Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Electroencephalographic studies in dogs and cats

Brauer, Christina

This study was performed to improve a standard anaesthetic protocol for canine electroencephalography (EEG), to adapt this protocol to feline EEG recording and to evaluate the effect of photic stimulation and hyperventilation on the EEG in these species. Ten clinically and neurologically healthy beagle dogs and six healthy cats were used as references. Normal dogs were anaesthetised with propofol given intravenously with average doses of 7.5 mg/kg for induction and 0.37 mg/kg/min constant rate infusion (CRI) for maintenance. In healthy cats general anaesthesia was induced with propofol with an average dose of 6.85 mg/kg. EEGs in these cats were then recorded under low (average dose of 0.23 mg/kg/min) and high (average dose of 0.7 mg/kg/min) doses of propofol CRI. In dogs (n=89) and cats (n=13) suffering from seizures, a light plane of anaesthesia was maintained with propofol CRI at mean doses of 0.36 mg/kg/min (dogs) and 0.39 mg/kg/min (cats) after induction of anaesthesia with mean doses of 6.54 mg/kg for dogs and 8.87 mg/kg for cats. Rocuronium bromide (0.4-0.6 mg/kg IV) was used as a peripheral muscle relaxant in order to prevent electromyographic artefacts. EEGs were recorded digitally using five subdermal needle electrodes (F3, F4 Cz, O1, O2). Photic stimulation and hyperventilation were performed during the EEG recording to evaluate two activation techniques commonly used in human EEG laboratories. Monopolar and bipolar montages were analysed visually. In addition, a quantitative EEG analysis with Fast Fourier Transformation (FFT) was performed in all healthy and 61 of the epileptic dogs. The use of rocuronium bromide produced EEGs without any electromyographic artefacts during the EEG recording procedure. Interictal paroxysmal epileptiform activity was found in 25 % of idiopathic and in 29 % of symptomatic epileptic dogs. Paroxysmal discharges were detected in six of 13 diseased cats (two cats with idiopathic epilepsy, four cats with symptomatic epilepsy). Photic stimulation did not provoke a photo-paroxysmal reaction in the EEG of any animal. Hyperventilation did not lead to enhanced paroxysmal activity in the EEGs as well. Photic driving was detected in one of six healthy cats under light, in five of six healthy cats under deep propofol anaesthesia and in 11 of 13 diseased cats. Quantitative analysis of the EEGs in healthy dogs did not show any significant differences of EEG frequencies during the whole recording procedure. In dogs suffering from seizures, qEEGs detected significant differences of EEG frequencies in single reading points without any continuous changes of the frequency bands. In seven dogs with focal lesions of one hemisphere, a comparison between healthy and affected hemisphere did not show any significant differences in the qEEG analysis. The current study showed that rocuronium bromide is a valuable adjunct to anaesthesia during canine and feline EEG recording. Despite the use of activation techniques, short time EEG recordings in epileptic dogs can detect interictal epileptic activity in less than one third of all seizuring dogs. In contrast, EEG in cats suffering from seizures can be recommended because cats suffer more often from symptomatic seizures and the probability that EEG can add unique information to the diagnosis is higher than in dogs. Systematic use of activation techniques does not seem to increase the diagnostic yield of the recorded EEGs and should only be used after careful consideration. Further investigation on the origin of photic driving under propofol anaesthesia in cats is needed.

