Электрод лб: Электроды LB-52U ⌀ 3,2 мм, пачка 5 кг, KOBELCO купить в Москве

Обнаружение фронтальной активности ЭЭГ с помощью налобных электродов

Обнаружение фронтальной активности ЭЭГ с помощью налобных электродов

• Jeng-ren Duann ^22,23 ,
• Po-chuan Chen ²³ ,
• Li-Wei KO ²³ ,
• Ruey-Song Huang ^{22 22} ,
• Tzyy-Ping Jung ^{22 22 22 22} ,
• Tzyy-Ping Jung ^{22 22 22 22 22} ,
• . ,23 и
• …
• Chin-Teng Lin ²³  

• Документ конференции

• 3872 доступа

• 4 Цитаты

Часть серии книг Lecture Notes in Computer Science (LNAI, том 5638)

Abstract

В этом исследовании продемонстрировано получение сигналов ЭЭГ с участков лба, не покрытых волосами, и проверена возможность использования ЭЭГ лба для обнаружения активности мозга, связанной с сонливостью. Для одновременной регистрации сигналов ЭЭГ в области лба и всей головы использовали специально изготовленную 15-канальную лобную ЭЭГ-электродную накладку и 28 скальповых электродов, размещенных по международной системе 10-20. В общей сложности пять испытуемых были проинструктированы выполнить задание по вождению на дальние расстояния в ночное время в течение часа в симуляторе вождения на основе виртуальной реальности, включающем реальный автомобиль, установленный на платформе движения Steward с 6 степенями свободы, и иммерсивную виртуальную среду. со сценами проекции на 360 градусов. Отдельный анализ независимых компонентов был применен к данным ЭЭГ лба и всей головы для каждого отдельного субъекта. Для набора независимых компонентов (IC) всей головы для дальнейшего анализа была выбрана IC фронтальной центральной срединной линии (FCM) с эквивалентным дипольным источником, расположенным в передней части поясной извилины. Для набора IC для лба была выбрана IC с изменениями тета-мощности, сильно коррелирующими с поведением субъекта вождения. Затем изменения мощности ЭЭГ выбранных интегральных схем лба использовались для прогнозирования эффективности вождения на основе модели линейной регрессии. Результаты этого исследования показали, что можно точно количественно оценить изменение уровня производительности вождения, используя характеристики ЭЭГ, полученные из неволосистых каналов лба, и точность оценки была сравнима с таковой при использовании характеристик ЭЭГ всей головы. записи.

Ключевые слова

• Лоб ЭЭГ
• Сонливость
• Вождение автомобиля
• Анализ независимых компонентов (ICA)

Скачать документ конференции в формате PDF

Ссылки

1. Cajochen, C., Khalsa, S.B., Wyatt, J.K., Czeisler, C.A., Dijk, D.J.: ЭЭГ и глазные корреляты циркадной фазы мелатонина и снижения производительности человека во время потери сна. Являюсь. Дж. Физиол. 277 (3 часть 2), R640–R649(1999)

   Google Scholar

2. «>

   Cajochen, C., Knoblauch, V., Kräuchi, K., Renz, C., Wirz-Justice, A.: Динамика фронтальной ЭЭГ-активности, сонливости и температуры тела при высоком и низком давлении сна. Нейроотчет 12(10), 2277–2281 (2001)

   CrossRef КАС пабмед Google Scholar

3. Cajochen, C., Kräuchi, K., von Arx, M.A., Möri, D., Graw, P., Wirz-Justice, A.: Введение мелатонина в дневное время усиливает сонливость и тета/альфа-активность на ЭЭГ бодрствования . Неврологи. лат. 207(3), 209–213 (1996)

   CrossRef КАС пабмед Google Scholar

4. Эох, Х.Дж., Чанг, М.К., Ким, С.: Электроэнцефалографическое исследование сонливости при имитации вождения с депривацией сна. Международный журнал промышленной эргономики 35(4), 307–320 (2005)

   CrossRef Google Scholar

5. Horne, J. A., Reyner, L.A., Barrett, P.R.: Ухудшение вождения из-за сонливости усугубляется низким потреблением алкоголя. Занять. Окружающая среда. Мед. 60(9), 689–692 (2003)

   CrossRef КАС пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

6. Horne, J.A., Baulk, S.D.: Осознание сонливости во время вождения. Психофизиология 41(1), 161–165 (2004)

   CrossRef пабмед Google Scholar

7. Юнг, Т.П., Макейг, С., Стенсмо, М., Сейновски, Т.Дж.: Оценка бдительности по спектру мощности ЭЭГ. IEEE Trans Biomed. англ. 44(1), 60–69(1997)

