Преждевременные ЭЭГ: Мультимодальные Нейрофизиологические протокола

Электроэнцефалография или ЭЭГ — это метод измерения электрической активности головного мозга. ЭЭГ новорожденных всегда проводится неинвазивно с помощью отдельных электродов, прикрепленных к коже головы, или с использованием ЭЭГ-шлема. В настоящее время ЭЭГ широко применяется в отделениях неонатологии для оценки и мониторинга функций мозга недоношенных детей и новорожденных с нормальным сроком гестации.

Этот метод чаще всего используется при диагностике эпилептических приступов, а также для оценки степени зрелости мозга и восстановления после гипоксически-ишемических событий. За последние несколько лет методы регистрации ЭЭГ и понимание сигналов ЭЭГ недоношенных детей значительно улучшились. Целью данной презентации является знакомство с теорией и практикой применения передовых методов регистрации ЭЭГ, доступных для отделений неонатологии.

Практический опыт работы в отделениях неонатологии по всему миру показал, что использование ЭЭГ может значительно улучшить неврологическую помощь тяжелобольным недоношенным и доношенным младенцам. В конце 1990-х годов исследовательская сеть, базирующаяся в Хельсинки, приступила к полному пересмотру концепций и практики применения ЭЭГ в неонатологии. В результате этой работы было предложено несколько новых идей по объединению всех трех областей ЭЭГ.

В данном материале представлен метод ЭЭГ, позволяющий провести тщательную оценку функционирования головного мозга. Частотный диапазон был расширен до полнополосной ЭЭГ, а пространственный охват был увеличен за счет внедрения многоканальных ЭЭГ-шапочек для новорожденных. Кроме того, была добавлена новая системная область за счет проведения сенсорного тестирования недоношенных детей во время записи ЭЭГ.

Данная конфигурация записи совместима с новым аналитическим подходом, который связывает ЭЭГ-активность недоношенных детей с развитием мозговых связей. ЭЭГ регистрирует электрическую активность мозга с помощью электродов, прикрепленных к коже головы. Сигнал ЭЭГ генерируется преимущественно за счет активности нейронов теменной коры.

Они реагируют на поступающие нервные сигналы и создают колебания электрических полей, которые после усиления можно зафиксировать на ЭЭГ. Количество и расположение электродов могут варьироваться от нескольких единиц до более чем ста, в зависимости от необходимости. Клинические исследования новорожденных исторически проводятся с использованием от четырех до 10 электродов.

Локации всегда определяются в соответствии с международной номенклатурой, которая специфицирует области скальпа на основе комбинации букв и цифр. У новорожденных обычно добавляются полиграфические каналы для регистрации дыхания, движений глаз, тонуса мышц подбородка, а также сердечной деятельности. Сигнал ЭЭГ традиционно подвергается сильной фильтрации для исключения самых медленных и самых быстрых компонентов активности.

Хотя такой подход позволяет эффективно исключить многие технические артефакты и внемозговые биосигналы, он также может привести к серьезному искажению мозговых сигналов. Сравнение одних и тех же сигналов ЭЭГ недоношенных детей с фильтрацией и без нее показывает, что фильтры могут существенно исказить вид ЭЭГ. Термин «полнополосная ЭЭГ» или F-B-E-E-G относится к методу, который позволяет регистрировать все частоты без искажений.

Это важно для обнаружения самых медленных событий, таких как так называемая спонтанная активность, транзиторные ответы или SAT в ЭЭГ недоношенных детей. Мультимодальное ЭЭГ-исследование включает одновременное тестирование сенсорных систем. Это может быть очень полезно при клинической оценке, так как поражения головного мозга недоношенных детей часто ограничиваются подкорковыми структурами и, следовательно, могут затрагивать только сенсорные пути.

ЭЭГ с плотным массивом электродов представляет собой систему регистрации, в которой количество электродов значительно превышает стандартные два или десять каналов. Использование от 20 до 60 электродов возможно даже в отделении интенсивной терапии. При использовании ЭЭГ-шлемов, разработанных для новорожденных, каждый из более чем ста электродов позволит получить значительный объем новых данных о мозге новорожденного.

Кортикальные реакции на сенсорные стимулы в мозге недоношенных детей существенно отличаются от реакций, наблюдаемых в более позднем возрасте. Например, у недоношенных детей амплитуда соматического сенсорного ответа на тактильный стимул может быть в сотни раз больше, а его продолжительность — в несколько раз длиннее, чем ответ, наблюдаемый у детей старшего возраста. Таким образом, сенсорные ответы недоношенных детей видны на уровне единичного отклика, что позволяет легко измерять их при записи ЭЭГ.

