Aplicación de la electrocorticografía al estudio de los fenómenos eléctricos cerebrales de despolarización propagada cortical en el traumatismo craneoencefálico y en el infarto cerebral maligno

Abstract

El traumatisme cranioencefàlic (TCE) i l’infart cerebral maligne (ICM) són les principals causes de discapacitat i mortalitat en les persones joves, constitueixen factors de risc per desenvolupar epilèpsia i, en conseqüència, constitueixen un important problema de salut pública. Una ‘nova’ font potencial de lesions secundàries (tardanes), derivades de “fenòmens elèctrics” a l’àrea de penombra isquèmica i / o traumàtica, pot ser detectada mitjançant electrocorticografía (ECOG). Reben el nom genèric de ‘despolarització propagada (SD) cortical’ i constitueixen una de les causes més freqüents i menys estudiades del detereoriament metabòlic del teixit cerebral en aquests pacients. Poden modificar el pronòstic funcional de forma encara més significativa que les lesions primàries (immediates); i, per tant, són potencials dianes terapèutiques.

En aquesta tesi doctoral, que es presenta com a compendi de publicacions i inclou cinc articles originals, es descriu la metodologia, els resultats i les conclusions de l’estudi dels fenòmens de SD en un grup de pacients amb TCE i ICM que van requerir craniectomia descompressiva (CD). Van ser estudiats específicament mitjançant ECOG com a part del monitoratge multimodal i controlats posteriorment emprant estudis seriats d’electroencefalografia (EEG) convencional. La hipòtesi general que aquest estudi pretén verificar o refutar és que els fenòmens de SD són freqüents en el còrtex adjacent a les lesions focals traumàtiques i en les àrees de penombra isquèmica, i que la seva presència es relaciona amb el deteriorament neurològic i el desenvolupament d’epilèpsia tardana.

Es conclou que les SD van ser freqüents (58-74%) a la zona de penombra isquèmica i traumàtica, particularment en els pacients amb ICM, els quals van mostrar també un nombre de SD tipus ‘isoelèctrica’ (ISD) estadísticament superior en relació als pacients amb TCE (p <0.04). En el 35.8% dels pacients les SD es van presentar en forma de ‘clústers’ i, d’ells, el 85.7% van mostrar ISD. La major incidència de SD va tenir lloc durant les primeres 24 h. Els pacients amb major nombre i índex de SD van obtenir pitjors puntuacions en les escales de discapacitat GOS-E i Barthel (p <0.05). A major nombre de focus epileptiformes en l’EEG major va ser el grau de discapacitat en l’escala de GOS-E als 6 mesos (p = 0.03) i 12 mesos (p = 0.05). Més de la meitat dels pacients amb ICM i CD van desenvolupar epilèpsia diagnosticada en base a criteris clínics (56%), d’EEG (51%) i / o totes dues (71%). No obstant això, el nombre i índex de SD no van mostrar una correlació estadísticament significativa amb l’epilèpsia tardana (p = 0.064 i p = 0.1, respectivament). L’aparició de crisis epilèptiques es va associar amb una cirurgia descompressiva tardana > 42 h (p <0.004).

El monitoratge ECOG té aplicació en la detecció de fenòmens de SD. L’ús de les recomanacions del Cooperative Study on Brain Injury Depolarizations (COSBID) és imprescindible per poder unificar els criteris diagnòstics.

El traumatismo craneoencefálico (TCE) y el infarto cerebral maligno (ICM) son las principales causas de discapacidad y mortalidad en las personas jóvenes, constituyen factores de riesgo para desarrollar epilepsia y, en consecuencia, constituyen un importante problema de salud pública. Una ‘nueva’ fuente potencial de lesiones secundarias (tardías), derivadas de “fenómenos eléctricos” en el área de penumbra isquémica y/o traumática, puede ser detectada mediante electrocorticografía (ECoG). Reciben el nombre genérico de ‘despolarización propagada (SD) cortical’ y constituyen una de las causas más frecuentes y menos estudiadas del deterioro metabólico del tejido cerebral en estos pacientes. Pueden modificar de forma aún más significativa que las lesiones primarias (inmediatas) el pronóstico funcional; y, por tanto, son potenciales dianas terapéuticas.

