Prématuré EEG: Un protocole multimodal neurophysiologique

L'électroencéphalographie, ou EEG, est une technique qui mesure l'activité électrique cérébrale. L'EEG néonatal est toujours mesuré de façon non invasive à l'aide d'électrodes individuelles fixées sur le cuir chevelu ou par l'utilisation d'un casque d'EEG. L'EEG est aujourd'hui largement utilisé dans les unités néonatales pour l'évaluation et la surveillance de la fonction cérébrale chez les nouveau-nés prématurés et à terme.

Elle est utilisée principalement pour le diagnostic des crises épileptiques et pour l'évaluation de la maturité cérébrale ainsi que de la récupération après des épisodes ischémiques hypoxiques. Ces dernières années, les pratiques d'enregistrement de l'EEG et la compréhension des signaux EEG chez les prématurés ont considérablement progressé. L'objectif de cette présentation est d'introduire la théorie et la pratique des techniques avancées d'enregistrement de l'EEG disponibles dans les unités néonatales.

L'expérience clinique dans les unités néonatales à travers le monde a montré que l'utilisation de l'EEG peut améliorer considérablement la prise en charge neurologique des nouveau-nés malades, prématurés et à terme. À la fin des années 1990, un réseau de recherche basé à Helsinki a entrepris une révision complète des concepts et des pratiques relatifs à l'EEG néonatal. À la suite de ces travaux, plusieurs nouvelles idées ont été introduites afin de combiner les trois domaines de l'EEG ensemble.

Ces éléments confèrent à la technique EEG la capacité d'effectuer une évaluation approfondie du fonctionnement cérébral. Le domaine fréquentiel a été étendu à toute la bande, EEG, et le domaine spatial a été accru grâce à l'introduction de casques EEG multicanal pour nouveau-nés. En outre, un nouveau domaine systémique a été ajouté en introduisant des tests sensoriels chez les prématurés pendant l'enregistrement EEG.

Ce paramètre d'enregistrement est compatible avec un nouveau cadre d'analyse qui relie l'activité encéphalographique prématurée au développement des connexions cérébrales. L'EEG enregistre l'activité électrique du cerveau à l'aide d'électrodes fixées sur le cuir chevelu. Un signal EEG est principalement généré par l'activité des neurones corticaux paramédians.

Ils réagissent aux signaux nerveux entrants et génèrent des fluctuations dans les champs électriques qui peuvent être observées sur l'EEG après amplification. Le nombre et l'emplacement des électrodes peuvent varier de quelques-unes à plus d'une centaine, selon les besoins. Les études cliniques néonatales sont historiquement réalisées avec quatre à dix électrodes.

Les emplacements sont toujours définis selon la nomenclature internationale qui spécifie les zones du cuir chevelu à partir d'une combinaison de lettres et de chiffres. Chez les nouveau-nés, des voies de polygraphie sont généralement ajoutées pour enregistrer la respiration, les mouvements oculaires, le tonus musculaire du menton, ainsi que l'activité cardiaque. Le signal EEG est conventionnellement fortement filtré afin d'exclure les activités les plus lentes et les plus rapides.

Bien que cette méthode soit efficace pour exclure de nombreux artefacts techniques et signaux biologiques extra-cérébraux, elle peut également entraîner une distorsion importante des signaux cérébraux. Une comparaison des mêmes signaux d'EEG prématuré avec et sans filtrage montre que les filtres peuvent fortement altérer l'aspect de l'EEG prématuré. Le terme EEG en bande complète, ou F-B-EEG, désigne une technique capable d'enregistrer toutes les fréquences sans distorsion.

Ceci est important pour détecter les événements les plus lents, tels que l'activité dite spontanée, transitoire ou SAT, dans l'EEG prématuré. L'étude multimodale de l'EEG comprend le test simultané du système sensoriel. Cela peut être très utile dans l'évaluation clinique, car les lésions cérébrales des nouveau-nés prématurés sont souvent limitées aux structures sous-corticales et peuvent donc n'affecter que les voies sensorielles.