Ziel der vorliegenden Studie war es, ein bereits für die EEG-Aufzeichnung bei Hunden verwendetes Narkose-Protokoll für die Anwendung bei Hunden und Katzen zu optimieren und den diagnostischen Nutzen von zwei während der EEG-Aufzeichnung durchgeführten Provokationsmethoden zu ermitteln. Mittels zehn gesunder Hunde und sechs gesunder Katzen wurden Referenzwerte ermittelt. Die Narkose wurde bei den gesunden Hunde mit durchschnittlich 7,5 mg/kg Propofol eingeleitet und anschließend mit einer total intravenösen Anästhesie (TIVA) von durchschnittlich 0,37mg/kg/min Propofol aufrecht erhalten. Die durchschnittliche Dosis zur Anästhesieeinleitung bei den gesunden Katzen betrug 6,85 mg/kg. Bei diesen Tieren wurden EEGs einmal in flacher (durchschnittlich 0,23 mg/kg/min) und einmal in tiefer (durchschnittlich 0,7 mg/kg/min) Propofol TIVA aufgezeichnet. Zur Erhaltung einer möglichst flachen Narkose, bei den an Krampfanfällen erkrankten Tieren, dienten mittlere Propofol Dosierungen von 0,36 mg/kg/min (Hunde) und 0,39 mg/kg/min (Katzen), nachdem die Narkose mit durchschnittlichen Dosierungen von 6,54 mg/kg (Hunde) und 8,87 mg/kg (Katzen) eingeleitet wurde. Rocuronium (0,4-0,6 mg/kg) wurde intravenös verabreicht, um Muskelartefakte im EEG zu unterbinden. Die EEGs wurden mittels fünf subkutaner Ableiteelektroden (F3, F4, Cz, O1, O2) aufgezeichnet. Während der EEG-Aufzeichnung wurden sowohl eine Fotostimulation als auch eine Hyperventilation durchgeführt, um den diagnostischen Nutzen von zwei Provokationsmethoden, die routinemäßig in der Humanmedizin verwendet werden, bei Hunden und Katzen bewerten zu können. Im Anschluss wurden die EEGs sowohl in mono- als auch bipolaren Montagen ausgewertet. Zusätzlich wurden die EEGs der gesunden Hunde und die von 61 erkrankten Hunden mittels Fast Fourier Transformation quantitativ untersucht. Durch die Anwendung von Rocuronium wurden sämtliche Muskelartefakte während der EEG-Aufzeichnungen unterdrückt. Interiktale paroxysmale Aktivität konnte bei 25 % der an idiopathischer Epilepsie und bei 29 % der an symptomatischer Epilepsie erkrankten Hunde nachgewiesen werden. Sechs von 13 Katzen wiesen Paroxysmen in ihren EEGs auf, davon waren zwei Katzen an idiopathischer und vier Katzen an symptomatischer Epilepsie erkrankt. Die Anwendung der Fotostimulation führte bei keinem Tier zum Auftreten von fotoparoxysmalen Reaktionen. Auch durch die Hyperventilation der Tiere konnte keine paroxysmale Aktivität hervorgerufen werden. Eine rhythmische Folgereaktion von Fotostimulation wurde bei einer gesunden Katze unter flacher, und bei fünf gesunden Katzen in tiefer Narkose hervorgerufenen sowie bei elf von 13 an Krampfanfällen erkrankten Katzen. Die quantitative EEG Analyse konnte keine signifikanten Unterschiede in den einzelnen Frequenzbändern in den EEGs der gesunden Hunde nachweisen. Bei den an Krampfanfällen erkrankten Hunden, zeigten sich signifikante Unterschiede nur an wenigen Punkten der Frequenzanalyse ohne erkennbares Muster oder Tendenz. Ein Vergleich der Frequenzanalyse zwischen erkrankter und nicht betroffener Hirnhälfte bei den an fokalen Läsionen erkrankten Hunden konnte ebenfalls keine Unterschiede nachweisen. Die vorliegende Studie zeigt, dass die Verwendung von Rocuronium zur Muskelrelaxation während der EEG-Aufzeichnung bei Hunden und Katzen eine wertvolle Ergänzung zum Narkoseprotokoll darstellt. Trotz der Anwendung von Provokationsmethoden, konnte nur bei weniger als einem Drittel der erkrankten Hunde paroxysmale Aktivität im EEG festgestellt werden. Im Gegensatz dazu ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei Katzen wichtige Informationen gewonnen werden können höher, so dass bei dieser Spezies die EEG-Aufzeichnung empfohlen werden kann. Der systematische Einsatz von Provokationsmethoden kann nicht empfohlen werden, da kein diagnostischer Nutzen nachgewiesen wurde. Weitere Untersuchungen sind nötig, um die Ursache für das Auftreten von rhythmischen Folgereaktionen nach Fotostimulation bei Katzen unter Propofolnarkose zu ermitteln.

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Brauer, Christina: Electroencephalographic studies in dogs and cats. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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