Поскольку кора головного мозга недоношенного ребенка возбуждается легко, для восстановления между ответами могут потребоваться несколько секунд, тогда как мозг детей старшего возраста может реагировать более 10 раз в секунду. Все эти различия обусловлены фундаментально уникальными механизмами нейронных сетей, лежащими в основе текущей активности и сенсорных ответов в мозге недоношенного ребенка; понимание особенностей таких ответов делает сенсорное тестирование клинически значимым. Во время записи ЭЭГ недоношенного ребенка соматосенсорный вызванный ответ или SE-ответ может быть вызван путем приложения сенсорного стимула практически к любой части тела. Стимул может быть тактильным, электрическим или даже проприоцептивным, например, вызванным сгибанием запястья или голеностопного сустава.

Удобным способом подачи стимула SER во время регистрации ЭЭГ является прикосновение к ладони или стопе; таким образом, тактильный или проприоцептивный стимул генерирует сигнал, который передается по периферическому нерву в спинной мозг, затем переходит на второй нерв, восходящий к таламусам на противоположной (контралатеральной) стороне тела. Наконец, сигнал проходит по таламокортикальному нерву к коре головного мозга, где он вызывает электрическое поле, регистрируемое ЭЭГ в центральных теменных областях. Ответ, вызванный зрительным стимулом (VE), можно легко спровоцировать вспышкой света, которая стимулирует сетчатку; сигналы от сетчатки будут передаваться по зрительным нервам в таламусы с обеих сторон.

Затем сигнал передается далее по кортикальным нервам в зрительную кору. Результирующие электрические поля регистрируются электродами ЭЭГ ТАЛ в период от раннего недоношенного до доношенного возраста. В это время происходят основные структурные изменения, которые отражаются на характере сигналов ЭЭГ.

Корковая поверхность чрезвычайно маловесного недоношенного младенца почти плоская, а под ней располагается толстый слой субплаты. Первые таламокортикальные и кортико-кортикальные связи прорастают в субплату и начинают проникать в корковую пластинку. В течение последующих недель поверхность коры станет более складчатой, а субплата будет истончаться.

Ламинарные, кортикальные и кортико-кортикальные связи в настоящее время приближаются к своим кортикальным мишеням. К сроку рожденности кора головного мозга младенца имеет выраженную извилистость, а зона субпластически практически исчезает. Ламинарные, кортикальные и кортико-кортикальные связи достигли своих конечных целевых слоев и готовы начать обработку сенсорных данных как из внешнего мира, так и изнутри организма.

Стадия развития кортико-таламусных связей определяет, как недоношенная кора и субплака будут реагировать на сенсорные стимулы. В данной анимации представлено сравнение ответа, зарегистрированного на поверхности скальпа, и соответствующего ему профиля глубины внутри коры. У самых маленьких недоношенных детей таламусный импульс вызывает преимущественно медленный и выраженный ответ в слое субплаки, который проявляется в виде высокоамплитудного медленного ответа на поверхностных электродах; спустя несколько недель тот же сигнал из таламуса вызовет уже несколько меньший ответ субплаки.

Кроме того, становится все более отчетливо заметен быстрый компонент из глубоких слоев коры, который также наблюдается при регистрации электродами на коже головы в возрасте, близком к доношенности. Ответы субпластического слоя больше не видны. Основная сенсорная реакция исходит из конечного таламокортикального пункта назначения.

Слой из четырех нейронов, формирующий ответ, который уже приближается к тому, что наблюдается в коре взрослых. Регистрация ЭЭГ у недоношенных детей представляет собой сложную задачу как с практической, так и с технической точки зрения. Запись ЭЭГ должна быть согласована с различными процедурами сестринского ухода.

Следовательно, запись ЭЭГ может потребоваться прекратить или приостановить в любой момент. Кроме того, отделение интенсивной терапии является сложной средой для чувствительных устройств ЭЭГ. Младенцы постоянно подключены к приборам, проводам и линиям, которые могут создавать значительные электрические помехи при записи ЭЭГ.

Первым делом у постели пациента необходимо свести к минимуму возможные источники технических артефактов. Свободные провода мониторов показателей жизнедеятельности и инфузионные линии следует отодвинуть от головы ребенка, проводов ЭЭГ и усилителя. Также убедитесь, что голова ребенка не касается влажного текстиля, который может легко передавать электрические помехи от кювеза ребенку.

Перед надеванием ЭЭГ-шлема рекомендуется удалить с кожи головы младенца мешающие восковые и маслянистые налеты, протерев ее тканью, смоченной в разведенном спирте или детском шампуне. Надевать ЭЭГ-шлем проще вдвоем: один человек занимается установкой шлема, а другой придерживает голову и, при необходимости, интубационные или назальные трубки CPAP. Если пациенту проводится CPAP-терапия, ее необходимо приостановить на 10–20 секунд, необходимых для надевания ЭЭГ-шлема.

При необходимости ремни CPAP-аппарата можно обернуть поверх ЭЭГ-шапочки. Перед закреплением подбородочного ремня убедитесь, что шапочка расположена симметрично на голове.

Электродный гель наносится через отверстия электродов для установления электрических контактов с кожей головы. Для нанесения геля на труднодоступные контакты может быть полезен изогнутый наконечник. Важно ввести достаточное количество геля, чтобы заполнить весь приемник геля, если вводится избыточное количество геля.

