Preterm EEG : Multimodal Neurophysiological 프로토콜

뇌전도 또는 EEG는 뇌의 전기적 활동을 측정하는 기술입니다. 신생아 EEG는 항상 두피에 부착된 개별 전극이나 EEG 캡을 사용하여 비침습적으로 측정합니다. 오늘날 EEG는 미숙아 및 만삭아의 뇌 기능 평가 및 모니터링을 위해 신생아 집중치료실에서 널리 사용되고 있습니다.

이는 주로 뇌전증 발작의 진단과 뇌 성숙도 평가, 그리고 저산소성 허혈성 사건 이후의 회복 상태를 평가하는 데 가장 흔하게 사용됩니다. 지난 몇 년 동안 EEG 기록 관행과 미숙아 EEG 신호에 대한 이해가 획기적으로 향상되었습니다. 본 발표의 목적은 신생아실에서 사용할 수 있는 고급 EEG 기록 기술의 이론과 실제를 소개하는 것입니다.

전 세계 신생아실의 임상 경험에 따르면, EEG(뇌파)의 사용이 아픈 미숙아 및 정기산아의 신경학적 치료를 상당히 개선할 수 있음이 밝혀졌습니다. 1990년대 후반, 헬싱키에 기반을 둔 한 연구 네트워크에서 신생아 EEG 개념과 실습에 대한 전면적인 재검토를 시작했습니다. 이러한 연구의 결과로, EEG의 세 가지 영역 모두를 통합하기 위한 여러 새로운 아이디어가 도입되었습니다.

이는 뇌 기능을 철저하게 평가할 수 있는 EEG 기술을 제공합니다. 주파수 영역은 전체 대역 EEG로 확장되었으며, 신생아용 다채널 EEG 캡의 도입으로 공간 영역이 확대되었습니다. 또한, EEG 기록 중 미숙아 감각 테스트를 도입함으로써 새로운 시스템 영역이 추가되었습니다.

이 기록 설정은 조산아의 EEG 활동을 뇌 연결망의 발달과 연결하는 새로운 분석 프레임워크와 호환됩니다. EEG는 두피에 부착된 전극을 통해 뇌의 전기적 활동을 기록합니다. EEG 신호는 주로 피질 정중앙 뉴런의 활동에 의해 생성됩니다.

이들은 유입되는 신경 신호에 반응하여 전기장 내에 변동을 생성하며, 이는 증폭 후 EEG에서 관찰될 수 있습니다. 전극의 수와 위치는 필요에 따라 수 개에서 백 개 이상까지 다양할 수 있습니다. 임상 신생아 연구는 역사적으로 4개에서 10개의 전극을 사용하여 수행되었습니다.

위치는 항상 문자-숫자 조합으로 두피 영역을 지정하는 국제 명명법에 따라 정의됩니다. 신생아의 경우, 일반적으로 호흡, 안구 운동, 턱 근육 긴장도 및 심장 활동을 기록하기 위해 폴리그래프 채널을 추가합니다. EEG 신호는 일반적으로 가장 느린 활동과 가장 빠른 활동을 배제하기 위해 강하게 필터링합니다.

이러한 방식은 많은 기술적 아티팩트와 뇌 외 생체 신호를 배제하는 데 성공적이지만, 뇌 신호의 심각한 왜곡을 초래할 수도 있습니다. 필터링을 적용한 경우와 적용하지 않은 동일한 조산아 EEG 신호를 비교하면, 필터가 조산아 EEG의 외형을 심각하게 왜곡할 수 있음을 알 수 있습니다. 풀 밴드 EEG 또는 F-B-E-E-G라는 용어는 왜곡 없이 모든 주파수를 기록할 수 있는 기술을 의미합니다.

이는 조산아 EEG에서 이른바 자발적 활동, 일시적 패턴 또는 SATs라고 불리는 가장 느린 사건들을 검출하는 데 중요합니다. 다중 모드 EEG 연구에는 감각 시스템의 동시 테스트가 포함됩니다. 조산아의 뇌 병변은 종종 피질하 구조에 국한되어 감각 경로에만 영향을 줄 수 있기 때문에, 이는 임상 평가에서 매우 유용할 수 있습니다.

