Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden beim Schädel ... · Jed A Hartings, M Ross Bullock,...

U N I V E R S I T Ä T S M E D I Z I N B E R L I N

Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden

beim Schädel-Hirn-Trauma?

Johannes WoitzikKlinik für Neurochirurgie

CHARITÉ - Universitätsmedizin Berlin(johannes.woitzik@charite.de)

Klinik für Neurochirurgie

� Das EEG ist für die Therapieüberwachung (Dosissteuerung) einer Barbiturat-narkose essenziell. In der Postakutphase dient diese Untersuchung dem Nachweis epileptischer Anfälle.

� Die Untersuchung der somatosensibel (SEP) und motorisch evozierten Potenziale (MEP) gibt Aufschluss über Vorliegen einer zusätzlichen Schädigung des Myelonsund kann in der Postakutphase zur Prognosestellung herangezogen werden.

Klinik für Neurochirurgie

Hans Berger

Über das Elektrenkephalogramm des Menschen Arch f Psychiatr 1929;87:527-70

Klinik für Neurochirurgie

Begriffsklärung:

ECoG = Elektrokortikographie: Ableitung auf dem Cortex

EEG = Elektroenzephalographie: Ableitung oberhalb der Dura

• Erste Vorstellung: EEG/ ECoG = Summe synchroner Aktions-

potentiale aktiver Ganglienzellen (Adrian u. Matthews 1934).

• Das Aktionspotential geht mit einer hohe transmembranöse

Spannungsdifferenz (80-100 mV) einher

• Außerhalb der Zelle sind davon nur wenige 100 μV zu messen

• Das Aktionspotential dauert nur 1–2 ms

An der Cortexoberfläche sind Aktionspotenziale nicht messbar!

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

• postsynaptischen Potentiale sind deutlich träger als Aktionspotentiale undsie unterliegen nicht dem Alles-oder-nichts-Gesetz.

• Dadurch können sie sich in vielfaltiger Weise überlagern undSummenpotentiale bilden.

Klinik für Neurochirurgie

Für viele pathologische EEG-Veränderungen liegt die

Ursache überwiegend oder ausschließlich in einer

Störung der Synapsen- oder Transmitterfunktion

begründet.

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Klinik für Neurochirurgie

Spreading Depolarization

Narkosetiefe

Epilepsie

Hypoxie

EEG / ECoG

Konnektivität

Steuerung der Behandlung Prognoseabschätzung/Erkennen von (primär-) Schädigung

Erkennen von pathologischen Ereignissen

Klinik für Neurochirurgie

EEG bei Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma

Vorteile:

� Kontinuierlich bettseitig durchführbar

Nachteile:

� Störanfällig, aufwendig

� Experte notwendig

� Prognostisch dem CT/MRT unterlegen

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Herdbefund rechts frontal

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Herdbefund rechts frontal

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Herdbefund rechts frontal

Verlangsamung <7/s

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Herdbefund rechts frontal

Verlangsamung <7/s

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Herdbefund rechts frontal

Verlangsamung <7/s

�-Aktivität ~ 0,5/s

Klinik für Neurochirurgie

� Nach Hypoxie, oder sekundär bei Hirndrucksteigerung

� Häufig an Myoklonien gekoppelt

� Übergänge zu epileptischen Aktivitätssteigerung möglich

� Schlechte Prognose (länger als 3 Tage = 100% Mortalität)

Typ 1: Burst für 0,5 bis 1 sec bei schwerer globaler Hirnschädigung

Burst-Suppression-Muster

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Klinik für Neurochirurgie

Bedingt durch Hirnschädigung Bedingt durch Intoxikation

Burst-Suppression-Muster

� Betrifft alle Sedativa (Barbiturate, Propofol, Etomidat, Midazolam)

� keine exakte Schwellen für Medikamentenspiegel für verschiedene Sedativa

� Abhängig von vorbestehender HirnschädigungS. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Klinik für Neurochirurgie

S. Zschocke, H.-C. Hansen, Klinische Elektroenzephalographie, 2012

Spektralanalyse

Klinik für Neurochirurgie

Patientenbezogene (biologische) Artefakte

� Augenartefakte

� EKG- und Pulsartefakte

� Muskelartefakte

� Bewegungsartefakte (Atmung, Tremor u. a.)

