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Residual Seizure Rate of Intermittent Inpatient EEG Compared to a Continuous EEG Model

Published online by Cambridge University Press:  07 June 2023

Dave Xie
Affiliation:
Undergraduate Medical Education, University of Manitoba, Winnipeg, MB, Canada
Darion Toutant
Affiliation:
Biomedical Engineering Program, University of Manitoba, Winnipeg, MB, Canada
Marcus C. Ng*
Affiliation:
Biomedical Engineering Program, University of Manitoba, Winnipeg, MB, Canada Section of Neurology, University of Manitoba, Winnipeg, MB, Canada
*
Corresponding author: M. C. Ng; Email: marcus.ng@umanitoba.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background:

Subclinical seizures are common in hospitalized patients and require electroencephalography (EEG) for detection and intervention. At our institution, continuous EEG (cEEG) is not available, but intermittent EEGs are subject to constant live interpretation. As part of quality improvement (QI), we sought to estimate the residual missed seizure rate at a typical quaternary Canadian health care center without cEEG.

Methods:

We calculated residual risk percentages using the clinically validated 2HELPS2B score to risk-stratify EEGs before deriving a risk percentage using a MATLAB calculator which modeled the risk decay curve for each recording. We generated a range of estimated residual seizure rates depending on whether a pre-cEEG screening EEG was simulated, EEGs showing seizures were included, or repeat EEGs on the same patient were excluded.

Results:

Over a 4-month QI period, 499 inpatient EEGs were scored as low (n = 125), medium (n = 123), and high (n = 251) seizure risk according to 2HELPS2B criteria. Median recording duration was 1:00:06 (interquartile range, IQR 30:40–2:21:10). The model with highest residual seizure rate included recordings with confirmed electrographic seizures (median 20.83%, IQR 20.6–26.6%), while the model with lowest residual seizure rate was in seizure-free recordings (median 10.59%, IQR 4%–20.6%). These rates were significantly higher than the benchmark 5% miss-rate threshold set by 2HELPS2B (p<0.0001).

Conclusions:

We estimate that intermittent inpatient EEG misses 2–4 times more subclinical seizures than the 2HELPS2B-determined acceptable 5% seizure miss-rate threshold for cEEG. Future research is needed to determine the impact of potentially missed seizures on clinical care.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Taux de crises convulsives résiduelles détectées au moyen d’examens d’EEG intermittents en milieu hospitalier comparés à un modèle d’examens d’EEG continus.

Contexte :

Les crises convulsives subcliniques sont fréquentes chez les patients hospitalisés et nécessitent des examens d’électroencéphalographie (EEG) pour être détectées et traitées. Dans notre établissement de santé, les examens d’EEG continus (EEGc) ne sont pas disponibles alors que les examens d’EEG intermittents (EEGi) font l’objet d’une interprétation constante en direct. Dans une perspective d’amélioration de la qualité de nos soins, nous avons cherché à estimer le taux de crises convulsives résiduelles non-détectées dans un établissement typique de soins de santé quaternaires du Canada n’offrant pas d’EEGc.

Méthodes :

Nous avons calculé les pourcentages de risque résiduel en utilisant un score validé cliniquement (le « 2HELPS2B ») pour stratifier les examens d’EEG en fonction du risque avant de dériver un pourcentage de risque à l’aide de la plateforme de calcul MATLAB, laquelle nous a permis de modéliser la courbe de décroissance du risque pour chaque enregistrement. Nous avons ainsi généré une gamme de taux de crises convulsives résiduelles estimés selon qu’un examen d’EEG de dépistage pré-EEGc a été simulé, que les examens d’EEG montrant des crises convulsives ont été inclus ou que les examens d’EEG répétés sur le même patient ont été exclus.

Résultats :

Au cours de cette période d’amélioration de la qualité de nos soins s’échelonnant sur 4 mois, 499 patients hospitalisés ayant bénéficié d’un examen d’EEG ont été classés comme présentant un risque faible de crise convulsive (n = 125), un risque moyen (n = 123) ou un risque élevé (n = 251) selon les critères du score « 2HELPS2B ». La durée médiane des enregistrements était de 1:00:06 (EI 30:40 - 2:21:10). Le modèle présentant le taux de crises convulsives résiduelles le plus élevé incluait des enregistrements avec des crises convulsives électro-graphiques confirmées (médiane 20,83 % ; EI 20,6 - 26,6 %) tandis que le modèle présentant le taux de crises convulsives résiduelles le plus faible concernait des enregistrements sans crise (médiane 10,59 % ; EI 4 - 20,6 %). Ces taux étaient significativement plus élevés que le seuil de référence de 5 % (taux de non-détection) fixé en fonction du score « 2HELPS2B » (p < 0,0001).

Conclusions :

Nous estimons que les examens d’EEGi en milieu hospitalier omettent de détecter 2 à 4 fois plus de crises convulsives subcliniques que le seuil acceptable de 5 % de crises non-détectées déterminé par le score « 2HELPS2B » pour les examens d’EEGc. Des recherches futures sont donc nécessaires pour déterminer l’impact des crises convulsives potentiellement non-détectées sur les soins cliniques.

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Copyright
© The Author(s), 2023. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Table 1: 2HELPS2B scoring criteria. Superscript a: We considered TIRDA as a part of this category. Superscript b: We included BIRDA, MF-RDA, MF-PD, LSW, BISW, and GSW (converted into GPD + R) in this category. Based on: Struck A et al. JAMA Neurology 2020; 77(4):500

Figure 1

Figure 1: a - 2HELPS2B decay curves modeled via a MATLAB calculator program, which returns residual risk percentages for each seizure risk category for a given input EEG duration in hours. Shown in example is an input duration of 2 hours in a scenario where a screening requirement of 1 hour is respected. b - Histogram of our EEG sample showing duration spread of low-, medium-, and high-risk recordings. c - Percentage and numerical breakdown of our EEG sample by risk stratification. Decay curves modeled from: Struck A et al. JAMA Neurology 2020; 77(4):500.

Figure 2

Figure 2: Flowchart illustrating the sorting process of patients and EEG recordings into each of the analyses conducted during our study.

Figure 3

Figure 3: Breakdown of IIC pattern frequency in our EEG sample.

Figure 4

Figure 4: Violin plots displaying residual risk distribution for all recordings, seizure-free recordings, seizure recordings, and ordinal analysis. For each analysis, a plot was made with and without screening requirements. Additionally, Y axes were truncated to 0.4 for each analysis for better data visualization. Finally, lines were added to highlight 25 and 75 IQR, median, 5% acceptable benchmark for residual seizure risk, and a comparison interval. *Significantly above 5% (p < 0.0001).