Comparison of Monitoring Techniques for Intraoperative Cerebral Ischemia

David W. Rowed, David A. Houlden, Lee M. Burkholder, Amanda B. Taylor

Abstract: Objective: To prospectively compare somatosensory evoked potentials, electroencephalography (EEG) and transcranial Doppler ultrasound (TCD) for detection of cerebral ischemia during carotid endarterectomy (CEA). Methods: Somatosensory evoked potentials and EEG recordings were attempted in 156 consecutive CEAs and TCD was also attempted in 91 of them. Recordings from all three modalities were obtained for at least 10 minutes before CEA, during CEA and for at least 15 minutes after CEA. Somatosensory evoked potentials peak-to-peak amplitude decrease of >50%, EEG amplitude decrease of >75%, and ipsilateral middle cerebral artery mean blood flow velocity (mean VMCAi) decrease >75% persisting for the entire period of internal carotid artery occlusion were individually considered to be diagnostic of cerebral ischemia. Clinical neurological examination was performed immediately prior to surgery and following recovery from general anaesthesia. Results: Somatosensory evoked potentials, EEG, and TCD were successfully obtained throughout the entire period of internal carotid artery occlusion in 99%, 95%, and 63% of patients respectively. Two patients (1.3%) suffered intraoperative cerebral infarction detected by clinical neurological examination and subsequent magnetic resonance imaging. Somatosensory evoked potentials accurately predicted intraoperative cerebral infarction in both instances without false negatives or false positives, EEG yielded one false negative result and no false positive results and VMCAi one true positive, four false positive and no false negative results. Transcranial Doppler ultrasound detection of emboli did not correlate with postoperative neurological deficits. Nevertheless the sensitivity and specificity of each test was not significantly different than the others because of the small number of disagreements between tests. Conclusion: A >50% decrease in the cortically generated P25 amplitude of the median somatosensory evoked potentials, which persisted during the entire period of internal carotid artery occlusion, appears to be the most reliable method of monitoring for intraoperative ischemia in our hands because it accurately detected both intraoperative strokes with no false positive or false negative results.

Résumé: Comparaison de techniques de surveillance de l’ischémie cérébrale peropératoire. Objectif: Comparer de façon prospective les potentiels évoqués somesthésiques, l’électroencéphalographie (ÉEG) et l’ultrasonographie Doppler transcranienne (DTC) pour détecter l’ischémie cérébrale pendant l’endartérectomie carotidienne (EAC). Méthodes: On a tenté d’enregistrer les potentiels évoqués somesthésiques et l’ÉEG chez 156 cas d’EAC consécutifs et le DTC chez 91 d’entre eux. Les trois types d’enregistrements ont été effectués pendant au moins 10 minutes avant l’EAC, pendant l’EAC et pendant au moins 15 minutes après l’EAC. On a considéré qu’il existait de l’ischémie cérébrale si l’amplitude de pic à pic des potentiels évoqués somesthésiques était diminuée de plus de 50%, l’amplitude ÉEG était diminuée de plus de 75% ou la vélocité moyenne du flot sanguin de l’artère cérébrale moyenne ipsilatérale (VACMi) était diminuée de plus de 75% pendant toute la durée de l’occlusion de la carotide interne. Un examen neurologique a été fait immédiatement avant la chirurgie et au réveil, après l’anesthésie générale. Résultats: Les potentiels évoqués somesthésiques, l’ÉEG et le DTC ont été enregistrés avec succès pendant toute la durée de l’occlusion de la carotide interne chez 99%, 95% et 63% des patients respectivement. Pendant la chirurgie, deux patients (1,3%) ont subi un infarctus cérébral qui a été détecté par l’examen neurologique et subséquemment par l’imagerie par résonance magnétique. Les potentiels évoqués somesthésiques ont prédit avec exactitude l’infarctus cérébral peropératoire dans les deux cas, sans qu’il y ait de faux négatif ou de faux positif. L’ÉEG a donné lieu à un faux négatif et aucun faux positif; la VACMi un positif confirmé, quatre faux positifs et aucun faux négatif. La détection de l’embolie par DCT n’avait pas de corrélation avec un déficit neurologique postopératoire. La sensibilité et la spécificité de chaque test n’étaient pas significativement différentes entre les tests à cause du peu de discordances observées. Conclusion: Selon notre expérience, une baisse de plus de 50% de l’amplitude des composantes à courte latence P25 des potentiels évoqués somesthésiques médians, qui persistait pendant toute la durée de l’occlusion de la carotide interne, semble être la méthode la plus fiable de surveillance de l’ischémie pendant la chirurgie. Cette méthode a permis de détecter avec exactitude les deux accidents vasculaires cérébraux survenus pendant la chirurgie, sans qu’il y ait de faux positifs ou de faux négatifs.

Can. J. Neurol. Sci. 2004; 31: 347-356