   Перекрестная ссылка КАС пабмед Google Scholar

8. Макейг С., Юнг Т.П.: Изменения в бдительности являются основным компонентом дисперсии спектра ЭЭГ. Нейроотчет 7(1), 213–216 (1995)

   CrossRef КАС пабмед Google Scholar

9. «>

   Лин, К.Т., Ко, Л.В., Чиоу, Дж.К., Дуанн, Дж.Р., Хуанг, Р.С., Лян, С.Ф. и др.: Неинвазивные нейронные протезы с использованием мобильной и беспроводной ЭЭГ. Материалы IEEE 96(7), 1167–1183 (2008)

   CrossRef Google Scholar

10. Хуанг, Р.С., Юнг, Т.П., Дуанн, Дж.Р., Макейг, С., Серено, М.И.: Визуализация динамики мозга во время непрерывного вождения с использованием анализа независимых компонентов. В: 35-е ежегодное собрание Общества нейробиологов, Вашингтон, округ Колумбия (2005 г.)

    Google Scholar

11. Хуанг, Р.С., Юнг, Т.П., Макейг, С.: Многомасштабная динамика ЭЭГ мозга во время задач на устойчивое внимание. В: Учеб. IEEE ICASSP 2007, стр. 1173–1176 (2007)

    Google Scholar

12. Хуанг, Р.С., Юнг, Т.П., Макейг, С.: Динамика мозга, связанная с событиями, в непрерывных задачах на устойчивое внимание. Расширенное познание, 65–74 (2007)

    Google Scholar

13. Roth, T., Roehrs, T., Caeskadon, M.A., Dement, W.C.: Дневная сонливость и бдительность. В: Крайгер, М., Рот, Т., Демент, В.К. (ред.) Принципы и практика медицины сна, 2-е изд., Филадельфия, WB. Сондерс, стр. 40–49.(1994)

    Google Scholar

14. Делорм, А., Макейг, С.: EEGLAB: набор инструментов с открытым исходным кодом для анализа динамики ЭЭГ в одном испытании, включая анализ независимых компонентов. Дж. Нейроски. Методы 134(1), 9–21 (2004)

    CrossRef пабмед Google Scholar

15. Остенвельд, Р., Праамстра, П.: Система пятипроцентных электродов для измерений ЭЭГ и ВП с высоким разрешением. клин. Нейрофизиол. 112(4), 713–719(2001)

    Перекрёстная ссылка КАС пабмед Google Scholar

16. «>

    Лин, К.Т., Чен, Ю.К., Хуанг, Т.Ю., Чиу, Т.В., Ко, Л.В., Лян, С.Ф., и др.: Разработка беспроводного мозгового компьютерного интерфейса со встроенным многозадачным планированием и его применение в режиме реального времени. обнаружение и предупреждение сонливости. IEEE транс. Биомед. англ. 55(5), 1582–1591 (2008)

    CrossRef пабмед Google Scholar

17. Лин, К.Т., Ву, Р.К., Лян, С.Ф., Чао, В., Чен, Ю.К., Юнг, Т.П.: Оценка сонливости на основе ЭЭГ для безопасного вождения с использованием анализа независимых компонентов. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 52(12), 2726–2738 (2005)

    CrossRef Google Scholar

18. Лин, К.Т., Чанг, И.Ф., Ко, Л.В., Чен, Ю.К., Лян, С.Ф., Дуанн, Дж.Р.: Оценка когнитивных реакций водителя на основе ЭЭГ в динамической виртуальной среде вождения. IEEE транс. Биомед. англ. 54(7), 1349–1352 (2007)

    CrossRef пабмед Google Scholar

Ссылки для скачивания

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Институт нейронных вычислений Калифорнийского университета в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния, США Ping Jung

2. Центр исследований мозга, Национальный университет Цзяодун, Синьчжу, Тайвань

   Jeng-Ren Duann, Po-Chuan Chen, Li-Wei Ko, Tzyy-Ping Jung и Chin-Teng Lin

Авторы

1. Jeng-Ren Duann

   Просмотр публикаций этого автора

   9000 автор в PubMed Google Scholar

2. Po-Chuan Chen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Li-Wei Ko

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Ruey-Song Huang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Tzyy-Ping Jung

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Chin-Teng Lin

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Информация о редакторе

Редакторы и принадлежности

1. Офис военно -морских исследований, ВМС США, 875 Н. Рэндольф Роуд, Вирджиния 22203, Арлингтон, USA

   Dylan D. Schmorrow

4. , 875 N. Randolph Road, VA 22203, Arlington, USA

   Ivy V. Estabrooke

5. Организация оборонной техники, Королевский флот Нидерландов, P.O. Box 20702, 2500 ES, Гаага, Нидерланды

   Marc Grootjen

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Информация об авторских правах

© 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Об этой статье

Лобные электроды в достаточной степени определяют индуцированные пропофолом медленные волны для оценки функции головного мозга после остановки сердца 19-канальная электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Исследование показало, что пациенты с ГИЭ не могут генерировать медленные волны ЭЭГ во время анестезии пропофолом через 48 ч после остановки сердца (ОАС). Поскольку небольшое количество электродов сделало бы метод клинически более практичным, мы теперь исследовали, можно ли воспроизвести наши результаты, полученные с полным колпачком ЭЭГ, с использованием только налобных электродов.