Le système d'EEG à réseau dense est un dispositif d'enregistrement dont le nombre d'électrodes est beaucoup plus élevé que celui des systèmes conventionnels à deux ou dix canaux. La mise en place de 20 à 60 électrodes est réalisable même en unité de soins intensifs. En utilisant des casques d'EEG conçus pour les nouveau-nés, chacune des plus d'une centaine d'électrodes fournira des informations nouvelles et significatives sur le cerveau néonatal.

Les réactions corticales aux stimuli sensoriels dans le cerveau prématuré sont très différentes de celles observées à tout autre âge ultérieur. Par exemple, chez les prématurés, l'amplitude d'une réponse soma à un stimulus tactile peut être des centaines de fois plus grande et la durée plusieurs fois plus longue qu'une réponse observée chez des enfants plus âgés. Les réponses sensorielles prématures sont donc visibles au niveau de chaque réponse individuelle, ce qui permet de les mesurer facilement lors d'un enregistrement EEG.

Étant donné qu'un cortex prématuré s'active facilement, il peut nécessiter plusieurs secondes pour se rétablir entre deux réponses, alors que le cerveau d'enfants plus âgés peut répondre plus de dix fois par seconde. Toutes ces différences sont dues à des mécanismes de réseau neuronal fondamentalement uniques, qui sous-tendent l'activité continue et les réponses sensorielles dans le cerveau prématuré. Comprendre les réponses prématures rend les tests sensoriels cliniquement utiles. Lors d'un enregistrement d'EEG prématuré, la réponse évoquée sensoriellement, ou bras SE, peut être déclenchée en appliquant un stimulus sensoriel sur pratiquement n'importe quelle partie du corps. Le stimulus peut être tactile, électrique, ou même proprioceptif, comme celui provoqué par la flexion du poignet ou de la cheville.

Un moyen pratique de délivrer un stimulus SER pendant l’enregistrement d’un EEG consiste à toucher la paume de la main ou le pied, de sorte qu’un stimulus tactile ou proprioceptif génère un signal qui se propage le long du nerf périphérique jusqu’à la moelle épinière, puis passe à un deuxième nerf ascendant vers les thalamus du côté opposé (controlatéral) du corps. Enfin, le signal se propage le long du nerf thalamocortical jusqu’au cortex cérébral, où il provoque un champ électrique enregistré par l’EEG au niveau des régions pariétales centrales. La réponse évoquée visuelle ou voie VE peut être facilement déclenchée par une lumière clignotante qui stimule la rétine ; les signaux provenant de la rétine se propagent alors le long des nerfs optiques vers les thalamus des deux côtés.

Le signal passe ensuite aux nerfs thalamocorticaux et est transmis au cortex visuel. Les champs électriques résultants sont enregistrés par des électrodes TAL d'EEG pendant la période allant du début de la prématurité à l'âge termine. D'importants développements structurels ont lieu et se reflètent dans l'apparition des signaux d'EEG.

La surface corticale d'un prématuré extrêmement petit est presque plate et possède une couche de sous-plaque épaisse en dessous. Les premières connexions thalamocorticales et cortico-corticales pénètrent dans la sous-plaque et commencent à envahir la plaque corticale. Au cours des semaines suivantes, le cortex adoptera une surface plus repliée et la sous-plaque deviendra plus mince.

Les connexions lamo, corticales et cortico-corticales approchent désormais leurs cibles corticales. À terme, le cortex d'un bébé est fortement gyré et la zone de la plaque sous-corticale a pratiquement disparu. Les connexions lamo, corticales et cortico-corticales ont atteint leurs couches cibles finales et sont prêtes à commencer le traitement des données sensorielles provenant à la fois du monde extérieur et de l'intérieur du corps.