고밀도 어레이 EEG는 전극의 수가 기존의 2~10채널보다 훨씬 많은 기록 시스템입니다. 20~60개의 전극을 설정하여 적용하는 것은 중환자실에서도 가능합니다. 신생아용으로 설계된 EEG 캡을 사용하면, 100개가 넘는 각 전극이 신생아 뇌로부터 상당한 새로운 정보를 제공할 것입니다.

미숙아 뇌에서 감각 자극에 대한 피질 반응은 이후 연령대에서 나타나는 반응과 매우 다릅니다. 예를 들어, 미숙아의 경우 촉각 자극에 대한 체성 감각 반응의 진폭이 더 큰 아이들에게서 보이는 반응보다 수백 배 더 크고 지속 시간은 수배 더 길 수 있습니다. 따라서 미숙아의 감각 반응은 단일 반응 수준에서도 관찰 가능하며, 이는 EEG 기록 중에 쉽게 측정될 수 있게 합니다.

미숙아의 대뇌 피질은 쉽게 피로해지므로 반응 사이에 수 초의 회복 시간이 필요할 수 있는 반면, 더 큰 아이들의 뇌는 초당 10회 이상 반응할 수 있습니다. 이러한 모든 차이는 미숙아 뇌의 지속적인 활동과 감각 반응의 기초가 되는 근본적으로 독특한 신경망 메커니즘으로 인해 발생하며, 미숙아의 반응을 이해하는 것은 감각 검사를 임상적으로 유용하게 만듭니다. 미숙아 EEG 기록 중에 SOMA 감각 유발 반응 또는 SE arm은 신체의 거의 어느 부위든 감각 자극을 가함으로써 유발될 수 있습니다. 자극은 촉각, 전기 또는 손목이나 발목 굴곡에 의해 유발되는 것과 같은 고유 수용성 자극일 수 있습니다.

EEG 기록 중에 SER 자극을 전달하는 편리한 방법은 손바닥이나 발을 접촉시키는 것입니다. 접촉 또는 고유 수용성 자극은 말초 신경을 따라 척수로 이동하여 신호를 생성하고, 신체 반대편의 시상으로 상행하는 두 번째 신경으로 전달됩니다. 마지막으로, 이 신호는 시상피질 신경을 통해 뇌 피질로 이동하며, 여기서 중앙 두정 영역의 EEG에 의해 기록되는 전기장을 유도합니다. 시각 유발 반응 또는 VE 경로는 망막을 자극하는 점멸등으로 쉽게 유도할 수 있으며, 망막에서 발생한 신호는 시신경을 따라 양측 시상으로 이동합니다.

신호는 이후 시상 피질 신경으로 더 이동하여 시각 피질로 전달됩니다. 그 결과로 발생하는 전기장은 조산 초기부터 정기산 시기까지 TAL EEG 전극을 통해 기록됩니다. 주요 구조적 발달이 일어나며, 이는 EEG 신호의 양상에 반영됩니다.

극소 저체중 출생아의 피질 표면은 거의 평평하며 그 아래에 두꺼운 하판층이 형성되어 있습니다. 초기 시상피질 및 피질-피질 연결은 하판으로 성장하며 피질판으로 침투하기 시작합니다. 이후 수주 동안 피질은 더욱 구부러진 표면 형태를 갖추게 되며 하판은 점차 얇아집니다.

현재 thalamocortical 및 corticocortical 연결들이 피질 표적에 도달하고 있습니다. Near Term 연령이 되면 아기의 피질에는 많은 회(gyri)가 형성되고 subplate zone은 거의 사라집니다. thalamocortical 및 corticocortical 연결들이 최종 표적 층에 도달하여, 이제 외부 세계와 신체 내부로부터 오는 감각 데이터를 처리할 준비가 되었습니다.

피질-시상 연결의 발달 단계는 미숙아의 피질과 하판(subplate)이 감각 자극에 어떻게 반응할지를 결정합니다. 이 애니메이션은 두피에서 기록된 반응과 그에 상응하는 피질 내 깊이 프로파일의 비교를 보여줍니다. 가장 어린 미숙아의 경우, 시상의 충격은 주로 하판 층에서 느리고 큰 반응을 유발하며, 이는 표면 전극에서 고진폭의 느린 반응으로 나타납니다. 몇 주 후에는 동일한 시상 신호가 다소 작은 하판 반응을 유발하게 됩니다.