Были использованы экспериментальные данные пациентов в коматозном состоянии после КА (N = 10). ЭЭГ регистрировали примерно через 48 ч после КА с использованием 19-канальный колпачок ЭЭГ во время контролируемого воздействия пропофола. Медленноволновая активность рассчитывалась отдельно для всех электродов и четырех лобных электродов (Fp1, Fp2, F7 и F8) путем определения низкочастотной (< 1 Гц) мощности ЭЭГ. ГИЭ определяли по наблюдению за выздоровлением пациентов в течение шести месяцев. У пациентов без ГИЭ (N = 6) пропофол существенно увеличивал (244±91%, среднее ± SD) активность медленных волн в лобных электродах, тогда как у пациентов с ГИЭ (N = 4) такой активности не наблюдалось. Результаты, полученные с налобными электродами, были аналогичны результатам полной шапочки ЭЭГ. По данным экспериментального пилотного исследования, налобные электроды были так же способны, как и полный колпачок ЭЭГ, улавливать эффект ГИЭ на индуцированную пропофолом медленноволновую активность. Это открытие предлагает потенциал для разработки клинически практического метода раннего выявления ГИЭ.

1 Введение

Значительная часть коматозных больных, поступивших в реанимацию после успешной реанимации после остановки сердца (ОК), страдает гипоксически-ишемической энцефалопатией (ГИЭ) [1]. Раннее выявление ГИЭ и точный прогноз в первые дни затруднены, так как достоверное неврологическое обследование затруднено седацией и терапевтической гипотермией [2]. Для повышения прогностической точности клиническое обследование было дополнено дополнительными методами, состоящими из электрофизиологических измерений, биомаркеров крови и визуализации головного мозга [3]. Хотя известно, что прогностическая информация при ГИЭ сохраняется на протяжении десятилетий, недавний прогресс в измерительных устройствах, включая улучшенные беспроводные и вычислительные свойства, сделал электроэнцефалограмму (ЭЭГ), возможно, наиболее многообещающим клиническим инструментом для оценки функции мозга после СА. Это также подтверждается данными, указывающими на полезность упрощенных параметров ЭЭГ для раннего выявления ГИЭ [4,5,6].

Недавно мы предложили новый метод оценки ГИЭ путем оценки активности медленных волн ЭЭГ (< 1 Гц) [6]. Медленные волны являются наиболее важными ЭЭГ-признаками сна с небыстрым движением глаз, и они также наблюдаются во время анестезии пропофолом [7,8,9]. Играя важную роль в некоторых нейрофизиологических явлениях, связанных с высшей когнитивной функцией [10, 11], считается, что медленные волны играют центральную роль в опосредовании сознания [12]. В пилотном экспериментальном исследовании мы исследовали, содержат ли медленные волны ЭЭГ прогностическую информацию о ГИЭ у коматозных пациентов, поступивших в реанимацию после КА. Наши результаты показали, что отсутствие индуцированной пропофолом медленноволновой активности через 48 ч после СА указывает на неблагоприятный исход.

В напряженной и интенсивной интенсивной терапии практичность измерительной установки высоко ценится. Для успешной записи ЭЭГ одним из ключевых моментов являются электроды, которые должны легко крепиться и должны поддерживать надежный контакт, что позволяет получать высококачественный сигнал в течение длительного времени. Электроды, прикрепляемые ко лбу пациента с минимальной подготовкой, потенциально являются наиболее удобным подходом для записи ЭЭГ в отделении интенсивной терапии (ОИТ), где пациенты обычно лежат на спине. Однако ограничение количества электродов областью лба потенциально ставит под угрозу надежную интерпретацию сигнала. В этом исследовании мы исследовали, может ли медленноволновая активность во время анестезии пропофолом после СА, которая, как было показано ранее, различать пациентов с хорошим и плохим исходом, могла быть обнаружена с использованием только налобных электродов вместо полных 19 электродов.-канальный колпачок ЭЭГ.