Le stade de développement des connexions cortico-thalamiques détermine la manière dont le cortex prématuré et la plaque sous-corticale réagiront aux stimuli sensoriels. Cette animation montre une comparaison entre la réponse enregistrée au niveau du cuir chevelu et son profil en profondeur correspondant dans le cortex. Chez les nouveau-nés prématurés les plus jeunes, une impulsion thalamique provoque principalement une réponse lente et importante dans la couche de la plaque sous-corticale, observée comme une réponse lente d'amplitude élevée sur les électrodes de surface ; quelques semaines plus tard, le même signal thalamique déclencherait une réponse de la plaque sous-corticale légèrement plus faible.

En outre, on observe une composante rapide de plus en plus nette provenant des couches corticales profondes, qui est également visible sur les électrodes du cuir chevelu à l'âge termine. Les réponses du plateau sous-cortical ne sont plus visibles. La réaction sensorielle principale provient de la destination thalamocorticale finale.

Une couche de quatre neurones produisant une réponse qui s'approche déjà de celle observée dans le cortex adulte. L'enregistrement de l'EEG prématuré est difficile à la fois sur le plan pratique et technique. Les enregistrements d'EEG doivent être compatibles avec diverses procédures infirmières.

Par conséquent, l'enregistrement EEG peut nécessiter d'être interrompu ou arrêté à tout moment. De plus, l'unité de soins intensifs constitue un environnement difficile pour les appareils EEG sensibles. Les nourrissons sont constamment reliés physiquement à des dispositifs, des câbles et des lignes qui peuvent provoquer des interférences électriques importantes sur les enregistrements EEG.

La première chose à faire au chevet du patient est de minimiser les sources potentielles d'artéfacts techniques. Il faut éloigner les câbles mobiles des moniteurs vitaux et les lignes de perfusion de la tête du bébé, des fils d'EEG et de l'amplificateur. Vérifiez également que la tête du bébé ne touche aucun textile humide, qui pourrait facilement transmettre des interférences électriques depuis le lit vers le bébé.

Avant de placer le casque d'EEG, il est préférable d'éliminer les cires et huiles gênantes du cuir chevelu du bébé en le frottant avec un chiffon humidifié d'alcool dilué ou de shampooing pour bébé. Le positionnement du casque d'EEG est plus facile à deux personnes, l'une s'occupant du casque et l'autre tenant la tête ainsi que les éventuels tubes d'intubation ou de CPAP nasale. Si le patient est sous A-C-P-A-P, celui-ci doit être retiré pendant les 10 à 20 secondes nécessaires au placement du casque d'EEG.

Les sangles du CPAP peuvent être enroulées par-dessus le casque d'EEG si nécessaire. Avant de fixer la sangle du menton, assurez-vous d'avoir positionné le casque symétriquement sur la tête.

Le gel d'électrode est appliqué à travers les trous des électrodes afin d'établir des contacts électriques avec le cuir chevelu. Une pointe courbée peut être utile pour appliquer le gel sur des contacts difficiles d'accès directement. Il est important d'appliquer suffisamment de gel pour remplir complètement la cupule, sans toutefois en injecter en excès.

Cependant, il risque de fuir et de former des ponts avec les électrodes voisines, voire d'imbiber l'oreiller, provoquant des artefacts. Une formule de gel plus solide pourrait être plus pratique. À cet égard, la surface de la peau peut souvent nécessiter une préparation mécanique supplémentaire après l'application du gel ; cette étape élimine les couches épithéliales superficielles afin de réduire les artefacts électriques et liés aux mouvements.

Cela peut être effectué par un léger frottement mécanique ou en utilisant la méthode dite Sure prep. La qualité du contact cutané peut être évaluée en temps réel à partir des valeurs d'impédance fournies par le logiciel d'EEG. Pour des raisons pratiques, il peut souvent être plus simple de terminer l'application du gel et la préparation de la peau pour un hémisphère entier en une fois, lorsque les niveaux d'impédance sont acceptables.

Comme indiqué par les points verts dans ce logiciel d'EEG, il est temps de passer à l'enregistrement de l'EEG et d'observer la qualité du signal EEG. La dernière étape consiste à appliquer les canaux de polygraphe. Le tonus musculaire est généralement mesuré à l'aide de deux électrodes EMG fixées sous le menton.

