Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen bei Frühgeborenen und deren Auswirkungen

Eine verzögerte Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen kann bei Neugeborenen ein erstes Zeichen einer Hirnschädigung sein. Klar definierte Schlafstadien finden sich bei Frühgeborenen erst ab ca. 31/32 Schwangerschaftswochen. Es gibt aber einige Studien die zeigen, dass sogar schon extrem kleine Frühgeborenen (in der 24/25 Schwangerschaftswoche) rudimentäre Schlaf-Wach-Zyklen zeigen können. Auch diese - noch nicht der klassischen Definition von Schlafstadien entsprechende - Zyklen scheinen mit der Integrität des Gehirns einherzugehen. Zur komplexen Analyse eines konventionellen EEGs werden zunehmend automatische Algorithmen verwendet. Der NLEO-Algorithmus wurde speziell für die Analyse von Frühgeborenen-EEGs entwickelt und wird in dieser Studie - zusätzlich zur konservativen, visuellen Analyse des EEGs - verwendet werden. In diese Studie werden Frühgeborene mit einem Gestationsalter unter 29 Schwangerschaftswochen inkludiert und mittels amplituden-integriertem EEG (aEEG; einem vereinfachten, zeitkomprimierten EEG) und konventionellem EEG inklusive Videomonitoring untersucht. Auch das entwicklungsneurologische Outcome dieser Kinder wird bis zum 5.Lebensjahr erfasst und zu den Veränderungen im aEEG und konventionellen EEG korreliert. Das konventionelle EEG wird visuell und anhand des automatisierten NLEO-Algorithmus analysiert. Das Ziel dieser Studie ist nun erstens eine genaue Analyse der Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen bei kleinen Frühgeborenen und eine automatisierte mit einer visuellen EEG-Analyse zu vergleichen. Zweitens soll die Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen und deren Bedeutung auf das weitere entwicklungsneurologische Outcome untersucht werden.

Aufgrund der medizinischen Entwicklung der neonatologischen Intensivmedizin der letzten Jahre, überleben zunehmend mehr Frühgeborene. Eine Schädigung des Kindes mit Auswirkungen auf das entwicklungsneurologische Langzeitoutcome dieser Kinder meist im Rahmen der Frühgeburtlichkeit, Infektionen, Hypoxie-Ischämie, intaventrikulärer Blutungen und periventrikulärer Leukomalazie, bleibt jedoch die größte Herausforderung der modernen neonatologischen Intensivmedizin. Das frühe Erkennen einer erlittenen Hirnschädigung hilft bei der individualisierten Therapie dieser Kinder und vermag möglicherweise das Langzeitoutcome zu verbessern. Die Aktivität des Gehirns und deren Reifungsverlauf erfasst mittels Elektroenzephalographie (EEG) ist eine der sensibelsten Marker für eine erlittene Schädigung in dieser Altersgruppe. Vor allem die verzögerte Entwicklung von definierten Stadien Unterschieden oder Schlaf-Wach-Zyklen kann ein erstes Zeichen einer erlittenen Hirnschädigung darstellen. Klar definierte Stadien existieren nach bisheriger Literatur erst ab der circa 32. Schwangerschaftswochen. Allerdings zeigen in den letzten Jahren zunehmend Studien allerdings nur mit einer vereinfachten EEG-Ableitung, dem amplitude-integrierten EEG (aEEG), erhoben - dass auch extreme unreife Frühgeborene (< 26 SSW) Schlaf-Wach-Zyklen zeigen. Diese zeitkomprimierte, ein- oder zweikanalige EEG- Ableitung wird in den letzten Jahren zunehmend als Neuromonitoring an den neonatologischen Intensivstationen eingesetzt.Ziele des vorliegenden Projektes war es nun, die Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen detaillierter mit der ausführlicheren Methode des konventionellen EEGs zu untersuchen und auch Herzfrequenz- und Atemfrequenzanalysen hinzuzufügen. Es wurden Frühgeborene mit einem Gestationsalter < 29 Schwangerschaftswochen in die Studie eingeschlossen und eine 3- 4 Stunden dauernde Messung mittels konventionellem EEG und amplitude-integriertem EEG alle 2 Wochen bis zur Entlassung des Kindes durchgeführt. Die erhobenen Daten wurden dann visuell ausgewertet und die Dauer von Bursts (=aktive Perioden des EEGs), Interburstintervallen sowie regionale Amplitudenverteilungen wurden erhoben, die einen Anstieg der Burstlänge, eine Verkürzung der IBIs und eine Minderung der Amplitudenhöhe mit ansteigendem Gestationsalter zeigten. Auch waren in allen Altersgruppen die Bursts in den aktiven Phasen des EEGs (Wachphasen bzw. Aktiver Schlaf) länger und die IBIs kürzer als in den Ruhephasen (ruhiger Schlaf) des EEGs. Weiters konnten wir neue mathematische Algorithmen zur automatischen Analyse des EEGs in dieser Altersgruppe generieren, die eine gute Übereinstimmung mit der visuellen Analyse zeigten. Im Rahmen der internationalen und interdisziplinären Kooperation dieses Forschungsprojektes konnten wir neue Referenzwerte für die Entwicklung von Schlaf-Wach-Zyklen in der Frühgeborenenpopulation erarbeiten. Die Korrelation mit dem entwicklungsneurologischen Outcome dieser Kinder ist noch ausständig, da noch nicht alle Studienpatienten die 2 Jahres Analyse des Outcomes abgeschlossen haben. Mit diesen Daten werden wir hoffentlich in der Lage sein frühe Marker für eine Hirnschädigung herauszuarbeiten und dies sollte langfristig die individuelle Therapie von Frühgeborenen verbessern helfen.