2 Материалы и методы

В исследовании использовались ранее собранные экспериментальные данные. Подробное описание клинического протокола приведено в нашей предыдущей публикации [6]. Короче говоря, в исследование были включены десять коматозных пациентов, реанимированных после внебольничной СА. Пациенты прошли эксперимент, в котором их ЭЭГ регистрировали примерно через 48 ч после СА, в то время как инфузия пропофола, используемая для седации пациента, постепенно уменьшалась до нуля. Снижение начинали с максимально допустимой скорости инфузии во время интенсивной терапии (4 мг/кг ^-1  ч ^-1 ) и продолжали в соответствии с заранее определенным протоколом (см. рис. 1а) до тех пор, пока введение лекарственного средства не было окончательно отключено. ЭЭГ регистрировали с помощью 19-канальной шапочки с расположением электродов по международной системе 10/20. Использовалась частота дискретизации 500 Гц и полоса пропускания 0,053–125 Гц, а сигналы относились к общему среднему значению. После эксперимента за пациентами наблюдали в течение 6 месяцев, после чего их неврологический исход был классифицирован в соответствии с категорией церебральной работоспособности (CPC) как хороший (CPC = 1–2) или плохой (CPC = 3–5). На основании этого результата пациенты были распределены в одну из двух групп.

Рис. 1

Влияние пропофола на активность медленных волн ЭЭГ в четырех лобных каналах и во всех 19 каналах полной шапки ЭЭГ. и Скорость инфузии пропофола во время эксперимента. b Низкочастотная (< 1 Гц) мощность ЭЭГ, представляющая медленноволновую активность пациента с хорошим неврологическим исходом. Средняя низкочастотная мощность (жирная кривая) рассчитывается по мощности всех 19 отдельных каналов (серые кривые). Также показана средняя мощность четырех лобных электродов (пунктирная кривая). Над кривыми приведено топографическое распределение мощности низкочастотной ЭЭГ на разных фазах эксперимента. c Те же данные пациента с неблагоприятным неврологическим исходом

Изображение в натуральную величину

Медленноволновая активность определялась компьютерным путем путем извлечения низкочастотной мощности ЭЭГ. Перед каждым уменьшением скорости инфузии препарата и в конце эксперимента отбирали 5-минутную пробу сигнала. Из 5-минутных образцов сигнала визуально выбирали не более четырех 30-секундных последовательностей без артефактов. Спектральная плотность мощности (PSD) была рассчитана для этих выбранных последовательностей сигналов с использованием метода усредненной периодограммы Уэлча [13] с 5-секундным окном Хэмминга и 4,9-s перекрываются. Среднее значение по максимум четырем последовательностям было вычислено для представления надежной оценки PSD. Затем была определена низкочастотная мощность сигнала путем суммирования компонентов ниже 1 Гц из оценок PSD. Наконец, средняя низкочастотная мощность была рассчитана отдельно для четырех лобных каналов (Fp1, Fp2, F7 и F8) и всех 19 каналов (рис. 2). Эти четыре лобных канала были выбраны, поскольку они расположены в безволосой области и, таким образом, к ним можно было легко получить доступ с помощью новых самоклеящихся одноразовых электродов. Обработка ЭЭГ проводилась в автономном режиме с использованием языка технических вычислений Matlab (The MathWorks Inc., Natick, MA) версии 2011b, а топографические графики были сделаны с помощью EEGLAB v13 [14].

Рис. 2

Расположение электродов для полной 19-канальной шапочки ЭЭГ и четырех лобных каналов, использованных в анализе

Полноразмерное изображение

Статистическое сравнение влияния скорости инфузии и группы (независимые переменные) на проводилась средняя низкочастотная мощность ЭЭГ. Сравнение проводилось отдельно для низкочастотной мощности, рассчитанной по четырем лобовым каналам и по всем 19 каналам. Линейная смешанная модель (LMM) со случайной выборкой для испытуемых использовалась для анализа повторно измеренных данных. Если скорость инфузии × групповое взаимодействие было значительным (P < 0,05), проводили сравнение скорости инфузии между группами. Статистический анализ проводился с помощью SAS (версия 9)..3. SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, США).

3 Результаты

На рис. 1 показана активность медленных волн в четырех лобных каналах и во всех 19 каналах полной шапки ЭЭГ во время эксперимента у двух отдельных пациентов: у одного с хорошим исходом, у другого с плохим исходом. У пациента с хорошим исходом была отмечена высокая медленноволновая активность в начале записи с высокой скоростью инфузии пропофола. Активность снижалась по мере снижения скорости инфузии. Хотя это явление наблюдалось во всех каналах, активность была особенно выражена в фронтальных каналах, которые имели более высокую среднюю активность медленных волн на протяжении всего эксперимента по сравнению с глобальным средним значением, рассчитанным для всех 19 каналов. каналы. У больного с неблагоприятным исходом медленноволновая активность в начале эксперимента была на значительно более низком уровне по сравнению с таковой у больного с хорошим исходом. Следовательно, снижение скорости инфузии пропофола не оказало существенного влияния на величину медленноволновой активности. Однако, как и у больного с хорошим исходом, медленноволновая активность у больного с неблагоприятным исходом также была выше в лобных каналах, чем в среднем по всем каналам на протяжении всей записи.

