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EEG e DSA em monitorização de profundidade anestésica no Neuro-IOM.NET

Atualizado: 3 de fev.

Na monitorização neurofisiológica de cirurgias cardiovasculares com alto risco de eventos de hipoperfusão cerebral, e também na estimativa da profundidade anestésica, recursos para análise de EEG, como a representação do espectro no padrão DSA (density of the spectral array), são valiosos para facilitar a interpretação e aumentar a sensibilidade da técnica.


Com esse objetivo, implementamos uma série de novos recursos da nova janela de EEG processado do Neuro-IOM.NET. Convidamos os colegas a atualizarem o seu software gratuitamente e aqui listamos um pouco do conteúdo que aprendemos sobre o EEG na monitorização de profundidade anestésica durante esse desenvolvimento.


Nova janela de DSA e EEG no Neuro-IOM.Net

Podemos representar a distribuição de potência das frequências de uma época de EEG em uma única linha codificando as potências em uma paleta de cores. Dessa maneira, uma sequência de linhas permite facilmente identificar mudanças na estrutura de frequências do EEG.


Esse gráfico, chamado DSA (density spectral array) dá uma visão tridimensional do EEG: tempo x frequência x potência. O eixo x é a frequência, y o tempo e a terceira dimensão é representada na cor e corresponde à potência.


Embora cada agente anestésico induza mudanças distintas nos ritmos cerebrais, alguns aspectos comuns podem ser usados para estimar a profundidade anestésica obtida com diferentes agentes.


Em derivações frontais, o propofol, em doses anestésicas, induz ritmos principalmente nas faixas delta e alfa, que aparecem como duas "faixas" no gráfico DSA. A dexmedetomidina induz as mesmas duas bandas de frequência, porém os "fusos" frontais na faixa alfa e sigma (8 a 14Hz) são mais breves, o que aparece como menor potência no DSA.


Com agentes inalatórios também são induzidas frequências na faixa theta e toda banda inferior do gráfico DSA fica em valores altos (tons vermelhos).


A Quetamina induz também frequências nas faixas beta alta (20Hz) e gama (32Hz). Quando combinada a propofol, desloca a banda da faixa alta para frequências mais altas. Um excelente apresentação sobre os padrões de EEG induzidos por diferentes agentes anestésicos pode ser encontrada nesse link, no site da ICE-TAP.


DSA típico do propofol no Neuro-IOM.Net, com bandas em delta e alfa

Além da estrutura de frequências do EEG, que pode ser facilmente visualizada no DSA, um aspecto facilmente visível no EEG bruto ajuda a definir com mais precisão a profundidade anestésica: o acoplamento entre fases delta e amplitude de fusos na faixa alfa (8-12Hz) ou sigma (12-14Hz). Quando a anestesia é mais profunda, antes de surgirem períodos de surto-supressão, no pico de oscilações delta lenta (abaixo de 1Hz) se observam fusos alfa-sigma, como na imagem abaixo.


"Travelling peak" no DSA e "Peak Max" no EEG bruto

Um índice que quantifica esse acoplamento de fases é um dos que compõem o algoritmo proprietário para cálculo do BIS. O BIS também considera o índice beta (log da [potência 30-47Hz]/[potência 11-20Hz]) e o índice de surto-supressão (fração de EEG com menos de 5µV a cada 63 segundos). O BIS também exibe o SEF95 (calculado na banda 0.5Hz a 30Hz) e um índice de EMG com base em frequências de 70-110Hz. Bloqueio neuromuscular (Schuller 2015) ou ruído em altas frequências podem alterar o índice BIS.



EEG às 15:29, momentos antes do paciente entrar em surto supressão revelando acomplamento entre fases Delta e "Alfa-Sigma" (imagens do software Neuro-IOM.NET)

No vídeo mostro um exemplo de como o DSA e o SEF auxiliam na interpretação do EEG ao avaliar a profundidade anestésica.

Para que o DSA represente adequadamente todo espectro de frequências tanto em EEGs com alta como baixa amplitude, muitas vezes é importante ajustar os limites máximos e mínimos da escala, como mostro nesse vídeo.


Outra utilidade da DSA é na detecção de isquemia.


Embora a inspeção do traçado bruto de EEG seja o meio mais rápido de perceber alterações isquêmicas, pode ser difícil perceber alterações focais ou insidiosas particularmente quando se usa montagens mais completas, cobrindo tanto território de cerebral anterior como média. O critério habitual de isquemia é a atenuação de frequências alfa/beta ou aumento de atividade delta/theta.


As primeiras alterações funcionais, manifestadas como perda de frequências rápidas no EEG (8-14Hz), surgem quando o fluxo sanguíneo cerebral cai para a faixa de 25-35ml/100g/minuto. Com fluxo de 18 a 25ml/100g/min, ocorre aumento de frequências theta (4-7Hz). Entre 12 e 18ml/100g/min aumentam frequências delta (1-4Hz).


Vejam na figura abaixo como a representação do EEG em DSA facilita a visualização mesmo de uma isquemia breve e sutil como a produzida por uma bradicardia moderada que durou apenas 3 minutos.