또한, 출산 예정일 무렵의 두피 전극에서도 관찰되는 것과 같이, 심부 피질층에서 기인하는 빠른 성분이 점점 더 분명해집니다. 서브플레이트(subplate) 반응은 더 이상 보이지 않습니다. 주요 감각 반응은 최종 시상피질 목적지에서 발생합니다.

4개 뉴런 층은 성인 피질에서 관찰되는 것과 유사한 반응을 나타냅니다. 조산아의 EEG를 기록하는 것은 실무적 및 기술적으로 모두 어렵습니다. EEG 기록은 다양한 간호 절차를 준수해야 합니다.

따라서 EEG 기록은 언제든지 중단하거나 멈춰야 할 수도 있습니다. 또한, 중환자실은 민감한 EEG 장비에게 까다로운 환경입니다. 영아들은 항상 장치, 전선 및 라인에 신체적으로 연결되어 있어 EEG 기록에 상당한 전기적 간섭을 일으킬 수 있습니다.

침상 옆에서 가장 먼저 해야 할 일은 기술적 아티팩트의 잠재적 발생원을 최소화하는 것입니다. 느슨한 활력 징후 모니터 전선과 IV 라인을 아기의 머리, EEG 전선 및 증폭기로부터 멀리 이동시켜야 합니다. 또한, 아기의 머리가 젖은 직물에 닿지 않도록 해야 하는데, 이는 침대에서 아기에게 전기적 간섭을 쉽게 전달할 수 있기 때문입니다.

EEG 캡을 씌우기 전, 희석된 알코올이나 베이비 샴푸를 적신 천으로 아기의 두피를 닦아내어 방해 요인이 되는 왁스와 유분을 제거하는 것이 좋습니다. EEG 캡 착용은 한 사람은 캡을 관리하고 다른 한 사람은 머리와 삽입된 기관 내 튜브 또는 비강 CPAP 튜브를 고정하는 식으로 두 명이 함께 진행하는 것이 더 수월합니다. 환자가 A-C-P-A-P를 사용 중인 경우, EEG 캡을 씌우는 데 소요되는 10~20초 동안은 이를 제거해야 합니다.

필요한 경우 CPAP 스트랩을 EEG 캡 위에 감쌀 수 있습니다. 턱 스트랩을 고정하기 전에 캡이 머리 위에 대칭으로 배치되었는지 확인하십시오.

두피와 전기적 접촉을 형성하기 위해 전극 구멍을 통해 전극 젤을 도포합니다. 직접 접근하기 어려운 접촉 부위에 젤을 바를 때는 굽은 팁(bendit tip)이 유용할 수 있습니다. 너무 많은 젤이 주입될 경우, 젤 컵 전체를 채울 수 있을 만큼 충분한 양의 젤을 확보하는 것이 중요합니다.

하지만 겔이 흘러나와 인접한 전극과 브리지를 형성하거나, 심지어 필로우를 적셔 아티팩트를 유발할 수 있습니다. 따라서 더 고체에 가까운 겔 제형이 실용적일 수 있습니다. 이러한 관점에서 겔 도포 후 피부 표면에 추가적인 기계적 전처리가 필요한 경우가 많은데, 이 단계는 외층 상피 세포층을 제거하여 전기적 및 움직임 아티팩트의 양을 줄여줍니다.

이는 가벼운 기계적 문지름이나 소위 Sure prep 방법으로 수행할 수 있습니다. 피부 접촉의 품질은 EEG 소프트웨어에서 제공하는 임피던스 값을 통해 실시간으로 평가할 수 있습니다. 실무적인 이유로, 임피던스 수준이 허용 범위 내에 있을 때 한 번에 한쪽 반구 전체의 젤 도포와 피부 준비를 완료하는 것이 가장 효율적일 수 있습니다.

이 EEG 소프트웨어의 녹색 점들이 보여주듯, 이제 EEG 기록으로 전환하여 EEG 신호 품질을 관찰할 차례입니다. 마지막 단계는 폴리그래프 채널을 적용하는 것입니다. 근긴장도는 보통 턱 아래에 부착한 두 개의 EMG 전극으로 측정합니다.