Сравнение медленноволновой активности, регистрируемой четырьмя фронтальными электродами и всеми 19 каналами полной шапки ЭЭГ, представлено на рис. 3 для групп с хорошим (N = 6) и плохим (N = 4) неврологическим исходом. . Независимо от группы, средняя медленноволновая активность, рассчитанная по четырем лобным каналам, была на несколько более высоком уровне на протяжении всей записи по сравнению со средней, рассчитанной по всем 19 каналам. Как и в примере с первым пациентом на рис. 1, медленноволновая активность была высокой в ​​группе с хорошим исходом при высокой скорости инфузии пропофола, существенно снижающейся к концу эксперимента и нулевой скорости инфузии. По сравнению со значениями при скорости инфузии 0 мг кг ^-1 ч ^-1 , индуцированное пропофолом увеличение мощности низких частот при максимальной скорости инфузии (4 мг кг ^-1 ч ^-1 ) составляло 244 ±91% (среднее значение±SD) в четырех фронтальных каналах. Напротив, пациенты с неблагоприятным исходом, по-видимому, были неспособны вызывать индуцированную пропофолом фронтальную медленноволновую активность, поскольку их низкочастотная мощность ЭЭГ в четырех каналах оставалась низкой при всех скоростях инфузии, составляя − 37 ± 88% при максимальной инфузии. скорость по сравнению со скоростью инфузии 0 мг кг ⁻¹ ч ⁻¹ .

Рис. 3

Медленноволновая активность четырех лобных каналов и всех 19 каналов полной шапки ЭЭГ в группах хорошего и плохого неврологического исхода. Выше приведено топографическое распределение мощности низкочастотной (< 1 Гц) ЭЭГ, представляющей медленноволновую активность на разных фазах эксперимента, для пациентов с хорошим исходом (go) и плохим исходом (po). Значения представляют собой медианы, рассчитанные по группам. Ниже представлена ​​средняя мощность низкочастотной ЭЭГ за время эксперимента в четырех лобных каналах (лк) и во всех 19каналы (ac) представлены для пациентов с хорошим и плохим неврологическим исходом. Тенденции представляют собой медианы, рассчитанные по группам. Вертикальные линии представляют первый и третий квартили данных. ) или все каналы ( P  = 0,81), когда групповая информация не учитывалась. Кроме того, влияние группы на мощность низкочастотной ЭЭГ не было значимым независимо от того, рассчитывалась ли она по лобным каналам (9).0341 P  = 0,42) или все каналы ( P  = 0,48), если информация о скорости инфузии не учитывалась. Тем не менее, значительная скорость инфузии × групповое взаимодействие при низкочастотной мощности наблюдалось аналогично для лобных отведений ( P  < 0,0001), как и при полном колпачке ЭЭГ ( P  < 0,0001). Сравнение скорости инфузии (см. Таблицу 1) показало статистически значимую разницу между группами при скорости инфузии 4 мг кг ^-1 ч ^-1 с лобными каналами ( P  < 0,01) аналогично всем каналам ( P  < 0,01).

Таблица 1 Низкочастотная активность при различных скоростях инфузии пропофола

Полноразмерная таблица

4 Обсуждение

Это исследование показывает, что лобные электроды в достаточной степени обнаруживают индуцированные пропофолом медленные волны при оценке функции головного мозга после СА. В экспериментальных данных десяти коматозных пациентов после СА эффективность четырех лобных электродов в захвате медленноволновой активности, дифференцирующей пациентов с хорошим и плохим неврологическим исходом, была сравнима с эффективностью полных 19 электродов.-канальный колпачок ЭЭГ. Поскольку небольшое количество электродов сделало бы подходы на основе ЭЭГ более применимыми в отделении интенсивной терапии, это открытие открывает потенциал для разработки клинически практического метода раннего выявления ГИЭ.

Выводы, касающиеся надежности налобных электродов при улавливании медленноволновой активности во время введения анестетиков, подтверждаются предыдущими исследованиями. Показано, что индуцированные пропофолом изменения ЭЭГ наиболее отчетливо проявляются на фронтальных монтажах [15]. В то время как этот эффект «антериоризации» хорошо описан для альфа-активности, мощность которой полностью теряется в задних отделах во время анестезии [16], такое же лобное доминирование наблюдается и на более низких частотах [17]. Пурдон и др. [9] сообщили, что относительное увеличение мощности низкочастотной ЭЭГ (< 1 Гц) наблюдается практически по всей коже головы. Наши результаты согласуются с этим, подчеркивая, что, хотя пропофол-индуцированное увеличение мощности низкочастотной ЭЭГ наблюдается во всех каналах, значения мощности выше среднего в лобных каналах независимо от скорости инфузии пропофола. Следовательно, учитывая проблемы, связанные с отношением сигнал-шум в записях ЭЭГ, наши результаты могут даже свидетельствовать о превосходстве лобных каналов в этой оценочной задаче. Однако для проверки этого предположения необходим больший набор данных.

