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NICU・小児科向け 脳波測定の新トレンド aEEGとは何か

掲載:2009年8月 / 文責:クリティカル・ケア部

aEEG脳波トレンドとは何か

2009年7月13日(月)日本周産期・新生児医学会学術集会(名古屋)で、ランチョンセミナー「Amplitude integrated EEG monitoring in Neonatal Intensive Care-Current State of the Art」が開催されました。

既に先進国における新生児の脳波モニタリングaEEGによる測定が一般的に行われている中、日本にも脳波のモニタリングが進んできております。その中で今回セミナーが開催されました。250名収容の会場には、300名を超える参加者が集まり、聴講されました。

座長は、側島久典先生(埼玉医科大学総合医療センター 総合周産期母子医療センター新生児科教授)。
講演者は、aEEG研究において世界で最も著名な研究者Lena Hellstrom-Westas,MD,PhDによる発表でした。

この講演内容を基に、「aEEGとは何か」をご紹介いたします。


westas

『Amplitude integrated EEG monitoring in Neonatal Intensive Care-Current State of the Art 』冒頭より

今回、ご招待をいただき大変名誉なことであり、側島先生に感謝申し上げます。これまで4度、日本に来ましたが本当に素晴らしい国だと思います。

日本ではこれまで長く大変進んだモニタリングが行われており、特に未熟児のEEGについての見識は大変深いと認識しています。今回は角度を少し変え、脳のトレンドをモニタする「aEEG」の現状をご紹介いたします。

「aEEG」の現在の状況を説明するということは大変難しいことです。なぜなら、この領域が発展を続けているからです。aEEGは、全く新しい手法というわけではありません。

Westas教授 (NICU, Uppsala Uni. Sweden)

aEEGとは何か

1960年代、Douglas MaynardとPamela PriorによりaEEGを記録できる当時は脳機能モニタと呼ばれた機械がロンドンで製作されました。この脳機モニタにはディスプレイはなく、感熱紙にaEEGが記録されるというものでした。

紙への記録速度は1時間で6-30㎝でした。rawEEGは表示される事はなく、インピーダンスは連続的にモニタされていました。aEEGは、これを最初に様々な発展を遂げていきています。

脳波トレンドaEEGが記録できるモニタ

ここではaEEGのコンセプト及びEEGとの違いを簡単にお示しします。
従来のEEGでは、赤ちゃんについての多くの情報をえられます。背景脳波活動、非対称性因(Asymmetries)、脳半球間の同期生、PRSW(中心部陽性鋭波)、てんかん発作パターンなどです。

aEEGでは大きな情報フィルターはありません。情報フィルターを通すことで、非常に単純化された背景脳波活動が示されます。

てんかん発作(Seizurures)、背景脳波パターンの変化、睡眠覚醒周期(SWC)といったものを見る事ができます。これらは、NICUのスタッフにとって有益な情報です。aEEGはパターン認識に基づいて、読み取ることを学びます。Full EEGを見ることはありません。

この方法の大変優れているところは、数時間にわたり、また、しばしば数日にわたり、患者さんの妨げにならず記録できるのことです。最近のaEEGでは、チャンネル数は減り、デジタルでデータを保存し、後で記録を分析することが可能です。

-- EEGとaEEGのアルゴリズム --

EEGaEEGのアルゴリズム

-- NICUでのaEEGの広がり --

NICUでaEEGがどのくらい使用されているかはっきりとはわかっていません。あくまでも推定値ですが、お示しします。

Australia, Denmark, New Zealand, Sweden, The Netherlands:   > 70-80 %
Finland, France, Japan, USA:  < 30-50%

オーストラリア、デンマーク、ニュージランド、スウェーデン、オランダでは70-80%でaEEGを使用しています。フィンランド、フランス、日本、アメリカでは30-50%の使用状況でしょうか。先進国、西欧諸国について、aEEGが全く使用されていないということはないでしょう。そして、現在の使用状況はどんどん増えています。