Redução de potência Beta entre 21:11 e 21:13 durante evento de bradicardia moderada (de 85 para 50) após manipulação de tronco cerebral em cirurgia de Schwannoma vestibular (Imagens do software Neuro-IOM.NET em cirurgia de 24-10-23.)

A detecção rápida de disfunção, antes que o fluxo caia para a faixa que produz infarto (abaixo de 10-12ml/100gr/minuto), o que se manifesta como supressão do sinal de EEG, é essencial para a prevenção de dano permanente.


A interpretação do EEG não pode se limitar à janela de DSA. Para detecção de isquemia, o serviço do MGH recomenda inspeção do traçado de EEG com varredura lenta (1 minuto por tela) e com os seguintes parâmetros:


Slide de Mirela Simon em evento da ISIN Chicago (1-11-2022)

Na tela abaixo um exemplo de EEG com essa varredura junto de telas de DSA em um procedimento de endarterectomia.





Imagem de Foreman 2012 - Quantitative EEG for the detection of brain ischemia

Efeitos de função de janela ou smoothing sobre a reprodutibilidade, a relação sinal-ruído e a potência total do espectro da análise espectral (com display de CSA ou DSA) em épocas de 5 segundos


 

Atualização de Dezembro de 2023 na janela de DSA: SEF 50% + SEF 95% + Total Power(dBs) e navegação pelo histórico com valores numéricos.



 

Referências:

1. Lobo, Francisco A. et al. “Electroencephalogram Monitoring in Anesthesia Practice.” Current Anesthesiology Reports 11 (2021): 169 - 180.

2. 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, Merhar R, Brown EN. Electroencephalogram signatures of loss and recovery of consciousness from propofol. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Mar 19;110(12):E1142-51. doi: 10.1073/pnas.1221180110. Epub 2013 Mar 4. PMID: 23487781; PMCID: PMC3607036.

3. ICE-TAP: International Consortium for EEG Training of Anesthesia Practitioners

4. Aula online de Michael Avidan, da Washington University.

5. Aulas online de Daisy Zhou, da Washington University, sobre estudos com uso concomitante de BIS e SedLine para monitorização de profundidade anestésica.

6. Schneider G, Gelb AW, Schmeller B, Tschakert R, Kochs E. Detection of awareness in surgical patients with EEG-based indices--bispectral index and patient state index. Br J Anaesth. 2003 Sep;91(3):329-35. doi: 10.1093/bja/aeg188. PMID: 12925469.

Classificação errônea de inconsciência tanto por BIS (n=6) como PSI (n=9) entre 80 momentos de vigilância. Probabilidade de previsão correta do BIS em 0.68 e do PSI 0.69.

7. Schneider G, Schöniger S, Kochs E. Does bispectral analysis add anything but complexity? BIS sub-components may be superior to BIS for detection of awareness. Br J Anaesth. 2004 Oct;93(4):596-7; author reply 596-7. doi: 10.1093/bja/aeh612. PMID: 15361477.

Índice beta: razão logarítmica entre potência nas bandas [beta alta (30-47Hz)]/[frequências 11-20Hz].

8. Rampil IJ. A primer for EEG signal processing in anesthesia. Anesthesiology. 1998 Oct;89(4):980-1002. doi: 10.1097/00000542-199810000-00023. PMID: 9778016.

Explica o índice biespectral (coerência entre fase e amplitude de frequências)

9. Muhlhofer WG, Zak R, Kamal T, Rizvi B, Sands LP, Yuan M, Zhang X, Leung JM. Burst-suppression ratio underestimates absolute duration of electroencephalogram suppression compared with visual analysis of intraoperative electroencephalogram. Br J Anaesth. 2017 May 1;118(5):755-761. doi: 10.1093/bja/aex054. PMID: 28486575; PMCID: PMC6224027.

Cálculo do burst-supression ratio: The BSR represents the percentage of the previous 63s epoch of EEG recognized as those periods longer than 0.5 s, during which the EEG voltage does not exceed approximately +5 to − 5 μV. The BSR would be 1.0 for an isoelectric EEG signal and 0 for an EEG signal without any isoelectric periods.

10. P. J. Schuller and others, Response of bispectral index to neuromuscular block in awake volunteers, BJA: British Journal of Anaesthesia, Volume 115, Issue suppl_1, July 2015, Pages i95–i103,

11. Foreman B, Claassen J. Quantitative EEG for the detection of brain ischemia. Crit Care. 2012 Dec 12;16(2):216. doi: 10.1186/cc11230. PMID: 22429809; PMCID: PMC3681361.

Ótima apresentação sobre a sequência de alterações no EEG à medida em que se acentua o grau de isquemia.

12. Kreuzer M. EEG Based Monitoring of General Anesthesia: Taking the Next Steps. Front Comput Neurosci. 2017 Jun 22;11:56. doi: 10.3389/fncom.2017.00056. PMID: 28690510; PMCID: PMC5479908.

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