Baseline intraoperative electroencephalographic distinctions in children with a single-ventricle versus biventricular physiology

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Intraoperative electroencephalographic (EEG) monitoring and careful anesthetic titration are crucial in children with a functional single-ventricle (FSV) physiology undergoing the Fontan procedure; however, the baseline EEG characteristics remain undefined. This study aimed to delineate the distinctive intraoperative EEG characteristics of children with an FSV physiology relative to those of children with a biventricular (BV) physiology with acyanotic congenital heart defects.
Methods: This prospective observational study included 40 children undergoing cardiac surgery: 20 children undergoing a Fontan procedure (FSV group) and 20 age-matched (2–6 years) children undergoing total repair for acyanotic congenital heart defects (BV group). Frontal 4-channel EEG was analyzed during a stable anesthetic state induced and maintained with midazolam, comparing total power, band-specific absolute and relative power, low-frequency (delta and theta) and high-frequency (alpha, beta, and gamma) power, and the theta/beta ratio. Preoperative developmental status was assessed using the Korean Developmental Screening Test, and subgroup analyses examined intraoperative EEG characteristics relative to neurodevelopmental delay.
Results: The FSV group had significantly lower absolute gamma (11.7 vs. 13.4 dB, P=0.018), higher relative theta (7.2 vs. 3.8%, P=0.001), higher low-frequency (29.3 vs. 19.3%, P=0.035), and lower high-frequency (50.8 vs. 64.5%, P=0.049) power and a higher theta/beta ratio (0.23 vs. 0.09, P=0.014) than the BV group. Developmental delay was more frequent in the FSV group (35.0 vs. 0.0%, P=0.013 in the gross motor domain). Among children with normal developmental status, those with an FSV physiology still had significantly higher relative low-frequency power, lower high-frequency power, and a higher theta/beta ratio than the BV group.
Conclusions: Children with an FSV physiology had distinct intraoperative frontal EEG patterns compared with those with a BV physiology, characterized by increased low-frequency power, decreased high-frequency power, and an increased theta/beta ratio.

국문 초록 (Abstract)

배경: 기능적 단심실 생리를 가진 소아에서 폰탄 수술을 시행할 때, 수술 중 뇌파 감시와 세심한 마취 약물 조절은 매우 중요하다. 그러나 이러한 환자군의 기저 뇌파 특성은 아직 명확히 규명되지 않았다. 본 연구의 목적은 단심실 생리를 가진 소아의 수술 중 뇌파 특성을, 청색증이 없는 양심실 선천성 심장 질환을 가진 소아와 비교하여 규명하는 것이다.
방법: 본 전향적 관찰 연구에는 심장 수술을 받는 소아 40명이 포함되었다. 이 중 20명은 폰탄 수술을 받는 단심실 군이었고, 나머지 20명은 연령을 일치시킨 (2–6세) 청색증이 없는 선천성 심장질환에 대해 근치 수술을 받는 양심실 군이었다. 미다졸람으로 유도 및 유지된 안정적인 마취 상태에서 전두부 4채널 뇌파를 분석하였으며, 총 파워, 주파수 대역별 절대 및 상대 파워, 저주파수 (delta 및 theta)와 고주파수 (alpha, beta 및 gamma) 파워, 그리고 theta/beta 비율을 비교하였다. 수술 전 발달 상태는 한국형 발달선별검사를 이용해 평가하였고, 신경발달 지연 여부에 따른 하위군 분석을 시행하였다.
결과: 단심실 군은 양심실 군에 비해 절대 gamma 파워가 유의하게 낮았고 (11.7 vs. 13.4 dB, P=0.018), 상대 theta 파워는 더 높았으며 (7.2 vs. 3.8%, P=0.001), 저주파수 파워는 증가하고 (29.3 vs. 19.3%, P=0.035), 고주파수 파워는 감소하였다 (50.8 vs. 64.5%, P=0.049). 또한 theta/beta 비율도 단심실 군에서 더 높았다 (0.23 vs. 0.09, P=0.014). 발달 지연은 단심실 군에서 더 흔하게 관찰되었으며 (대근육운동 영역 35.0 vs. 0.0%, P=0.013), 정상 발달 상태의 소아만을 대상으로 한 분석에서도 단심실 생리를 가진 소아는 양심실 군에 비해 상대적 저주파수 파워 증가, 고주파수 파워 감소, 그리고 더 높은 theta/beta 비율을 보였다.
결론: 단심실 생리를 가진 소아는 양심실 생리를 가진 소아에 비해 수술 중 전두부 뇌파에서 뚜렷하게 다른 양상을 보였으며, 저주파수 파워 증가, 고주파수 파워 감소, 그리고 theta/beta 비율이 증가되어 있는 특징을 보였다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Tables and figure iii
• Abbreviations iv
• Introduction 1
• Methods 2
• Study design and participants 2
• Anesthetic management 2
• Clinical profiles for EEG-related factors and data collection 3
• EEG analysis 3
• Preoperative developmental screening test 4
• Outcomes 5
• Statistical analysis 5
• Results 6
• Participant and preoperative characteristics 6
• Comparison of intraoperative EEG characteristics 9
• Developmental screening test outcomes and subgroup comparisons of EEG characteristics · 13
• Discussion 21
• Reference 24
• Abstract (Korean) 29