitude-integrated EEGs in the newborn, 1st ed. London: The Parthenon Publishing Group, 2003. 2. HELLSTRÖM-WESTAS L, ROSEN I. Amplitude-integrated electroencephalogram in newborn infants for clinical and research purposes. Acta Paediatr 2002; 91: 1028-1030. 3. LEVENE M. The clinical conundrum of neonatal seizures. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2002; 86: F75-F77. 4. HELLSTRÖM-WESTAS L, ROSEN I, SVENNINGSEN NW. Cerebral function monitoring during the first week of life in extremely small low birthweight (ESLBW) infants. Neuropediatrics 1991; 22: 27-32. 5. GREISEN G, HELLSTRÖM-WESTAS L, LOU H, ROSEN I, SVENNINGSEN NW. EEG depression and germinal layer haemorrhage in the newborn. Acta Paediatr Scand 1987; 76: 519-525. 6. HELLSTRÖM-WESTAS L, ROSEN I, SVENNINGSEN NW. Silent seizures in sick infants in early life. Diagnosis by continuous cerebral function monitoring. Acta Paediatr Scand 1985; 74: 741-748. 7. AL NAQEEB N, EDWARDS AD, COWAN FM, AZZOPARDI D. Assessment of neonatal encephalopathy by amplitude-integrated electroencephalography. Pediatrics 1999; 103: 1263-1271. 8. TOET MC, HELLSTRÖM-WESTAS L, GROENENDAAL F, EKEN P, DE VRIES LS. Amplitude integrated EEG 3 and
1232
9.
10.
11.
12.
13.
6 hours after birth in full term neonates with hypoxicischaemic encephalopathy. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 1999; 81: F19-F23. EKEN P, TOET MC, GROENENDAAL F, DE VRIES LS. Predictive value of early neuroimaging, pulsed Doppler and neurophysiology in full term infants with hypoxicischaemic encephalopathy. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 1995; 73: F75-80. HELLSTRÖM-WESTAS L, ROSEN I, SVENNINGSEN N. Predictive value of early continuous amplitude integrated EEG recordings on outcome after severe birth asphyxia in full term infants. Arch Dis Child 1995; 72: F34-F38. THORNBERG E, EKSTRÖM-JODAL B. Cerebral function monitoring: a method of predicting outcome in term neonates after severe perinatal asphyxia. Acta Paediatr 1994; 83: 596-601. KLEBERMASS K, KUHLE S, KOHLHAUSER-VOLLMUTH C, POLLAK A, WENINGER M. Evaluation of the Cerebral Function Monitor as a tool for neurophysiological surveillance in neonatal intensive care patients. Childs Nerv Syst 2001; 17: 544-550. HELLSTRÖM-WESTAS L, KLETTE H, THORNGRENJERNECK K, ROSEN I. Early prediction of outcome with aEEG in preterm infants with large intraventricular hemorrhages. Neuropediatrics 2001; 32: 319-324.