Согласно текущим данным, активность медленных волн у пациентов с плохим и хорошим исходом статистически значимо различалась только при самой высокой скорости инфузии пропофола (4 мг кг ^-1 ч ^-1 ). Хотя на рис. 3 предполагается, что больший набор данных, вероятно, будет давать значительные различия даже при более низких скоростях инфузии, следует отметить, что группы могут существенно перекрываться в них. Другими словами, для выявления медленноволновой активности и таким образом выявления ГИЭ может потребоваться довольно высокая скорость инфузии пропофола или дополнительные болюсы препарата. Это следует изучить в будущих исследованиях с большим набором данных.

В то время как исследование показывает потенциал технологии, которая будет автоматически определять активность лобных медленных волн у пациентов с СА, находящихся в коме, предоставляя реаниматологам прогностическую информацию, необходимо рассмотреть несколько аспектов, связанных с анализом сигналов, прежде чем такая технология станет достаточно надежной для клинического использования. Одна из проблем связана с подтверждением подлинности медленноволновой активности. Некоторые другие явления могут увеличить низкочастотную мощность, что может привести к неправильной интерпретации сигнала. Эпилептическая и периодическая активность, например, довольно часто наблюдаются у пациентов после СА. В недавнем исследовании Backman et al. сообщили, что 32% пациентов с СА, получавших целевое регулирование температуры в отделении интенсивной терапии, страдают электрографическим эпилептическим статусом [18]. Большая часть из них не имеет судорожного характера и не имеет клинических признаков [19].]. Кроме того, периодические разряды, часто связанные с необратимым гипоксическим поражением головного мозга [20], являются типичной находкой на ЭЭГ в этой группе пациентов. Как эпилептическая активность, так и периодические разряды могут влиять на низкочастотную мощность ЭЭГ, хотя и никак не связаны с нормальной функцией мозга, как медленные волны. То же самое относится к некоторым источникам ненейронных сигналов, таким как артефакты вентилятора и ЭКГ. Надежная технология, которая автоматически анализирует активность медленных волн, должна была бы удалить эти компоненты сигнала, которые ошибочно увеличивают низкочастотную мощность ЭЭГ. Учитывая использование только нескольких налобных электродов, распознавание и удаление ошибочных компонентов сигнала может быть более сложным по сравнению с записью с полной шапки ЭЭГ.

Исследование имеет несколько ограничений, наиболее важные из которых связаны с размером набора данных и клиническим протоколом. Небольшое количество пациентов, включенных в это экспериментальное пилотное исследование, не позволяет нам делать какие-либо убедительные выводы о результатах исследования. Надежность лобных электродов в улавливании индуцированной пропофолом медленноволновой активности должна быть подтверждена в более широком исследовании, предпочтительно включающем более одного исследовательского центра, чтобы подтвердить независимость результатов от конкретных практических вопросов в отделении интенсивной терапии. Кроме того, следует применять повторное или непрерывное измерение ЭЭГ, чтобы выяснить, насколько рано после СА медленные волны могут разделить пациентов с хорошим и плохим исходом, и влияют ли на это используемые каналы. Хотя клинический протокол, использованный в текущем исследовании, включающий контролируемое воздействие на пациента различных скоростей инфузии пропофола, подходит для выявления медленных волн, индуцированных пропофолом, он может не подходить для клинической практики. В оптимальном случае должна быть возможность оценить фронтальные медленные волны во время рутинного введения пропофола, используемого для седации пациентов после СА во время терморегуляции, что следует учитывать в клинических протоколах предстоящих исследований. Кроме того, седативный эффект у этих пациентов может поддерживаться не только пропофолом, но и включать, например, совместное введение бензодиазепинов и опиатов. Следует также изучить влияние этих дополнительных препаратов на фронтальные медленные волны. Для более детальной оценки того, какова достаточная концентрация пропофола в месте воздействия для получения достаточной медленноволновой активности для дифференциации групп с плохим и хорошим исходом, в протоколе исследования можно было бы также применять целевую контролируемую инфузию вместо фиксированной скорости инфузии.

