Electrical status epilepticus during sleep. Continuous spikes and waves during sleep

Abstract

ABSTRACT

Maria Peltola

Electrical status epilepticus during sleep – Continuous spikes and waves during sleep

Department of Clinical Neurophysiology, University of Turku Department of Clinical Neurophysiology and Department of Pediatric Neurology, Children’s Hospital, Helsinki University Central Hospital Annales Universitatis Turkuensis, Medica-Odontologica, Turku, Finland, 2014

Background: Electrical status epilepticus during sleep (ESES) is an EEG phenomenon of frequent spikes and waves occurring in slow sleep. ESES relates to cognitive deterioration in heterogeneous childhood epilepsies. Validated methods to quantitate ESES are missing. The clinical syndrome, called epileptic encephalopathy with continuous spikes and waves during sleep (CSWS) is pharmacoresistant in half of the patients. Limited data exists on surgical treatment of CSWS.

Aims and methods: The effects of surgical treatment were studied by investigating electroclinical outcomes in 13 operated patients (nine callosotomies, four resections) with pharmacoresistant CSWS and cognitive decline. Secondly, an objective paradigm was searched for assessing ESES by the semiautomatic quantification of spike index (SI) and measuring spike strength from EEG.

Results: Postoperatively, cognitive deterioration was stopped in 12 (92%) patients. Three out of four patients became seizure-free after resective surgery. Callosotomy resulted in greater than 90% reduction of atypical absences in six out of eight patients. The preoperative propagation of ESES from one hemisphere to the other was associated with a good response. Semiautomatic quantification of SI was a robust method when the maximal interspike interval of three seconds was used to determine the “continuous” discharge in ten EEGs. SI of the first hour of sleep appeared representative of the whole night SI. Furthermore, the spikes’ root mean square was found to be a stable measure of spike strength when spatially integrated over multiple electrodes during steady NREM sleep.

Conclusions: Patients with pharmacoresistant CSWS, based on structural etiology, may benefit from resective surgery or corpus callosotomy regarding both seizure outcome and cognitive prognosis. The semiautomated SI quantification, with proper userdefined settings and the new spatially integrated measure of spike strength, are robust and promising tools for quantifying ESES.

Keywords: Electrical status epilepticus during sleep, ESES, continuous spikes and waves during sleep, CSWS, epilepsy surgery, spike index, spike strength, RMS

TIIVISTELMÄ

Maria Peltola

Unenaikainen sähköinen status epilepticus

Kliininen neurofysiologia, Turun yliopisto Kliininen neurofysiologia ja lastenneurologia, Lasten ja nuorten sairaala, Helsingin yliopistollinen keskussairaala Annales Universitatis Turkuensis, Medica-Odontologica, Turku, Suomi, 2014

Tausta: Sähköinen status epilepticus unessa (ESES) on aivosähkökäyrä (EEG)-ilmiö, jossa hidasaaltounen aikana esiintyy tiheä piikkihidasaaltopurkaus. ESES:n kvantifioimiseen ei ole olemassa validoituja menetelmiä. ESES on liitetty kognitiivisen tason laskuun ja tällöin puhutaan CSWS (continuous spikes and waves during sleep) - oireyhtymästä. CSWS ei vastaa lääkehoitoon puolella potilaista ja sen epilepsiakirurgisesta hoidosta on olemassa vain vähän tietoa.

Tavoitteet ja menetelmät: Selvitimme retrospektiivisesti epilepsiakirurgian vaikusta elektrokliinisiin löydöksiin 13:lla lääkeresistenttiä CSWS-oireyhtymää sairastavalla lapsella, joilla oli rakenteellinen aivojen poikkeavuus. Toinen tavoite oli löytää objektiivinen puoliautomaattinen tapa mitata purkauksen määrää ja piikkien voimakkuutta EEG:stä.

Tulokset: Kognitiivisen tason jatkuva heikentyminen loppui 12 (92 %) potilaalla leikkauksen jälkeen. Kolme neljästä resektiopotilaasta tuli kohtauksettomaksi. Kallosotomian jälkeen kuudella kahdeksasta potilaasta päivittäiset kohtaukset vähenivät yli 90 %:lla. Purkauksen leviäminen leikkausta edeltävästi vain yhdestä hemisfääristä toiseen liittyi hyvään leikkaushoitovasteeseen. Piikki-indeksi, jossa käytetään jatkuvan purkauksen määritelmänä maksimissaan kolmea sekuntia piikkien välillä, osoittautui luotettavaksi menetelmäksi ESES:n kvantifioimiseen. Useammasta elektrodista integroitu piikkien neliöllinen keskiarvo oli piikin voimakkuuden vakaa mitta häiriintymättömässä NREM-unessa.

Päätelmät: Lääkehoidolle vastaamatonta CSWS:ää sairastavat potilaat, joilla on rakenteellinen aivopoikkeavuus ja yhdensuuntainen purkauksen leviämismalli, näyttävät kohtausten vähenemisen lisäksi hyötyvän epilepsiakirurgiasta kognitiivisesti. Puoliautomaattinen piikki-indeksin kvantifiointi sopivilla käyttäjäasetuksilla ja uusi spatiaalisesti integroitu piikin voimakkuuden mittari ovat stabiileja ja lupaavia ESES:n kvantitatiivisia mittareita.

Avainsanat: Unenaikainen sähköinen status epilepticus, ESES, CSWS, epilepsiakirurgia, piikki-indeksi, piikin voimakkuus, neliöllinen keskiarvo