< Terug naar vorige pagina
Project
Multimodale monitoring van elektrofysiologische signalen in kinderepilepsie en neonatoale encefalopahtie
Multimodale monitoring van elektrofysiologische signalen in kinderepilepsie en neonatale encefalopathie.</></>
Samenvatting
EEG registreert de elektrische activiteit in de hersenen die ontstaat vanuit de piramidale cellen. Deze zenuwcellen vormen grote neurale netwerken in de hersenen. EEG zorgt voor een continue evaluatie van de hersenfunctie en kent 3 grote toepassingen in het domein van de neurologie. EEG kan gebruikt worden om epileptische activiteit op te sporen bij patiënten met epilepsie. Het kan het herstel van de hersenfunctie evalueren na een herseninsult. Bij premature en a terme pasgeborenen kan EEG belangrijke informatie geven over de maturatie van de hersenen. Interpretatie van het EEG is afhankelijk van retrospectieve visuele analyse van de EEG signalen door een neurofysioloog.
Door andere fysiologische signalen te registreren zoals hartritme en ademhaling samen met het EEG kunnen we meer leren over de functionaliteit van het centraal autonoom zenuwstelsel bij patiënten met epilepsie. Door het ontwikkelen van meer geavanceerde algoritmes kan een EEG signaal automatisch geanalyseerd worden en kunnen de gegevens meer kwantitatief worden weergegeven. Met deze technieken kunnen we EEG analyse standardiseren en evaluatie van continue EEG monitoring gemakkelijker maken.
Het eerste deel van dit project heeft als doel het centraal autonoom zenuwstelsel te bestuderen bijkinderen met epilepsie.
Epilepsie is de meest voorkomende neurologische ziekte en wordt gekenmerkt door herhaalde en niet-uitgelokte epileptische aanvallen. De incidentie van epileptische aanvallen is het grootste in de eerste levensjaren. Patiënten met epilepsie zijn voorbeschikt om een dysfunctie van het autonoom zenuwstelsel te ontwikkelen. De acute dysfuncties zijn gelinkt met ictale epileptische activiteit op het EEG en kunnen gemeten worden dmv hartritme ofademhalingsfrequentie. De chronische dysfuncties verschijnenop termijn en kunnen we inschatten aan de hand van hartritmevariabiliteit (HRV). Het hart wordt bezenuwd door een ortho- en een parasympathische tak van het autonoom zenuwstelsel. Debalans van de invloed van deze 2 zenuwtakken op de cardiale pacemaker bepaalt de hartritmevariabiliteit.
Om het autonoom zenuwstelsel te bestuderen bij kinderen met epilepsie maken we gebruik van langdurige multimodale metingen waarbij naast EEG ook ECG en ademhaling geregistreerd worden.
Acute veranderingen in hartritme of ademhaling zijngelinkt aan epileptische aanvallen. In onze studie over peri-ictale hartritmestoornissen bij kinderen met epilepsie konden we aantonen dat het hartritme verandert bij focale aanvallen vanuit de frontaalkwab of temporaalkwab. Aanvalsdetectie op basis van pre-ictale hartritmeveranderingen is mogelijk in 70% van de focale aanvallen, maar we moeten rekening houden met een erg lage sensitiviteit. Hettijdsverloop tussen de veranderingen in hartritme en het begin van de ictale EEG activiteit was veel korter in vergelijking met studies bij volwassenen. Deze bevindingen zijn van belang bij het ontwikkelen van aanvalsdetectie systemen en closed loop systemen. In kinderepilepsie is de identificatie van deze autonome stoornissen mogelijk bij focale aanvallen maar het tijdsverloop maakt dat de tijd die er is om te handelen erg kort is.
Patiënten met langdurige of refractaireepilepsie zijn voorbeschikt tot chronische dysfunctie van het autonoom zenuwstelsel. Vanuit onze studies hebben we kunnen aantonen dat zowel het hart als het respiratoir systeem betrokken zijn in de autonome dysfunctie bij kinderepilepsie. We hebben HRV gebruikt omchronische autonome dysfunctie op te sporen bij kinderen met epilepsie. In contrast met voorgaande studies hebben we ook de normale circadiane variaties van HRV in rekening gebracht. Bij kinderen met refractaire epilepsie was HRV onderdrukt, met een opvallend afgenomen bijdrage van de vagale tonus gedurende diepe slaap. Ook de normale modulatie van de autonome functie is afwezig in deze patiëntenpopulatie maar lijkt wat verbeterd na behandeling met een vagusstimulator. Dezelfde afname in vagale tonus konden we aantonen bij kinderen met een West syndroom na een veel korter ziekteverloop in vergelijking met de volwassen populatie. De reductie in vagale activiteit gedurende diepe slaap werd hier al gevonden na 3 jaar. Er is toegenomen evidentie voor de associatie tussen HRV en morbiditeit en mortaliteit bij patienten met epilepsie. Herkenning van deze chronische veranderingen is van belang omdat we vermoeden dat deze abnormale bevindingen een belangrijke rol spelen in plotse dood bij epilepsiepatiënten (SUDEP).