Le cœur est enregistré à l'aide d'électrodes ECG fixées sur la poitrine ou sur les épaules. Les mouvements oculaires peuvent être enregistrés soit par EEG frontal, soit à l'aide d'électrodes oculaires séparées ou d'EOG placées près des coins latéraux des yeux. La respiration peut être surveillée à l'aide d'une ceinture sensible à l'étirement enroulée autour du tronc.

Cela doit être suffisamment serré pour suivre les mouvements respiratoires, tout en étant assez lâche pour permettre une respiration libre chez les bébés qui respirent spontanément. Une attention particulière est requise afin de ne pas entraver les mouvements respiratoires. Il est également possible d'ajouter un capteur piézo sensible aux mouvements sur n'importe quelle partie du corps susceptible de présenter des mouvements suspects.

La dernière étape consiste à positionner une caméra vidéo synchronisée avec l'EEG afin de visualiser clairement tout le bébé à l'écran. Une fois que le bébé est entièrement installé, l'enregistrement EEG peut commencer pendant l'enregistrement vidéo. Il est important de surveiller attentivement la qualité du signal EEG et d'apporter des corrections si l'un des électrodes fournit un signal médiocre.

L'annotation doit être écrite dans un fichier concernant tous les événements pouvant être considérés comme cliniquement importants. La durée de l'enregistrement est ajustée individuellement afin que l'EEG inclue tous les états de vigilance : éveil, sommeil actif et sommeil calme. Cela correspond généralement à une durée d'enregistrement de 40 à 90 minutes.

Il est courant à tous les tests de réactivité sensorielle prématurée que la réponse sensorielle dans le cortex prématuré diminue rapidement si elle est répétée trop fréquemment. De même, une activité EEG en cours à proximité du cortex sensoriel peut également bloquer ou atténuer les réponses sensorielles. Par conséquent, les stimuli sensoriels montrés dans cette vidéo doivent être présentés à des moments où l'EEG a été relativement silencieux pendant au moins quelques secondes.

Par conséquent, le sommeil calme constitue une période idéale pour tester les réponses visuelles. Les réponses évoquées visuelles peuvent être étudiées en utilisant des éclairs uniques. Étant donné que les yeux sont très sensibles, l'éclair peut être délivré même à distance à travers la paroi transparente de l'incubateur, et ce, même lorsque les yeux sont fermés.

Les réponses évoquées somatosensorielles peuvent être étudiées en appliquant un stimulus tactile sur la paume de la main ou la plante du pied du bébé. Alternativement, on peut simplement fléchir le poignet ou la cheville afin de provoquer un stimulus proprioceptif. Il est utile d'utiliser un dispositif générant un stimulus synchronisé par une marque ou un déclencheur intégré dans l'enregistrement EEG.

Sinon, il est nécessaire d'ajouter manuellement des annotations indiquant le moment des stimuli. La réactivité auditive est facile à tester avec presque n'importe quel son. Une réaction corticale nette peut être provoquée, par exemple, par des applaudissements.

La corne traditionnelle peut également être utile, mais le son est souvent si intense qu'il peut à la fois activer le système auditif et provoquer une réaction d'éveil. À la fin de la session d'enregistrement EEG, le casque et les autres capteurs sont retirés, et le cuir chevelu du bébé est nettoyé. Le casque EEG et tous les autres capteurs sont nettoyés mécaniquement et stérilisés conformément aux instructions de l'hôpital.

Un examen approfondi de l'EEG est effectué hors ligne sur une station de travail, où les résultats de l'EEG peuvent être traités et décrits plus en détail. Une bonne compréhension des relations entre le fonctionnement et la structure cérébraux en développement fait de l'étude de l'EEG chez les prématurés une expérience unique, offrant la possibilité d'évaluer la maturation cérébrale à un moment où le nourrisson ne peut pas encore communiquer avec le monde extérieur. Par conséquent, des soins cérébraux améliorés sont susceptibles de bénéficier au bébé prématuré tout au long de sa vie.