Fetální EEG - Fetal EEG

Fetální EEG
Magnetoencephalography.svg
Skupina aktivních neuronů vytváří proudy, které lze pomocí EEG zaznamenávat na povrchu pokožky hlavy.
Synonymaprenatální EEG

Fetální elektroencefalografie, také známý jako prenatální EEG zahrnuje jakékoli zaznamenávání elektrických výkyvů vznikajících z mozku plodu. Lékaři a vědci používají EEG detekovat a charakterizovat mozkovou aktivitu, jako jsou stavy spánku, potenciální záchvaty nebo úrovně kómatu. EEG zachycuje elektrickou aktivitu v blízkosti záznamových elektrod. Většina nervové elektrické aktivity pochází z toku proudu z těl buněk pyramidové neurony jejich apikální dendrity, které se staly depolarizovaný podle excitační vstupy od ostatních neurony. Vědci se snaží zaznamenat co nejpřesnější signály a minimalizovat vzdálenost mezi záznamovou elektrodou a neurální aktivitou, kterou chtějí detekovat. Vzhledem k obtížnosti připojení elektrod k a plod uvnitř dělohy používají lékaři a vědci různé techniky k zaznamenávání mozkové aktivity plodu.

Tři nejběžnější techniky pro záznam elektrické mozkové aktivity před narozením zahrnují:

  • Připevňování elektrod přímo na pokožku plodu během chirurgické odstranění plodu
  • Připevnění elektrod na mateřské břicho nebo děložní čípek pro záznam aktivity plodu ve třetím trimestru
  • Připojení elektrod k pokožce hlavy dítěte během porodu a porodu.

Záznam nejmladšího plodu byl proveden mezi 43. a 45. dnem těhotenství a odhalil některé EEG rysy pozorované u novorozenců.[1]

Dějiny

V roce 1942 Dr. Lindsley zaznamenal první elektrickou aktivitu z mozku nenarozeného dítěte, když si všiml, že elektrický záznam z podbřišku jeho těhotné manželky připomíná elektrické záznamy z vlasové pokožky novorozence.[2] V roce 1955 Bernstine, Borkowski a Price zkoumali a popisovali 32 fetálních EEG zaznamenaných z břicha a děložního čípku matky během porodu.[3] Vzhledem k tomu, že vědci nemohli připojit elektrody k pokožce hlavy plodu, bylo obtížné získat kontinuální záznamy. S vynálezem přísavkových elektrod mohli lékaři během porodu a porodu získat nepřetržité záznamy ze stejného místa v mozku. V letech 1955-1976 provádělo mnoho vědeckých skupin záznamy EEG z elektrod umístěných na mateřském břiše nebo umístěných na děložním čípku pomocí zrcadlo a techniky se stále zlepšovaly.[4]

V 80. letech funkční MRI nebo magnetoencefalografie se stal primárním výzkumným nástrojem pro prenatální studium vývoje lidského mozku; fetální EEG však převládal v klinických podmínkách pro určování spánkových stavů u nenarozených nebo fetálních potíží.[5][6][7][8]

Fetální EEG vzory

Zdraví novorozenci vykazují dva vzorce elektrické aktivity popsané jako „diskontinuální“ a „stopová alternativní“ aktivita. „Přerušovaná“ elektrická aktivita popisuje prudké výbuchy elektrické aktivity následované nízkofrekvenčními vlnami; „stopová alternativa“ elektrická aktivita popisuje ostré záblesky následované krátkými intervaly vysoké amplitudy.[4] Trasovací alternativní aktivita byla korelována s klidným spánkem.[8] Ve třetím trimestru normálně se vyvíjející plody vykazují diskontinuální a stopové alternativní vzorce podobné těm, které se měří od normálních novorozenců.[9] Je zajímavé, že jak předčasně narozené děti postupují dovnitř gestační věk, tím je pravděpodobnější, že budou zobrazovat nízkofrekvenční vlny a sledovat alternativní aktivitu; diskontinuita se stává vzácnější, čím starší je předčasně narozené dítě.[10]

Techniky

Záznamy z chirurgického ukončení těhotenství

V letech 1955 až 1961 Winslow Borkowski a Richard Bernstine, lékaři z Jefferson Medical College Hospital, dočasně uchovali drobné nenarozené plody odebrané během mimoděložních těhotenství a zaznamenané z jejich mozků. Tým použil jehlové elektrody k záznamu mozkové aktivity ve vzdálenosti 3 milimetrů a 1 centimetr pod povrchem mozku.[1] Tyto elektrody pronikly do lebeční tkáně, což řeší problém elektrického rušení z okolních svalů.