Несмотря на ограничения исследования, результаты дают интригующий взгляд на будущее в мониторинге мозга пациентов после СА. Быстрый прогресс, достигнутый в системах измерения ЭЭГ, включая беспроводные и вычислительные свойства, упростил применение онлайн-анализа даже в сложных клинических условиях. Недавно был запущен набор одноразовых лобных электродов, подходящий для отделения интенсивной терапии, который, как утверждается, имеет превосходное качество сигнала [21, 22]. Эти усовершенствования в записывающих устройствах позволяют легко получать данные ЭЭГ в отделении интенсивной терапии и, таким образом, способствуют развитию и совершенствованию алгоритмов анализа сигналов, обеспечивающих диагностическую и прогностическую информацию. Учитывая это, нетрудно увидеть в будущем измерение ЭЭГ с автоматическим анализом как часть рутинного наблюдения за пациентами после СА ОИТ, помогая врачам в принятии решений.

Ссылки

1. Молодой ГБ. Клиническая практика. Неврологический прогноз после остановки сердца. N Engl J Med. 2009; 361: 605–11.

   Артикул КАС Google Scholar

2. Такконе Ф.С., Кронберг Т., Фриберг Х., Грир Д., Хорн Дж., Оддо М. и др. Как оценить прогноз после остановки сердца и терапевтической гипотермии. Критический уход. 2014;18:202.

   Артикул Google Scholar

3. Россетти А., Рабинштейн А., Оддо М. Неврологическое прогнозирование исхода у пациентов в коме после остановки сердца. Ланцет Нейрол. 2016;15:597–609.

   Артикул Google Scholar

4. «>

   О С.Х., Пак К.Н., Шон Ю.М., Ким Ю.М., Ким Х.Дж., Юн К.С. и др. Непрерывный амплитудно-интегрированный электроэнцефалографический мониторинг является полезным прогностическим инструментом для пациентов с остановкой сердца, леченных гипотермией. Тираж 2015; 132:1094–103.

   Артикул Google Scholar

5. Tjepkema-Cloostermans MC, Hofmeijer J, Beishuizen A, Hom HW, Blans MJ, Bosch FH, van Putten MJAM. Церебральный индекс восстановления: надежная помощь в прогнозировании неврологического исхода после остановки сердца. Крит Уход Мед. 2017; 45:e789–97.

   Артикул Google Scholar

6. Kortelainen J, Väyrynen E, Huuskonen U, Laurila J, Koskenkari J, Backman JT, Alahuhta S, Seppänen T, Ala-Kokko T. Пилотное исследование медленных волн, индуцированных пропофолом, в качестве фармакологического теста на дисфункцию головного мозга рана. Анестезиология 2017;126:94–103.

   Артикул КАС Google Scholar

7. Крунелли В., Хьюз С.В. Медленный (< 1 Гц) ритм медленного сна: диалог между тремя основными осцилляторами. Нат Нейроски. 2010; 13:9–17.

   Артикул КАС Google Scholar

8. Стериаде М., Маккормик Д.А., Сейновски Т.Дж. Таламокортикальные колебания в спящем и бодрствующем мозге. Наука 1993; 262:679–85.

   Артикул КАС Google Scholar

9. Purdon PL, Pierce ET, Mukamel EA, Prerau MJ, Walsh JL, Wong KF, Salazar-Gomez AF, Harrell PG, Sampson AL, Cimenser A, Ching S, Kopell NJ, Tavares-Stoeckel C, Habeeb K, Мерхар Р., Браун Э.Н. Электроэнцефалограммы потери и восстановления сознания от пропофола. Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110:E1142-51.

   Артикул Google Scholar

10. «>

    Stickgold R. Консолидация памяти в зависимости от сна. Природа 2005; 437: 1272–8.

    Артикул КАС Google Scholar

11. Маршалл Л., Хельгадоттир Х., Молле М., Борн Дж. Усиление медленных колебаний во время сна усиливает память. Природа 2006; 444: 610–3.

    Артикул КАС Google Scholar

12. Нортофф Г. «Парадокс медленных частот» — являются ли медленные частоты в верхних слоях коры нервной предрасположенностью уровня/состояния сознания (NPC)? Сознательное Познание. 2017;54:20–35.

    Артикул Google Scholar

13. Полицейский департамент Уэлча. Использование быстрого преобразования Фурье для оценки спектров мощности: метод, основанный на временном усреднении по коротким модифицированным периодограммам. IEEE Trans Audio Электроакустика. 1967; 15:70–3.

    Артикул Google Scholar

14. Делорм А., Макейг С. EEGLAB: набор инструментов с открытым исходным кодом для анализа динамики ЭЭГ в одном испытании, включая анализ независимых компонентов. J Neurosci Методы. 2004;134:9–21.

    Артикул Google Scholar

15. Гуджино Л., Шабо Р., Причеп Л., Джон Э., Форманек В., Аглио Л. Количественные изменения ЭЭГ, связанные с потерей и возвращением сознания у здоровых взрослых добровольцев под анестезией пропофолом или севофлураном. Бр Джей Анаст. 2001; 87: 421–8.