Однако он может вытекать и создавать мостики между соседними электродами или даже смачивать подушку, вызывая появление артефактов. Более практичным может оказаться использование геля с более плотной консистенцией. В этом случае поверхность кожи часто может потребовать дополнительной механической подготовки после нанесения геля; данный этап позволяет удалить внешние эпителиальные слои для уменьшения количества электрических артефактов и артефактов движения.

Это можно сделать путем аккуратного механического растирания или с использованием так называемого метода Sure prep. Качество контакта с кожей можно оценивать в режиме реального времени по значениям импеданса, предоставляемым программным обеспечением ЭЭГ. Из практических соображений зачастую проще завершить нанесение геля и подготовку кожи для всего полушария сразу, когда уровни импеданса станут приемлемыми.

Как показывают зеленые точки в данном программном обеспечении для ЭЭГ, настало время перейти к записи ЭЭГ и проверить качество ЭЭГ-сигнала. Последним шагом является подключение каналов полиграфа. Мышечный тонус обычно измеряют с помощью двух ЭМГ-электродов, закрепленных под подбородком.

Запись сердечного ритма осуществляется с помощью ЭКГ-электродов, закрепленных на грудной клетке или на плечах. Движения глаз могут регистрироваться либо с помощью фронтальной ЭЭГ, либо с помощью отдельных электродов для записи движений глаз или ЭОГ, закрепленных у наружных углов глаз. Дыхание можно контролировать с помощью чувствительного к растяжению пояса, обернутого вокруг туловища.

Крепление должно быть достаточно плотным, чтобы следовать за дыхательными движениями, но при этом достаточно свободным, чтобы не ограничивать дыхание младенцев со спонтанным дыханием. Необходимо уделить особое внимание тому, чтобы не стеснять дыхательные движения. Также можно добавить пьезодатчик чувствительности к движению на любую часть тела, где могут наблюдаться подозрительные движения.

Последним этапом является установка синхронизированной с ЭЭГ видеокамеры так, чтобы весь ребенок был хорошо виден на экране. Как только все необходимые приготовления завершены, можно начать запись ЭЭГ. Важно следить за качеством сигнала ЭЭГ и вносить коррективы, если какой-либо из электродов дает слабый сигнал.

В файл следует вносить аннотации о любых событиях, которые могут быть признаны клинически значимыми. Продолжительность записи регулируется индивидуально таким образом, чтобы ЭЭГ охватывала все состояния бодрствования: пробуждение, активный сон и глубокий сон. Как правило, это означает время записи от 40 до 90 минут.

Для всех исследований сенсорной реактивности у недоношенных детей характерно то, что сенсорный ответ в коре головного мозга быстро снижается при слишком частом повторении стимулов. Аналогично, продолжающаяся ЭЭГ-активность в области сенсорной коры также может блокировать или подавлять сенсорные ответы. Следовательно, сенсорные стимулы, показанные в данном видео, следует подавать в те моменты, когда ЭЭГ остается относительно «молчаливой» в течение как минимум нескольких секунд.

Таким образом, глубокий сон является идеальным периодом для тестирования зрительных реакций. Зрительные вызванные ответы можно изучать с помощью одиночных вспышек. Поскольку глаза очень чувствительны, вспышку можно подавать даже с расстояния через прозрачную стенку инкубатора и даже при закрытых глазах.

Соматосенсорные вызванные ответы можно изучать, воздействуя тактильным стимулом на ладонь или подошву младенца. В качестве альтернативы можно просто согнуть запястье или голеностопный сустав для вызова проприоцептивного стимула. Полезно использовать устройство, которое вносит в запись ЭЭГ синхронизирующую метку стимула или триггер.

В противном случае необходимо добавить ручные аннотации, обозначающие время подачи стимулов. Слуховую реактивность легко проверить практически любым звуком. Хороший корковый ответ можно вызвать, например, хлопком в ладоши.

Традиционный сигнал (гудок) также может быть полезен, однако звук зачастую настолько громкий, что он может одновременно активировать слуховую систему и вызвать реакцию возбуждения. По окончании сеанса записи ЭЭГ колпак и другие датчики снимают, а кожу головы младенца очищают. Колпак для ЭЭГ и все остальные датчики подвергают механической очистке и стерилизации в соответствии с инструкциями медицинского учреждения.

Тщательный анализ ЭЭГ проводится в автономном режиме на рабочей станции, где результаты ЭЭГ могут быть обработаны и описаны более детально. Глубокое понимание взаимосвязи между развивающимися функциями и структурой мозга делает исследование ЭЭГ недоношенных детей уникальным опытом, дающим возможность оценить созревание мозга в период, когда ребенок еще не может общаться с внешним миром. Следовательно, более качественный уход за мозгом, вероятно, принесет пользу недоношенному ребенку на протяжении всей его дальнейшей жизни.