심장은 가슴 위 또는 어깨에 부착된 ECG 전극으로 기록합니다. 안구 운동은 전두엽 EEG 또는 안구 외측 구석 부근에 부착된 별도의 안구 전극(EOG)으로 기록할 수 있습니다. 호흡은 몸통에 감은 신축성 벨트로 모니터링할 수 있습니다.

이 장치는 호흡 움직임을 따라갈 수 있을 만큼 충분히 밀착되어야 하지만, 자가 호흡을 하는 영아의 호흡이 제한되지 않도록 충분히 느슨해야 합니다. 호흡 움직임을 억제하지 않도록 특별한 주의가 필요합니다. 또한, 의심스러운 움직임이 나타날 수 있는 신체 부위에 움직임 감지 피에조 센서를 추가하는 것도 가능합니다.

마지막 단계는 화면에 아기의 전체 모습이 잘 보이도록 EEG 동기화 비디오 카메라를 배치하는 것입니다. 아기의 모든 준비가 완료되면, 기록 과정 중에 EEG 기록을 시작할 수 있습니다. EEG 신호 품질을 지속적으로 모니터링하고, 전극 중 어느 하나라도 신호가 좋지 않을 경우 이를 수정하는 것이 중요합니다.

임상적으로 중요하다고 판단되는 모든 이벤트에 대해 파일에 주석을 기록해야 합니다. EEG에 각성 상태, 활성 수면 및 조용한 수면을 포함한 모든 각성 상태가 포함되도록 기록 길이를 개별적으로 조정합니다. 이는 일반적으로 40분에서 90분 정도의 기록 시간을 의미합니다.

미숙아의 감각 반응성 테스트 전반에 걸쳐 공통적인 점은, 감각 반응이 너무 빈번하게 반복될 경우 미숙아 피질의 감각 반응이 빠르게 감소한다는 것입니다. 마찬가지로, 감각 피질 인근에서 지속되는 EEG 활동 또한 감각 반응을 차단하거나 억제할 수 있습니다. 따라서 이 영상에서 제시하는 감각 자극은 EEG가 최소 수 초 동안 상대적으로 조용한 상태일 때 제공해야 합니다.

따라서 조용한 수면 상태는 시각 반응을 테스트하기에 이상적인 시기입니다. 단일 플래시를 제공하여 시각 유발 반응을 연구할 수 있습니다. 눈은 매우 민감하므로, 투명한 인큐베이터 벽을 통해 멀리서도 플래시를 줄 수 있으며, 눈을 감고 있는 동안에도 가능합니다.

체성 감각 유발 반응은 영아의 손바닥이나 발바닥에 촉각 자극을 주어 연구할 수 있습니다. 또는, 단순히 손목이나 발목을 굴곡시켜 고유 수용성 자극을 유도할 수도 있습니다. 자극과 동기화된 마크 또는 트리거를 EEG 파형에 생성하는 장치를 사용하는 것이 유용합니다.

그렇지 않을 경우, 자극의 타이밍을 묘사하는 수동 주석을 추가해야 합니다. 청각 반응성은 거의 모든 소리로 쉽게 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 손뼉을 치는 것으로 좋은 피질 반응을 유도할 수 있습니다.

전통적인 혼(horn) 또한 유용할 수 있으나, 소리가 너무 커서 청각 시스템을 활성화하는 동시에 각성 반응을 유발할 수 있습니다. EEG 기록 세션이 끝나면 캡과 다른 센서들을 제거하고 아기의 두피를 깨끗이 닦아냅니다. EEG 캡과 모든 기타 센서들은 병원 지침에 따라 기계적으로 세척하고 멸균합니다.

EEG 결과에 대한 철저한 검토는 EEG 소견을 더욱 상세하게 처리하고 기술할 수 있는 워크스테이션에서 오프라인으로 수행됩니다. 발달 중인 뇌 기능과 구조 사이의 관계를 잘 이해하면, 미숙아가 아직 외부 세계와 의사소통할 수 없는 시기에 뇌 성숙도를 평가할 수 있어 미숙아 EEG 연구는 매우 독특한 경험이 됩니다. 결과적으로, 더 나은 뇌 관리는 미숙아가 평생 동안 누릴 혜택이 될 가능성이 높습니다.