� Haut- und Schwitzartefakte

� Artefakte durch Schädelknochendefekte

Technische Artefakte

� Elektrodenartefakte/Kabelartefakte

� 50-Hz-Wechselstromstörungen und andere

elektromagnetischen Störungen

� Elektrostatische Störungen

� Störungen und Defekte im EEG-Gerat

Klinik für Neurochirurgie KKKKKKKKllllliiiiinnnnniiiikkkkk fffffüüüüürrr NNNNeeeuurochirurggiiee

Klinik für Neurochirurgie

Subdurale Wyler Streifenelektrode an der linken Frontobasis

6-Kontakt Streifenelektrode

Klinik für Neurochirurgie

Stroke 2002;33:2738-2743

Klinik für Neurochirurgie

Aristides Azevedo Pacheco LeãoLeao AAP (1944) Spreading depression of activity in cerebral cortex. J Neurophysiol 7:359-390

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 5 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 11 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 26 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

1 mV

0,2 mV 1 Min 45 Sek Aufzeichnungsdauer

Klinik für Neurochirurgie

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 4 Min 20 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Elektrokortikographische Anfallsaktivität

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 17 Min 30 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 5 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 11 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 26 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV 53 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV1 Min 45 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV4 Min 20 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV8 Min 45 Sek Aufzeichnungsdauer

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV1 Minute

Monopolare Ableitung (0,01 Hz Hochpassfilter)

Simultane bipolare Ableitung (0,5 Hz Hochpassfilter)

Was ist das?

1 mV

0,2 mV 17 Min 30 Sek Aufzeichnungsdauer

Klinik für Neurochirurgie

Spreading Depolarization im Rattenhirn

Klinik für Neurochirurgie

1 mV

0,2 mV

Klinik für Neurochirurgie

physiologische Situation

nach Subarachnoidalblutung

CSD

CSD

physiologischeCBF-Kopplung

inverseCBF-Kopplung

Hämolyse:

NO

K+

SPREADING DEPOLARIZATION BEI SUBARACHNOIDALBLUTUNG

Department of Neurosurgery

Pathophysiologie der SAB

DDDDeeepppaaarrrrtttttttttttmmmmmmmmmmmmeeeeeeeennntttt oooffff NNNNNNNNNNNeeeeeeeuuuuuuurrrrrooosssuuurrrgggggggeeeeeeerrrrrrrrryyyyyyyyyyyyyyyy

PPPPPPPPPPPPPaaaaaaaaatttttttttthhhhhhhhhhhhhhhoooooooooppppppppppppppppphhhhhhhyyyyssiiioooooooolllllllllllloooooooooooggggggggiiiiiieeeeeeee dddddddddddeeeeeeeerrr SSSAAAABB

Normale Kopplung zwischen Spreading Depolarization undcerebralem Blutfluss

Klinik für Neurochirurgie

Dreier et al, Brain 2009

SPREADING DEPOLARIZATION BEI SUBARACHNOIDALBLUTUNG

Klinik für Neurochirurgie

Dreier et al, Brain 2009

SPREADING DEPOLARIZATION BEI SUBARACHNOIDALBLUTUNG

Klinik für Neurochirurgie

Spreading depolarisations and outcome after traumatic brain injury: a prospective observational study Jed A Hartings, M Ross Bullock, David O Okonkwo, Lilian S Murray, Gordon D Murray, Martin Fabricius, Andrew I R Maas, Johannes Woitzik,Oliver Sakowitz, Bruce Mathern, Bob Roozenbeek, Hester Lingsma, Jens P Dreier, Ava M Puccio, Lori A Shutter, Clemens Pahl, Anthony J Strong, for the Co-Operative Study on Brain Injury Depolarisations

� Prospective, observational, multicentre study at seven centres

� 109 adults who needed neurosurgery for acute TBI

� ECoG monitoring

� Prognostic score (IMPACT), Spreading Depolarization

� Multivariate analysis

� Outcome at 6 month (eGOS)

Lancet Neurol 2011; 10: 1058–64

Klinik für Neurochirurgie

Electrode 1

Electrode 1

Electrode 2

Electrode 2

Cortical spreading depression (CSD)

Isoelectric spreading depression (ISD)

200 μV

200 μV

10 mV

10 mV

5 min

5 min

Klinik für Neurochirurgie

� 6 patients were excluded (poor-quality ECoG)� 1328 SDs arose in 58 (56%) patients� 38 patients with CSD� 20 patients with ISD

Klinik für Neurochirurgie

Klinik für Neurochirurgie

Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden

beim Schädel-Hirn-Trauma?

Klinik für Neurochirurgie

Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden

beim Schädel-Hirn-Trauma!

Klinik für Neurochirurgie

Zusammenfassung

� EEG/EcOG dient der Erkennung pathologischer

Zustände (symptomatische Epilepsie, Hypoxie,….)

� EEG/ECoG hilft bei der Prognoseabschätzung

� SD/ISD ist ein unabhängiger negativer Prognosefaktor

bei Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma

� Monitoring von SDs könnte zu einer individualisierten,

pharmakologischen und/oder physiologischen Therapie

beitragen

Klinik für Neurochirurgie

Severe TBI, spreading depolarizations and outcome Severe TBI, spreading depolarizations and outcome

Klinik für Neurochirurgie