En esta tesis doctoral, que se presenta como compendio de publicaciones e incluye cinco artículos originales, se describe la metodología, los resultados y las conclusiones del estudio de los fenómenos de SD en un grupo de pacientes con TCE e ICM que requirieron craniectomía descompresiva. Fueron estudiados específicamente mediante ECoG como parte de la monitorización multimodal y controlados posteriormente empleando estudios seriados de electroencefalografía (EEG) convencional. La hipótesis general que este estudio pretende verificar o refutar es que los fenómenos de SD son frecuentes en el córtex adyacente a las lesiones focales traumáticas y en las áreas de penumbra isquémica, y que su presencia se relaciona con el deterioro neurológico y el desarrollo de epilepsia tardía.

Se concluye que las SD fueron frecuentes (58-74%) en la zona de penumbra isquémica y traumática, particularmente en los pacientes con un ICM, los cuales mostraron también un número de SD tipo ‘isoeléctrica’ (ISD) estadísticamente superior en relación a los pacientes con TCE (p< 0.04). En el 35.8 % de los pacientes las SD se presentaron en forma de ‘clusters’ y, de ellos, el 85.7% mostraron ISD. La mayor incidencia de SD tuvo lugar durante las primeras 24 h. Los pacientes con mayor número e índice de SD obtuvieron peores puntuaciones en las escalas de discapacidad GOS-E y Barthel (p< 0.05). A mayor número de focos epileptiformes en el EEG mayor fue el grado de discapacidad en la escala de GOS-E a los 6 meses (p=0.03) y 12 meses (p=0.05). Más de la mitad de los pacientes con ICM y CD desarrollaron epilepsia diagnosticada en base a criterios clínicos (56%), de EEG (51%) y/o ambas (71%). No obstante, el número e índice de SD no mostraron una correlación estadísticamente significativa con la epilepsia tardía (p = 0.064 y p = 0.1, respectivamente). La aparición de crisis epilépticas guardó relación con una cirugía descompresiva tardía > 42 h (p< 0.004).

La monitorización ECoG tiene aplicación en la detección de fenómenos de SD. El uso de las recomendaciones del CoOperative Study on Brain Injury Depolarizations (COSBID) es imprescindible para poder unificar los criterios diagnósticos.

Traumatic brain injury (TBI) and malignant cerebral infarction (MCI) are the main causes of disability and mortality in young people. They are also risk factors for the development of epilepsy and, therefore, an important public health issue. The use of electrocorticography (ECoG) can detect “electrical phenomena” from the ischemic or traumatic penumbra area that constitute a “new” potential source of secondary (or late) damage. These phenomena receive the generic name spreading depolarization (SD) and are one of the most frequent but least studied causes of metabolic deterioration of brain tissue in these patients. They are now proposed as potential therapeutic targets that can modify functional prognosis, even more so than the primary damage itself of TBI or MCI.

This doctoral thesis, submitted as a compendium of publications, includes five original articles. It describes the methodology, results, and conclusions of the study of SD phenomena in a group of patients with TBI or MCI who underwent decompressive craniectomy. They were specifically studied by ECoG as part of multimodal monitoring and subsequently followed up using serial studies of conventional electroencephalography (EEG). The hypothesis this study attempted to test was that SD phenomena frequently occur in the cortex adjacent to focal traumatic lesions and ischemic penumbra areas, and that SD presence is associated with worse long-term outcome and the development of late epilepsy.

The findings were that SDs were recorded in 58-74% of patients, being more common —particularly those of isoelectric type (ISD)— in patients with MCI (p < 0.04). SDs presented as clusters in 35.8% of the patients and, of these, 85.7% showed ISD. The peak incidence of SDs occurred during the first 24 hours. Patients with more SDs and higher depolarization ratio scored worse on the extended Glasgow outcome scale (GOS-E) and Barthel index (p < 0.05). A significant correlation was observed between the presence of multifocal epileptiform abnormalities on EEG and disability severity on the GOS-E at 6 months (R: − 0.3, p = 0.03) and 12 months (R: − 0.3, p = 0.05). More than half of the patients with MCI undergoing decompressive craniectomy developed epilepsy, diagnosed based on clinical criteria (56%), EEG (51%) or both (71%). However, the number of SDs (p = 0.064) and the depolarization index (p = 0.1) on ECoG did not show a statistically significant correlation with late epilepsy. The occurrence of seizures in these patients was associated with delay in craniectomy > 42 h (p < 0.004).

ECoG monitoring has applications in the detection of SD phenomena. The use of the CoOperative Study on Brain Injury Depolarizations (COSBID) recommendations is essential to ensure a unified diagnostic criteria.