De ademhaling wordt al beïnvloed van bij de start van het epilepsiesyndroom bij patiënten met West syndroom. Ademhaling verloopt trager en onregelmatiger, wat een hoger risico op apnees suggereert. Deze verstoringen zijn aanwezig tussen de typische aanvallen door maar in aanwezigheid van continue epileptische pieken. Of deze bevindingen voorbeschikkend zijn voor SUDEP bijdeze patientenpopulatie blijft voorlopig onduidelijk.
Ictale bradypnee is aanwezig bij temporaalkwab aanvallen. Hetzelfde fenomeen werd eerder al beschreven bij volwassenen met temporaalkwabepilepsie. Absences vertonen geen uniform ademhalingspatroon bij aanvallen, vermoedelijk door de korte duur van de aanval zelf. Interictaal is het ademhalingspatroon verstoord bij patiënten met absence epilepsie maar niet bij temporaalkwabepilepsie. Deze bevindingenkonden niet verklaard worden door interictale epileptische pieken aangezien beide cohortes zeer weinig interictale epileptische pieken vertoonden. De bevindingen zijn meest waarschijnlijk veroorzaakt doorbetrokkenheid van het thalamocorticale netwerk in het epileptogenetischproces.
Het tweede deel van dit project heeft als doel een eerste stap te ondernemen in de automatisatie en kwantificatie van het EEG in zieke pasgeborenen.
Bij preterme en terme pasgeborenen kan EEG gebruikt worden om hersenmaturatie in te schatten, epileptische activiteit op te sporen, behandeling op te volgen en informatie te geven overde prognose van de pasgeborene.
In een eerste deel van deze studie hebben we een burst-suppressie model in pasgeborenen met hypoxisch ischemische encephalopathie (HIE) gebruikt om een eerste stap te zetten in hetontwikkelen van automatische analyse van EEG. We hebben aangetoond dat een interburst interval automatisch kan gedetecteerd worden met hoge specificiteit in pasgeborenen met HIE en een verschillende graadvan discontinuiteit in het EEG achtergrondsbeeld. In het tweede deel van deze studie hebben we aangetoond dat kwantitatieve analyse van bursts in discontinue EEG patronen in pasgeborenen mogelijk is en het onderscheid kan maken tussen het pathologische burst-suppressie patroon in vroege infantiele encefalopathiën en het normale tracé alternant ingezonde pasgeborenen. Het definiëren en kwantificeren van deze parameters zal erg nuttig zijn bij de ontwikkeling van bed-side automatische analyse van EEG bij pasgeborenen in de toekomst.
Samenvatting
EEG registreert de elektrische activiteit in de hersenen die ontstaat vanuit de piramidale cellen. Deze zenuwcellen vormen grote neurale netwerken in de hersenen. EEG zorgt voor een continue evaluatie van de hersenfunctie en kent 3 grote toepassingen in het domein van de neurologie. EEG kan gebruikt worden om epileptische activiteit op te sporen bij patiënten met epilepsie. Het kan het herstel van de hersenfunctie evalueren na een herseninsult. Bij premature en a terme pasgeborenen kan EEG belangrijke informatie geven over de maturatie van de hersenen. Interpretatie van het EEG is afhankelijk van retrospectieve visuele analyse van de EEG signalen door een neurofysioloog.
Door andere fysiologische signalen te registreren zoals hartritme en ademhaling samen met het EEG kunnen we meer leren over de functionaliteit van het centraal autonoom zenuwstelsel bij patiënten met epilepsie. Door het ontwikkelen van meer geavanceerde algoritmes kan een EEG signaal automatisch geanalyseerd worden en kunnen de gegevens meer kwantitatief worden weergegeven. Met deze technieken kunnen we EEG analyse standardiseren en evaluatie van continue EEG monitoring gemakkelijker maken.
Het eerste deel van dit project heeft als doel het centraal autonoom zenuwstelsel te bestuderen bijkinderen met epilepsie.
Epilepsie is de meest voorkomende neurologische ziekte en wordt gekenmerkt door herhaalde en niet-uitgelokte epileptische aanvallen. De incidentie van epileptische aanvallen is het grootste in de eerste levensjaren. Patiënten met epilepsie zijn voorbeschikt om een dysfunctie van het autonoom zenuwstelsel te ontwikkelen. De acute dysfuncties zijn gelinkt met ictale epileptische activiteit op het EEG en kunnen gemeten worden dmv hartritme ofademhalingsfrequentie. De chronische dysfuncties verschijnenop termijn en kunnen we inschatten aan de hand van hartritmevariabiliteit (HRV). Het hart wordt bezenuwd door een ortho- en een parasympathische tak van het autonoom zenuwstelsel. Debalans van de invloed van deze 2 zenuwtakken op de cardiale pacemaker bepaalt de hartritmevariabiliteit.
Om het autonoom zenuwstelsel te bestuderen bij kinderen met epilepsie maken we gebruik van langdurige multimodale metingen waarbij naast EEG ook ECG en ademhaling geregistreerd worden.