Nejmladší plod, který Borkowski a Bernstine studovali, byl mezi 43 a 45 dny po početí - jen 16 mm dlouhý. Po 45 dnech po početí je mozek ohnutý dopředu a je téměř stejně velký jako celé tělo plodu, což umožňuje tyto hluboké záznamy.[1] Elektrické signály plodu staré 45 dnů připomínaly „diskontinuální“ vzorce pozorované u zdravých novorozenců, předčasně narozených dětí a plodů v posledních trimestr těhotenství.[11] Lékaři také pozorovali vzorce, které se podobaly „spánková vřetena „U dospělých.[1] Vědci pokračovali v nahrávání, dokud důsledně nepozorovali vzorce mozková smrt, protože plody nemohly přežít mimo dělohu.[11]

Záznamy z mateřského břicha

Vědci se snaží zaznamenat nejpřesnější mozkové signály, aby minimalizovali vzdálenost mezi záznamovou elektrodou a plodem kůra pomocí ultrazvuku, aby se elektrody na mateřském břiše dostaly co nejblíže k hlavě plodu. Původní fetální EEG pocházely ze záznamů přes mateřské břicho.[1][2] Elektrická aktivita ze srdce matky, břišních a děložních svalů však vytváří artefakty v záznamu EEG plodu. Artefakt je elektrická aktivita detekovaná EEG, která přichází jako zdroj, který vědec nechce měřit. Svaly vytvářejí elektrickou aktivitu v rozsahu 20–100 Hz,[12] a stěna dělohy vytváří aktivitu s pomalými vlnami a aktivitu s rychlými vlnami souvisejícími s nitroděložním tlakem.[13] Navíc mateřský tep dominuje záznamům v každé elektrodě a musí být filtrován pomocí počítačových algoritmů.[6]

Záznamy z mateřského břicha nebo děložního čípku obsahují méně než 5 cm tkáně mezi mateřskou kůží a plodem kůra. Typická lidská pomalá vlna má amplitudu 100-500 mV,[14] ale síla napětí klesá s druhou mocninou vzdálenosti mezi nervovou aktivitou a záznamovou elektrodou. I při moderních technikách mají vědci stále potíže s detekcí mozkové aktivity zaznamenané mimo dělohu.[6]

Záznamy z pokožky hlavy během porodu

Lékaři mohou bezpečně zaznamenávat EEG z plodu bez rušení srdečního rytmu matky a svalů dělohy připojením elektrod přísavek k pokožce hlavy nenarozených během porodu. Tyto elektrody jsou drženy na místě pomocí sání a lze je aplikovat, jakmile se matčině amniotické membrány zlomí a její děložní čípek je rozšířen na 3 cm.[7] Výhodou přísavkových elektrod je, že poskytují kontinuální záznamy ze stejného místa mozku plodu, na rozdíl od elektrod na břiše matky.

Jak před, tak během porodu lze u fetálního EEG pozorovat stopové alternativní vzorce.[7] Trasovací alternativní vzorec byl korelován s klidným spánkem u novorozenců.[8] Během aktivního spánku REM vykazují EEG nahrávky plodu většinou rychlou aktivitu s nízkým napětím. Během klidného spánku bez REM vykazují EEG nahrávky plodu většinou pomalou aktivitu vysokého napětí. Úžasně plod tráví většinu času svého porodu a porodu spí.[8]

