Electroclinical features and cardiorespiratory dysfunction in generalized convulsive seizures

Abstract

Les crisis convulsives generalitzades són el factor de risc més consistent en tots els estudis de casos i controls sobre la mort sobtada en epilèpsia. Els estudis animals han demostrat que les crisis convulsives generalitzades són capaces de provocar el col·lapse cardio-respiratori mitjançant la inducció de disfunció tronc-encefàlica en estructures crucials per l’homeòstasi cardio-respiratòria. A més a més, la semiologia observada durant les crisis convulsives generalitzades en humans és similar a la postura de decerebració i decorticació que presenten els pacients en coma, suggerint diferents graus d’afectació cortical i del tronc de l’encèfal.

La hipòtesi d’aquest treball és que la semiologia tronc-encefàlica peri-ictal pot predir la severitat d’una crisi convulsiva generalitzada, basada en el grau de disfunció cardio-respiratòria i de la supressió electroencefalogràfica generalitzada post-ictal (SEGP). Per tal de validar aquesta hipòtesi, s’ha dut a terme una anàlisi prospectiva i multicèntrica sobre la disfunció cardio-respiratòria i la SEGP produïda per les crisis convulsives i la seva relació amb la semiologia tronc-encefàlica peri-ictal, en pacients admesos per video-monitorització EEG.

Els resultats d’aquesta tesi doctoral mostren que la semiologia tronc-encefàlica peri-ictal és un marcador de severitat de les crisis convulsives generalitzades, definida per la SEGP i el grau de disfunció respiratòria, però no de les arrítmies cardíaques d’interès (arrítmia sinusal exagerada amb bradicàrdia, asístole, bradicàrdia, bloqueig auriculo-ventricular, taquicàrdia supraventricular, fibril·lació auricular, taquicàrdia ventricular no sostinguda i fibril·lació ventricular). Concretament, qualsevol tipus de semiologia tronc-encefàlica ictal (decerebració, decorticació o hemi-decerebració) durant les crisis convulsives generalitzades, augmenta el risc de SEGP i s’associa a un major grau de dessaturació. A més a més, la decerebració ictal, s’associa a una major duració de la SEGP. Pel que fa a la semiologia tronc-encefàlica post-ictal, aquesta s’associa a sis cops més risc d’apnea central post-convulsiva i a una major duració de la hipoxèmia i de la recuperació de la dessaturació després de les crisis convulsives generalitzades. Les arrítmies potencialment fatals, com l’asístole, la bradicàrdia, el bloqueig auriculo-ventricular, la taquicàrdia supraventricular, la fibril·lació auricular, la taquicàrdia ventricular no sostinguda i la fibril·lació ventricular són infreqüents, i juntament amb l’arrítmia sinusal exagerada amb bradicàrdia, no s’associen a la semiologia peri-ictal tronc-encefàlica, a la SEGP ni a la disfunció respiratòria. Aquests resultats suggereixen que les arrítmies produïdes per les crisis convulsives generalitzades no estan relacionades amb la supressió cortical ni amb la hipòxia i probablement siguin degudes a anomalies cardíaques ocultes subjacents.

Las crisis convulsivas generalizadas son el factor de riesgo más consistente en todos los estudios de casos y controles sobre la muerte súbita en epilepsia. Los estudios en animales han demostrado que las crisis convulsivas generalizadas son capaces de provocar el colapso cardiorespiratorio mediante la inducción de disfunción troncoencefálica en estructuras cruciales para la homeostasis cardiorespiratoria. Además, la semiología observada durante las crisis convulsivas generalizadas en humanos es similar a la postura de decerebración y decorticación que presentan los pacientes en coma, lo que sugiere distintos grados de afectación cortical y del tronco encefálico.

La hipótesis de este trabajo es que la semiología troncoencefálica periictal puede predecir la severidad de una crisis convulsiva generalizada, basada en el grado de disfunción cardio-respiratoria y de la supresión electroencefalográfica generalizada postictal (SEGP). Con el fin de validar esta hipótesis, se ha llevado a cabo un análisis prospectivo y multicéntrico sobre la disfunción cardiorespiratoria y la SEGP producida por las crisis convulsivas y su relación con la semiología troncoencefálica periictal, en pacientes ingresados para videomonitorización EEG.

