Elektroenzephalographisches Neuromonitoring
Perioperativ und auf Intensivstation
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Elektroenzephalographisches Neuromonitoring - Perioperativ und auf Intensivstation
Die Ableitung der Hirnströme mittels Elektroenzephalographie (EEG) zur Bestimmung der Sedierungstiefe während einer Narkose intraoperativ oder auf Intensivstation im Rahmen eines künstlichen Komas hat in den letzten Jahren deutlich zu genommen. Mit Hilfe des EEGs kann direkt der Bewusstseinszustand mit einer hohen zeitlichen Auflösung überwacht werden, was zu einer Vermeidung von Überdosierungen mit Sedativa beiträgt und somit hilft mögliche Folgeschäden wie z.B. das postoperative Delir bei älteren PatientInnen zu vermeiden. Im Rahmen mehrerer Studien konnten charakteristische Signaturen in Bezug auf eine unterschiedliche perioperative Medikation gezeigt werden, ebenso finden sich auch alterstypische EEG Charakteristika.
Unsere Arbeitsgruppe erforscht EEG Charakteristika vor allem bei Kindern und bei älteren Menschen. Dabei steht im Fokus einen Zusammenhang von perioperativen EEG Signaturen und dem Auftreten eines postoperativen Delirs zu untersuchen. Ziel ist es EEG – basierte Software Tools zu entwickeln, die schon präoperativ oder intraoperativ ein erhöhtes Risiko für das Auftreten eines postoperativen Delirs erkennen
Projekte
Laufende eigene Projekte
- ePOD Studie: Ziel der Studie ist es präoperative EEG Marker zu identifizieren, die ein erhöhtes Risiko bei älteren Patienten >70 Jahren anzeigt ein postoperatives Delir zu entwickeln. Weiterhin sollen intraoperative EEG Signaturen identifiziert werden, die mit dem Auftreten eines postoperativen Delirs und / oder mit dem Auftreten von kognitiven Defiziten nach Narkose korrelieren.
ClinicalTrails.gov Identifier: NCT03879850
Kooperation: Univ.-Prof. Dr. med. Emery Brown, Massachusetts Institute of Technology, Professor of Health Sciences and Technology, MIT, Warren M. Zapol Professor of Anaesthesia, Harvard Medical School, Massachusetts General Hospital, Director, Harvard-MIT Health Sciences and Technology Program
Förderung: DFG KO 4249/3-1 (2019 – 2021) - Retro-Baby Studie: EEG Signaturen für Kinder unter einem Jahr sind bisher nicht ausreichend charakterisiert. Ziel der EEG Daten Analyse ist es intraoperative EEG Signaturen für Neugeborene und Säuglinge unter einem Jahr zu klassifizieren.
ClinicalTrails.gov Identifier: NCT04093661 - ePOD-tool Studie: Ziel ist es basierend auf intraoperativen EEG Daten mit Hilfe von Machine-Learning Algorithmen ein Software tool für EEG Neuromonitore zu entwickeln, um frühzeitig Hinweise für das Auftreten eines postoperativen Delirs zu identifizieren.
Kooperation: Prof. Dr. Benjamin Blankertz, TU Berlin, Fachgebiet Neurotechnologie, Leiter des Berlin Brain-Computer Interface Projektes; Vera Röhr, PhD TU Berlin Neurotechnologie - ACDC Studie: Mittels Direct – Current EEG (DC-EEG) kann die Blut-Hirn-Schranken Funktion überwacht werden. In einer ersten Sub-Studie der BioCog Studie konnten wir zeigen, dass intraoperativ charakteristische DC-EEG Signaturen zum Zeitpunkt des Bewusstseinsverlustes auftreten, die bei Patienten mit einem erhöhten Risiko für ein postoperatives Delir deutlicher ausgeprägt sind. Diese Daten sollen in dieser aktuellen Studie verifiziert werden.