Reference

  1. ^ A b C d E Borkowski, Winslow J .; Bernstine, Richard L. (1955-05-01). „Elektroencefalografie plodu“. Neurologie. 5 (5): 362–5. doi:10.1212 / WNL.5.5.362. ISSN  0028-3878. PMID  14370391.
  2. ^ A b Lindsley, Donald B. (1942). "Srdeční a mozkový potenciál lidských plodů v děloze". American Journal of Psychology. 55 (3): 412–416. doi:10.2307/1417473. JSTOR  1417473.
  3. ^ Bernstine, Richard L .; Borkowski, Winslow J .; Price, A.H. (1955). "Prenatální fetální elektroencefalografie". American Journal of Obstetrics and Gynecology. 70 (3): 623–630. doi:10.1016/0002-9378(55)90357-4. ISSN  0002-9378. PMID  13238507.
  4. ^ A b Anderson, Amy L .; Thomason, Moriah E. (2013). "Funkční plasticita před kolébkou: Přehled neurálního funkčního zobrazování u lidského plodu". Neurovědy a biobehaviorální recenze. 37 (9): 2220–2232. doi:10.1016 / j.neubiorev.2013.03.013. ISSN  0149-7634. PMID  23542738. S2CID  45733681.
  5. ^ Abtahi, Farhad (01.06.2011). Proveditelnost záznamu EEG plodu (Teze).
  6. ^ A b C Qureshi, Adnan I .; Miran, Muhammad Shah; Li, Peking; Jiang, Meijing (2016). „Ultrazvukem vedená fetální elektroencefalografie druhého trimestru u dvou těhotných dobrovolnic: Technická poznámka“. Časopis vaskulární a intervenční neurologie. 9 (1): 60–65. ISSN  1941-5893. PMC  4925756. PMID  27403226.
  7. ^ A b C Rosen, M. G .; Scibetta, J. J .; Hochberg, C. J. (1970). „Lidský fetální elektroencefalogram. 3. Změny vzorců v přítomnosti změn srdeční frekvence plodu a po použití mateřských léků“. porodnictví a gynekologie. 36 (1): 132–140. ISSN  0029-7844. PMID  5422079.
  8. ^ A b C d Thaler, Izrael; Boldes, Raphael; Timor-Tritsch, Ilan (2000). „Spektrální analýza plodu EEG v reálném čase: nový přístup k monitorování spánkových stavů a ​​stavu plodu během porodu“. Pediatrický výzkum. 48 (3): 340–345. doi:10.1203/00006450-200009000-00013. ISSN  0031-3998. PMID  10960500.
  9. ^ Sokol, R.J .; Rosen, M.G. (1974). „Fetální elektroencefalogram“. Kliniky v porodnictví a gynekologii. 1 (1): 123–138. PMID  4471493.
  10. ^ André, M .; Lamblin, M.-D .; d’Allest, A.M .; Curzi-Dascalova, L .; Moussalli-Salefranque, F .; Nguyen Tich, S .; Vecchierini-Blineau, M.-F .; Wallois, F .; Walls-Esquivel, E. (2010). „Elektroencefalografie u předčasně narozených a donosených dětí. Vývojové rysy a glosář“. Neurophysiologie Clinique / Klinická neurofyziologie. 40 (2): 59–124. doi:10.1016 / j.neucli.2010.02.002. ISSN  0987-7053. PMID  20510792. S2CID  207097630.
  11. ^ A b Bernstine, Richard Lee (1961). Fetální elektrokardiografie a elektroencefalografie. Thomas. str. 63–69.
  12. ^ Urigüen, Jose Antonio; Garcia-Zapirain, Begoña (02.04.2015). „Odstranění artefaktu EEG - stav techniky a pokyny“. Journal of Neural Engineering. 12 (3): 031001. Bibcode:2015JNEng..12c1001U. doi:10.1088/1741-2560/12/3/031001. ISSN  1741-2560. PMID  25834104.
  13. ^ Devedeux, Dominique; Marque, Catherine; Mansour, Souheil; Germain, Guy; Duchêne, Jacques (1993). „Děložní elektromyografie: kritický přehled“. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 169 (6): 1636–1653. doi:10.1016 / 0002-9378 (93) 90456-s. ISSN  0002-9378. PMID  8267082.
  14. ^ Campbell, Ian G. (2009). „Záznam a analýza EEG pro výzkum spánku“. Současné protokoly v neurovědě. 49 (1): 10.2.1–10.2.19. doi:10.1002 / 0471142301.ns1002s49. ISSN  1934-8584. PMC  2824445. PMID  19802813.