我々がaEEGの使用状況について知り得る情報としては、唯一2007年に発表された論文がありますのでご紹介します。

小児の脳波モニタリングについての調査

aEEGを脳波モニタリング調査

オ-ストラリアとニュージーランドの新生児専門家による調査結果です。新生児仮死正規産児を評価するために何を使用するかについて質問したものです。殆どのNICUで超音波診断とMRIが使われていたました。EEGは非常に多く使われ、aEEGは62%という結果でした。誰がaEEGを見るかという調査では、大多数が新生児専門家科医という結果でした。これについては議論の余地があると考えています。全ての記録を新生児専門医だけで見るのではなく、 神経生理学者、小児神経医も必要ではないではないでしょうか。

aEEGはシンプルなシステムですが、てんかん発作を見つけようとする場合、難しいことがあるからです。専門医のコラボレーションが新生児にとって良いことにつながると思います。

aEEGがNICUで使用状況の調査結果

-- NICUで継続的にaEEGを使う理由 --

NICUで継続的にaEEGを使う理由は脳損傷を受けた患児が多いということです。神経学的な徴候は非常に繊細で判りづらく、新生児のてんかん発作の大多数は潜在性であります。脳機能の異常を早期に発見することで処置、及びその結果の改善を私たちは期待しています。

・神経学的な症候は非常にわかりづらい
・殆どの新生児てんかん発作は潜在性
・脳機能障害を早期に発見することで、処置及び予後の改善が期待できる。

研究においてaEEGを使う特別な理由に、使用が簡易であり、臨床的に有益な情報が得られることがあげられます。またベットサイドでNCUのスタッフが解釈できることも理由のひとつです。

・使いやすい、臨床的に有益な情報を提供
・NICUスタッフによるベッドサイドでの解釈

-- aEEGの作動機序 --

それでは、aEEGの古くからの作動スキームについて、デジタル化されaEEGできるまでを簡単にご説明します。

aEEG脳波トレンドのスキーム

① Assymetric filter :EEGの3Hz以下、50Hz以上のEEG activityが排除されます。

② Semilogarithmic amplitude compression :振幅の感度を上げるため、スケールを変更します。

③ Peak rectifying + smoothing :-のピークを0地点+方向へ修正し平滑化する。

④ Impedance detector + overload detector :aEEGと並行して計測するインピーダンス

assymetric

① Assymetric filter :非対称フィルタがEEGの3Hz以下、50Hz以上のEEGactivityを除きピークをカットします。

assymetric

Semilogarithmic

② Semilogarithmic amplitude compression :semilogarithmicスケールによって低振幅域を見やすくしますこれにより低振幅域actirityの感度が向上します。

Semilogaritmic amplitude scale

peak

③ Peak rectifying + smoothing :
rectifying(整流)によってトレースを全て上側に表示します。
smoothing(平準化)によってトレースを滑らかにしピークをなくします。

peaktopeark

最後に、時間の圧縮を行い、aEEGが生成します。

aEEG圧縮生成

では、実際の画面で確認してみましょう。

aEEG/EEG画面

比較的健康な早熟児の正常な周波ですが、4時間のaEEG(上側)と、34秒のrawEEG(下側)が表示されています。aEEG表示に一定のリズムが見て取れます。おそろく睡眠覚醒周期でしょう。スムーズなパターンは健康な赤ちゃんであれことを表しています。ここでは本当に睡眠中であるか否かについては断言できませんが、rawEEGからの矢印で指し示すポイントが生成されたaEEGにあたります。上限がバーストを示し、下限がIBIを示しています。

このaEEGはとてもcrudeであり、この速度では個々のバーストをカウントすることはできません。
しかし、私が日常の臨床で使っているもののひとつでありまして、早熟児においてスムーズなパターンが見られるならば、たとえバーストがカウントできなくとも、私たちにとって大変好ましい状況です。aEEG波たとえcludeであっても、非常に多くの情報を提供してくれます。