ClinicalTrails.gov Identifier: NCT04320082
Kooperation: Prof. Dr. med. Jens Dreier, Center for Stroke Research Berlin, Department of Experimental Neurology and Department of Neurology, Charité
Laufende Kooperationsprojekte
- Pa-COVID-19 Studie: (Leitung: Prof. Dr. Leif Erik Sander, Medizinische Klinik m.S. Infektionlogie & Pneumologie, Charité Universitätsmedizin Berlin). Ziel unserer Substudie ist die Analyse von EEG Signaturen intensivpflichtiger Covid-19 Patienten unter Sedierung und in der Aufwachphase mit Bezug zum Auftreten eines ICU-Delirs.
- REPOSE Studie: (Leitung: Prof. Dr. Dr. Andreas Heinz, Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Charité – Universitätsmedizin Berlin; Prof. Dr. med. Surojo Soekadar, AG Klinische Neurotechnologie der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Charité). Ziel unserer EEG Datenanalyse ist eine Charakterisierung unterschiedlicher psychomotorischer Delir Ausprägungen (hypo- versus hypermotorisches Delir).
- Delta Scan / CLEO Studie: (Leitung: Prof. Dr. Arijen Slooter, UMC Utrecht, Netherland and Prolira, Untrecht, Netherland). Ziel der Studie ist es mit dem Delta-Scan Monitor (entwickelt von Prolira) EEG basiert auf Intensivstation ein Delir zu diagnostizieren.
Abgeschlossene Projekte
- BioCog Studie (http://www.biocog.eu/index_de), ClinicalTrails.gov Identifier: NCT02265263
- NarcoKids Studie ClinicalTrails.gov Identifier: NCT02481999
- RetroKids Studie ClinicalTrails.gov Identifier: NCT03066024
Ausgewählte Publikationen
- Koch S, Stegherr AM, Rupp L, Kruppa J, Prager C, Spies C. Emergence Delirium in children is not related to intraoperative Electroencephalogram suppression – findings from a prospective, observational study. BMC Anesthesiology 2019, 19: 146; doi.org/10.1186/s12871-019-0819-2
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31395011/ - Chan MT, Hedrick TL, Egan TD, Garcia PS, Koch S, Purdon PL, Ramsay MA, Miller TE, McEvoy MD, Gan TJ. American Society for Enhanced Recovery and Perioperative Quality Initiative Joint Consensus Statemnet on the Role of Neuromonitoring in Perioperative Outcomes: Electroencephalography. Anesth Analg, DOI: 10.1213/ANE.0000000000004502.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31764163/ - Windmann V, Spies C, Brown EN, Kishnan D, Lichtner G, Koch S. Influence of midazolam premedication on intraoperative EEG signatures in elderly patients. Clinical Neurophysiology, 2019; 130: 1673 - 1681.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31351371/ - Koch S, Feinkohl I, Windmann V, Lichtner G, Pischon T, Spies C. Preoperative Neurocognitive Function in older patients correlates with intraoperative frontal -band power but not with baseline -band power. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders 2019, doi.org/10.1159/000502950.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31578031/ - Koch S, Spies C. Neuromonitoring in the eldery. Invited review. Curr Opin Anesthesiol 2019; 32: 101-107.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30507680/ - Koch S, Radtke F, Spies C. A call for a more rigorous screening of postoperative delirium. Annals of Translational Medicine 2019. DOI: 10.21037/atm.2019.07.32
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31656771/ - Koch S, Rupp L, Prager C, Mörgeli R, Wernecke KD, Kramer S, Fahlenkamp A, Spies C. Emergence delirium in children is related to epileptiform discharges during anaesthesia induction. EJA 2018; 35: 1-10.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30113351/ - Koch S*, Rupp L*, Prager C, Mörgeli R, Kramer S, Wernecke KD, Fahlenkamp A, Spies C. Incidence of epileptiform discharges in children during induction of anaesthesia using Propofol versus Sevoflurane. Clin Neurophysiol 2018, 129: 1642 - 1648. *contributing equally
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29913339/ - Koch S, Spies C. Comment on the PODCAST study. The Lancet 2017; 390: 2345-2346.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29185431/ - Koch S, Stegherr AM, Mörgeli R, Kramer S, Toubekis E, Lichtner G, von Dincklage F, Spies C. Electroencephalogram dynamics in children during different levels of anaesthetic depth. Clin Neurophysiol 2017, 128: 2014-2021.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28837907/ - Koch S, Klitzman R. Reliance on fossil fuels: ethical implications for intensivists. ICM 2023, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36811637/