Los resultados de esta tesis doctoral muestran que la semiología troncoencefálica periictal es un marcador de severidad de las crisis convulsivas generalizadas, definida por la SEGP y el grado de disfunción respiratoria, pero no de las arritmias cardíacas de interés (arritmia sinusal exagerada con bradicardia, asistolia, bradicardia, bloqueo auriculoventricular, taquicardia supraventricular, fibrilación auricular, taquicardia ventricular no sostenida y fibrilación ventricular). Concretamente, cualquier tipo de semiología troncoencefálica ictal (decerebración, decorticación o hemidecerebración) durante las crisis convulsivas generalizadas aumenta el riesgo de SEGP y se asocia a un mayor grado de desaturación. Además, la decerebración ictal se asocia a una mayor duración de la SEGP. En cuanto a la semiología troncoencefálica postictal, esta se asocia a seis veces más riesgo de apnea central postconvulsiva y a una mayor duración de la hipoxemia y de la recuperación de la desaturación después de las crisis convulsivas generalizadas. Las arritmias potencialmente fatales, como la asistolia, la bradicardia, el bloqueo auriculoventricular, la taquicardia supraventricular, la fibrilación auricular, la taquicardia ventricular no sostenida y la fibrilación ventricular son infrecuentes, y junto con la arritmia sinusal exagerada con bradicardia, no se asocian a la semiología periictal troncoencefálica, a la SEGP ni a la disfunción respiratoria. Estos resultados sugieren que las arritmias producidas por las crisis convulsivas generalizadas no están relacionadas con la supresión cortical ni con la hipoxia y probablemente se deban a anomalías cardíacas ocultas subyacentes.

Generalized convulsive seizures (GCS) have been consistently associated with Sudden Unexpected Death in Epilepsy (SUDEP) in case-control studies. Animal studies have shown that GCS may produce cardiorespiratory collapse through seizure-induced brainstem dysfunction, affecting crucial structures for cardiorespiratory homeostasis. Moreover, semiology observed during GCS in humans can resemble the decerebrate and decorticate posturing seen in comatose patients, suggesting varying degrees of cerebral and brainstem compromise.

We hypothesized that peri-ictal brainstem semiology might predict the severity of a GCS, based on cardiorespiratory dysfunction and postictal generalized electroencephalographic suppression (PGES). To test our hypothesis, we conducted a multicentric and prospective analysis of GCS-induced cardiorespiratory dysfunction and PGES and their relationship with peri-ictal brainstem semiology in adult patients admitted for VEEG monitoring.

The results of our study show that peri-ictal brainstem semiology is a biomarker of GCS severity defined by PGES and variables of respiratory dysfunction but not of cardiac arrhythmias of interest (exaggerated sinus arrhythmia with bradycardia [ESAWB], asystole, bradycardia, atrioventricular block [AVB], supraventricular tachycardia [SVT], atrial fibrillation [Afib], non-sustained ventricular tachycardia [NSVT] and, ventricular fibrillation [VF]). Specifically, any ictal brainstem semiology (decerebration, decortication, or hemi-decerebration) during GCS increases the risk of PGES and is associated with larger SpO2 desaturations. Moreover, ictal decerebration is associated with longer PGES. Regarding postictal brainstem semiology, this is associated with a sixfold increased risk of PCCA and longer hypoxemia and SpO2 recovery after GCS. Potentially fatal cardiac arrhythmias such as asystole, bradycardia, AVB, SVT, Afib, NSVT, and VF are rare, and along with ESAWB, are unrelated to peri-ictal brainstem semiology, PGES, and respiratory dysfunction. This suggests that arrhythmias caused by GCS are unrelated to cortical suppression or hypoxia and may be due to underlying cardiac occult abnormalities.