Acute veranderingen in hartritme of ademhaling zijngelinkt aan epileptische aanvallen. In onze studie over peri-ictale hartritmestoornissen bij kinderen met epilepsie konden we aantonen dat het hartritme verandert bij focale aanvallen vanuit de frontaalkwab of temporaalkwab. Aanvalsdetectie op basis van pre-ictale hartritmeveranderingen is mogelijk in 70% van de focale aanvallen, maar we moeten rekening houden met een erg lage sensitiviteit. Hettijdsverloop tussen de veranderingen in hartritme en het begin van de ictale EEG activiteit was veel korter in vergelijking met studies bij volwassenen. Deze bevindingen zijn van belang bij het ontwikkelen van aanvalsdetectie systemen en closed loop systemen. In kinderepilepsie is de identificatie van deze autonome stoornissen mogelijk bij focale aanvallen maar het tijdsverloop maakt dat de tijd die er is om te handelen erg kort is.
Patiënten met langdurige of refractaireepilepsie zijn voorbeschikt tot chronische dysfunctie van het autonoom zenuwstelsel. Vanuit onze studies hebben we kunnen aantonen dat zowel het hart als het respiratoir systeem betrokken zijn in de autonome dysfunctie bij kinderepilepsie. We hebben HRV gebruikt omchronische autonome dysfunctie op te sporen bij kinderen met epilepsie. In contrast met voorgaande studies hebben we ook de normale circadiane variaties van HRV in rekening gebracht. Bij kinderen met refractaire epilepsie was HRV onderdrukt, met een opvallend afgenomen bijdrage van de vagale tonus gedurende diepe slaap. Ook de normale modulatie van de autonome functie is afwezig in deze patiëntenpopulatie maar lijkt wat verbeterd na behandeling met een vagusstimulator. Dezelfde afname in vagale tonus konden we aantonen bij kinderen met een West syndroom na een veel korter ziekteverloop in vergelijking met de volwassen populatie. De reductie in vagale activiteit gedurende diepe slaap werd hier al gevonden na 3 jaar. Er is toegenomen evidentie voor de associatie tussen HRV en morbiditeit en mortaliteit bij patienten met epilepsie. Herkenning van deze chronische veranderingen is van belang omdat we vermoeden dat deze abnormale bevindingen een belangrijke rol spelen in plotse dood bij epilepsiepatiënten (SUDEP).
De ademhaling wordt al beïnvloed van bij de start van het epilepsiesyndroom bij patiënten met West syndroom. Ademhaling verloopt trager en onregelmatiger, wat een hoger risico op apnees suggereert. Deze verstoringen zijn aanwezig tussen de typische aanvallen door maar in aanwezigheid van continue epileptische pieken. Of deze bevindingen voorbeschikkend zijn voor SUDEP bijdeze patientenpopulatie blijft voorlopig onduidelijk.
Ictale bradypnee is aanwezig bij temporaalkwab aanvallen. Hetzelfde fenomeen werd eerder al beschreven bij volwassenen met temporaalkwabepilepsie. Absences vertonen geen uniform ademhalingspatroon bij aanvallen, vermoedelijk door de korte duur van de aanval zelf. Interictaal is het ademhalingspatroon verstoord bij patiënten met absence epilepsie maar niet bij temporaalkwabepilepsie. Deze bevindingenkonden niet verklaard worden door interictale epileptische pieken aangezien beide cohortes zeer weinig interictale epileptische pieken vertoonden. De bevindingen zijn meest waarschijnlijk veroorzaakt doorbetrokkenheid van het thalamocorticale netwerk in het epileptogenetischproces.
Het tweede deel van dit project heeft als doel een eerste stap te ondernemen in de automatisatie en kwantificatie van het EEG in zieke pasgeborenen.
Bij preterme en terme pasgeborenen kan EEG gebruikt worden om hersenmaturatie in te schatten, epileptische activiteit op te sporen, behandeling op te volgen en informatie te geven overde prognose van de pasgeborene.
In een eerste deel van deze studie hebben we een burst-suppressie model in pasgeborenen met hypoxisch ischemische encephalopathie (HIE) gebruikt om een eerste stap te zetten in hetontwikkelen van automatische analyse van EEG. We hebben aangetoond dat een interburst interval automatisch kan gedetecteerd worden met hoge specificiteit in pasgeborenen met HIE en een verschillende graadvan discontinuiteit in het EEG achtergrondsbeeld. In het tweede deel van deze studie hebben we aangetoond dat kwantitatieve analyse van bursts in discontinue EEG patronen in pasgeborenen mogelijk is en het onderscheid kan maken tussen het pathologische burst-suppressie patroon in vroege infantiele encefalopathiën en het normale tracé alternant ingezonde pasgeborenen. Het definiëren en kwantificeren van deze parameters zal erg nuttig zijn bij de ontwikkeling van bed-side automatische analyse van EEG bij pasgeborenen in de toekomst.
Datum:1 mrt 2009 → 16 okt 2013
Trefwoorden:EEG, seizure detection system, autonomic system, epilepsy
Disciplines:Neurowetenschappen, Biologische en fysiologische psychologie, Cognitieve wetenschappen en intelligente systemen, Ontwikkelingspsychologie en veroudering
Project type:PhD project