- Koch S, Blankertz B, Windmann V, Spies C, Radtke F, Röhr V. Desflurane is risk factor for postoperative delirium in older patients’ independent from intraoperative burst suppression duration, Frontiers in aging Neurocience 2023, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36819718/
- Leroy S, Major S, Bublitz V, Dreier JP, Koch S. Unveiling age-independent spectral markers of propofol-induced loss of consciousness by decomposing the electroencephalographic spectrum into its periodic and aperiodic components. Frontiers in aging Neurocience 2023, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36742202/
- Koch S, Hoffmann Christina, Caseiro A, Ledebur M, Menk M, von Schneidemesser E. Air quality in Germany as a contributing factor to morbidity from COVID-19. Environmental Research, 2022, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35841971/
- Röhr V, Blankertz B, Radtke F, Spies C, Koch S. Machine-learning model predicting postoperative delirium in older patients using intraoperative frontal electroencephalographic signatures. Frontiers in Aging Neuroscience, 2022, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36313029/
- Windmann V, Dreier J, Major S, Spies C, Lachmann G, Koch S. Increased DC-EEG shifts during induction of anesthesia in elderly patients developing postoperative delirium. Frontiers in Aging Neuroscience, 2022. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35837483/
- Markus M, Nagelsmann H, Schneider M, Rupp L, Spies C, Koch S. Perioperative EEG signatures in newborn and infants 0 to 12 months. Clin Neurophysiol, 2021. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34715420/
Patente / Software Entwicklungen
1) “Providing a parameter which indicates a loss of consciousness of a patient under anesthesia.”
Deutsches Patent- und Markenamt: DE 10 2018 110 275 A1 vom 31. Oktober 2019
https://register.dpma.de/DPMAregister/pat/register?AKZ=1020181102755
Internationale Patentanmeldung: PCT/EP2019/060788, WO 2019/207130 A1 vom 31. Oktober 2019
https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2019207130&_cid=P22-KFWKDS-77641-1
2) “Methods and Devices for providing a parameter that indicates a higher likelihood of a postoperative delirium occurring.”
Deutsches Patent- und Markenamt: DE 10 2018 114 364.8 A1 vom 19. Dezember 2019
https://register.dpma.de/DPMAregister/pat/register?AKZ=1020181143648
Internationale Patentanmeldung: PCT/EP2019/065832, WO 2019/23897 A1 vom 19.Dezember.2019
https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2019238974&_cid=P22-KFWJZS-71512-1
Auszeichnungen / Preise
2013 Lydia Rabinowitsch – Forschungsstipendium der Charité Berlin
2016 BIH Technologietransfer Fond – Medizinprodukte - Entwicklung
MitarbeiterInnen
Leitung der Arbeitsgruppe
PD Dr. Susanne Koch
StudienärztInnen
Vicotria Windmann
Leopold Rupp
Dr. Maximilian Markus
Promotionen
Aktuelle Doktorarbeiten
ePOD Studie: Elisa Schneller, Marie Pollak, Lisa Jahn, Leon Hollmann, Christin Irrgang, Marie Ledebur
Retro-Baby Studie: Helge Gertrud Nagelsmann
Pa-Covid Studie: Bianca Laakmann
ACDC Studie: Sophie Leroy
Abgeschlossene Datenerhebung
Victoria Windmann: Der Einfluss einer Prämedikation mit Midazolam auf das intraoperative EEG.
Leopold Rupp: Incidence of epileptiform discharges in children during induction of anaesthesia using Propofol versus Sevoflurane.
Timon Ferro: Zusammenhang zwischen präoperativer Angst und dem Auftreten eines Emergence Deliriums bei Kindern.
Damini Khajuria: Perioperative EEG Aktivität bei älteren Patienten mit und ohne Frailty Syndrom.
Ulrike Richter: Einfluss der Nozizeption auf die spektralen Eckfrequenzen im intraoperativen EEG.
Abgeschlossene Doktorarbeiten
Rebecca Elsner: Loss und Regain of Consciousness im EEG: Die spektrale Eckfrequenz als Indikator für perioperative Bewusstseinsveränderungen bei Patientinnen und Patienten über 65 Jahre. Magna cum laude.