脳波トレンドaEEG搭載ニコレーワン画面

下記より、実際のaEEG波形を見ていきたいと思います。

2009年7月13日(月)日本周産期・新生児医医学会学術集会 ランチョンセミナー
「Amplitude integrated EEG monitoring in Neonatal Intensive Care-Current State of the Art」の内容からWestas教授 (NICU, Uppsala Uni. Sweden)によるaEEGのトレンド解説をご紹介します。

  1. Normal aEEG
  2. Mean interburst interval (IBI) and %CA in extremely immature infants
  3. aEEG in extremely immature infants
  4. Increasing EEG activity during the first days of life
  5. aEEG/CFM Scoring System
  6. aEEG seizure patterns:evolution of aEEG/EEG during a 10-min seizure
  7. Subclinical status epilepticus in a severely asphyxiatyed term infant
  8. Four subclinical seizures in a term infant with Zellweger disease
  9. Amplitude - integrated (aEEG) and EEG-monitoring in the NICU
  10. EEG and timing of brain injury
  11. Early prediction of outcome after birth asphyxia in full term infants
  12. Increased specificity when aEEG is combined with a clinical evaluation
  13. Sleep-wake cycling - time of onset and outcome in asphyxiated infants
  14. Original Article
  15. Summary of aEEG of results in term infants with HIE
  16. ’Selective Head Cooling’ after birth asphyxia
  17. al Naqeeb/Azzopardi classification/ Toet/Hellström-Westas classification
  18. ”Pattern” (BS) and ”Amplitude” (LV) criteria are equally good for prediction of (poor) outcome
  19. Risks with amplitude criteria
  20. aEEG background classification: Amplitude versus Pattern – summary.
  21. Effects from cooling on aEEG/EEG?
  22. Hypothermia - effect on aEEG
  23. Article
  24. aEEG in preterm infants with intra-ventricular hemorrhage (IVH)
  25. MaxB/h and outcome in 64 preterm infants with IVH 3-4
  26. Averaged IBI (6-72 h) and outcome at 2 years (n=16, gest.age 25 w (24-28)
  27. Most neonatal seizures are subclinical = diagnosis requires aEEG/EEG
  28. Clinical diagnosis of seizures is  not reliable
  29. Seizure detection – how does the aEEG compare with EEG?
  30. A single-channel EEG/aEEG underestimates the number and duration of seizures
  31. Preterm infant with meningitis and status epilepticus – seizures not detected by neonatal staff
  32. Term infant with intracranial hemorrhage
  33. Seizure detection software
  34. Article
  35. Conclusion: Diagnosis of seizures and aEEG
  36. High-frequency oscillation ventilation and seizures
  37. Pneumothorax and diazepam – similar appearance in aEEG
  38. Increased IBI after care procedure
  39. Article
  40. Conclusion: aEEG in the NICU
  41. Recommendations for clinical aEEG/EEG-monitoring
  42. Acknowledgements
  43. DVDプレゼント

【aEEG参考文献】

新生児におけるaEEGに関する様々な論文発表

• Method applicable in neonates (Viniker et al 1984)  

• Cerebral recovery after asphyxia (Bjerre et al 1983, Archbald et al 1984)

• Detection of clinically silent seizures (Hellström-Westas et al 1985 and 1995, Toet et al 2002 and 2005)

• Normal CFM/aEEG (Verma et al 1984, Thornberg&Thiringer 1990, Kuhle et al 1999 Burdjalov et al 2003, Olischar et al 2004, West et al 2006)

• IVH in preterm infants (Greisen et al 1987, H-Westas et al 1991 and 2001)
• Prediction of outcome (Thornberg et al 1994, Hellström-Westas et al 1995, Eken et al 1995, Toet et al 1999, al Naqeeb et al 1999, Shalak et al 2003, Ter Horst et al 2004, Osredkar et al 2005, van Rooij et al 2005)

• Magnesium sulphate, midazolam, NSE, incubator covers, posthemorrhagic ventricular dilatation, ECMO, MRI…

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