    Артикул КАС Google Scholar

16. Хагихира С. Изменения электроэнцефалограммы во время анестезии и их физиологические основы. Бр Джей Анаст. 2015;115:i27–31.

    Артикул Google Scholar

17. «>

    Murphy M, Bruno M, Riedner B, Boveroux P, Noirhomme Q, Landsness E, Brichant J, Phillips C, Massimini M, Laureys S, Tononi G, Boly M. Пропофоловая анестезия и сон: ЭЭГ высокой плотности изучать. Сон 2011; 34: 283–91.

    Артикул Google Scholar

18. Бэкман С., Вестхолл Э., Драганча И., Фриберг Х., Рундгрен М., Уллен С., Кронберг Т. Электроэнцефалографические характеристики эпилептического статуса после остановки сердца. Клин Нейрофизиол. 2017; 128: 681–8.

    Артикул Google Scholar

19. Rittenberger J, Popescu A, Brenner R, Guyette F, Callaway C. Частота и время бессудорожного эпилептического статуса у коматозных пациентов после остановки сердца, получавших гипотермию. Нейрокрит Уход. 2013;16:114–22.

    Артикул Google Scholar

20. Рибейро А. , Сингх Р., Бруннхубер Ф. Клинический исход генерализованных периодических эпилептиформных разрядов на первой ЭЭГ у пациентов с гипоксической энцефалопатией после остановки сердца. Эпилепсия Поведение. 2015;49: 268–72.

    Артикул КАС Google Scholar

21. Myllymaa S, Lepola P, Töyräs J, Hukkanen T, Mervaala E, Lappalainen R, Myllymaa K. Новый набор одноразовых лобных электродов с превосходным качеством сигнала и совместимостью с визуализацией. J Neurosci Методы. 2013; 215:103–9.

    Артикул Google Scholar

22. Лепола П., Мюллюмаа С., Тёйрас Дж., Мурая-Мурро А., Мерваала Э., Лаппалайнен Р., Мюллимаа К. Набор электродов ЭЭГ с трафаретной печатью для экстренного использования. Сенсорные приводы А. 2014; 213:19–26.

    Артикул КАС Google Scholar

Скачать ссылки

Благодарности

Финансирование открытого доступа предоставлено Университетом Оулу, включая университетскую больницу Оулу. Мы высоко ценим квалифицированную помощь медсестры-исследователя интенсивной терапии г-жи Синикки Салкио из Университетской больницы Оулу, Оулу, Финляндия, в проведении экспериментов.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта 308935 от Академии Финляндии, грант 40273/14 от Tekes — Финского агентства по финансированию инноваций, Медицинского исследовательского центра Оулу (MRC Oulu), Исследовательского фонда Орион, Научного фонда Instrumentarium, Фонда Эмиля Аалтонена, Стипендиального фонда Университета Оулу, Финского фонда сердечно-сосудистых исследований и Финский научный фонд экономики и технологий.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Группа анализа физиологических сигналов, Центр машинного зрения и анализа сигналов, MRC Oulu, University of Oulu, P.O. Ящик 4500, ^{, Oulu, Finland}

   Jukka Kortelainen

2. Cerenion Oy, Elektroniikkatie 3,

   , Oulu, Finland

   Jukka Kortelainen, Eero Väyrynen & Ilkka Juuso

3. Research Group of Surgery, Anaesthesiology and Intensive Care, Medical Faculty , Университет Оулу, П. О. Box 5000, ^{, Oulu, Finland}

   Jouko Laurila, Juha Koskenkari и Tero Ala-Kokko

4. Отделение интенсивной терапии, MRC Oulu, University of Oulu и University Hospital Oulu, P.O. Ячейка 21, , Оулу, Финляндия

   Йоуко Лаурила, Юха Коскенкари и Теро Ала-Кокко

Авторы

1. Юкка Кортелайнен

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Eero Väyrynen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Ilkka Juuso

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Jouko Laurila

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Juha Koskenkari

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Tero Ala-Kokko

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Автор, ответственный за переписку

Переписка с Юкка Кортелайнен.

Декларация этики

Конфликт интересов

Юкка Кортелайнен, Ээро Вяйринен и Илкка Юусо являются соучредителями Cerenion Oy, компании, разрабатывающей основанную на ЭЭГ технологию измерения функции мозга в интенсивной терапии.

Исследования с участием людей и/или животных

Протокол эксперимента был одобрен Региональным комитетом по этике больничного округа Северной Остроботнии, Оулу, Финляндия, в соответствии с рекомендациями Хельсинкской декларации.

Информированное согласие

У ближайшего родственника пациентов попросили дать информированное письменное согласие на участие.

Дополнительная информация

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Права и разрешения

OpenAccess Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.