Summary
Mesurer la douleur chez les patients non verbale est un défi. Dans cette étude, nous combinons enregistrement EEG avec stimulation utilisant une sonde à embout plat pour détecter les activités nocives évoquée par le cerveau d’une manière objective.
Abstract
La douleur est une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable. Chez les patients non verbal, il est très difficile de mesurer la douleur, même avec les outils d’évaluation de la douleur. Ces outils sont subjectifs ou déterminer des indicateurs physiologiques secondaires qui ont également certaines limites, en particulier lors de l’exploration de l’efficacité de l’analgésie. Traitement cortical est essentielle pour la perception de la douleur, les mesures de l’activité de cerveau peuvent fournir une approche utile pour évaluer la douleur chez les nouveau-nés. Nous présentons ici une méthode pour évaluer la nociception avec des enregistrements de l’activité de cerveau électrophysiologiques optimisés pour l’utilisation chez les nouveau-nés. Pour produire des stimuli nociceptifs hautement standardisées et reproductibles, nous avons appliqué une stimulation mécanique avec une sonde de l’embout plat, par exemple, piqûre, ce qui n’est pas briser la peau et ne provoque pas de détresse comportementale. La possibilité évoquée par nuisibles permet la mesure objective de la nociception chez les patients non verbale. Cette méthode peut être utilisée chez les nouveau-nés dès 34 semaines d’âge gestationnel. En outre, elle pourrait s’appliquer dans des situations différentes, comme la mesure de l’efficacité des médicaments analgésiques ou des anesthésiques.
Introduction
La douleur est une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à des lésions tissulaires réelles ou potentielles, ou décrite en termes de tels dommages1. L’incapacité à communiquer verbalement n’élimine pas la possibilité qu’une personne éprouve la douleur mais, ce qui la rend très difficile d’évaluer le traitement analgésique, par exemple dans les nouveau-nés2. Plusieurs indicateurs comportements et physiologiques sont utilisés pour évaluer la douleur chez les patients non verbale. Différentes échelles ont été développés au fil des ans, le choix dépend du type de stimulation, de l’âge gestationnel et de l’environnement dans lequel les nouveaux-nés sont embarqués3,4,5. Ces outils d’évaluation de la douleur non plus se fonder sur l’interprétation de l’évaluateur, ou ils exigent des indicateurs physiologiques secondaires.
Dans cette vidéo, nous présentons une méthode pour évaluer la nociception des enregistrements électrophysiologiques optimisés pour une utilisation chez les nouveau-nés. Nociception est définie comme le processus neuronal de l’encodage des stimuli nociceptifs. Ainsi, quantifiant la nociception est une méthode élégante et objective pour déterminer l’entrée neurale chez une personne non verbale. En outre, l’activité corticale détectée par électroencéphalographie (EEG) est corrélée à l’intensité des événements nuisibles5,6.
La méthode présentée ici combine enregistrement EEG avec des stimuli nocifs produits par une stimulation mécanique avec une sonde embout plat, également appelée une piqûre7, qui n’est pas briser la peau et ne provoque pas de détresse comportementale6. Il a été démontré, que suit de nociception ponctue la stimulation est principalement médiée par fibres Aδ, does pas nécessité une peau rupture lésion8 et l’ampleur de la nociception spécifiques potentiels ne dépend pas dormir état9. La sonde est bien acceptée également par les parents lors de l’application de cette méthode dans un cadre d’étude avec des nouveau-nés. La sonde est reliée électroniquement dans le système d’enregistrement EEG permettant l’enregistrement de l’EEG à être étiqueté précisément lorsque la sonde entre en contact avec la peau. Grandement, cela simplifie le processus de verrouillage de temps et est la prémisse pour toutes les analyses suivantes EEG. Afin de minimiser les temps de préparation de l’enregistrement EEG infantile, nous avons utilisé un système mis à jour le placement d’électrode de 10/20 international où nous avons réduit le nombre d’électrodes à l’exigence minimale de trois électrodes (Figure 1). L’électrode de Cz sommet central, où l’activité cérébrale évoquée par nocives est maximale9,10,11, a été utilisé avec une seule référence et une électrode de masse.
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Protocol
L’étude a été approuvée par les compétentes Comité éthique de la Suisse du Nord-Ouest (EKNZ 2015-079) et éclairée autorisation parentale écrite pour le participant a été obtenue avant la mesure.
1. préparation
- Assurez-vous que le bébé est bien établi. Il devrait être calme et se sont installés, sans sucer des requêtes lors de l’enregistrement en raison des artéfacts de mouvement. Le bébé peut être endormi9.
- Mesurer la circonférence de la tête du nouveau-né avec un ruban à mesurer pour définir la taille de la PAC de l’EEG.
- Identifier la position de l’électrode active : Cz / point de position de vertex en marquant le point médian entre nasion et inion et le point médian entre le preaurical gauche et droite avec un crayon marqueur de peau. Voir aussi pour le positionnement des électrodes des Figure 1.
- Identifier les positions de l’électrode de terre : droite front (Fp2) et l’électrode de référence : mastoïde gauche (A1).
- Nettoyer les sites de l’électrode (Cz, Fp2 et A1) avec un désinfectant à l’aide d’un coton-tige. Dans le cas de beaucoup de cheveux, séparez les cheveux afin de visualiser le cuir chevelu.
- Frottez doucement les sites de l’électrode avec EEG, préparer la pâte, en utilisant un tampon de coton, d’abaisser l’impédance.
- Placer le capuchon de l’EEG avec les électrodes attachées sur la tête du nouveau-né.
- Injecter gel EEG conducteur dans les électrodes à l’aide d’une seringue avec une petite aiguille en plastique pour optimiser le contact entre les électrodes et le cuir chevelu.
- Ajustez les électrodes jusqu'à ce que l’impédance est inférieure à 50 kΩ comme décrit dans les recommandations du fabricant et lignes directrices publiées12.
- Placer une caméra pour enregistrer les expressions faciales du nouveau-né.
- Connecter la sonde embout plat pour le dispositif de déclenchement contact, qui est fixé sur le dispositif d’enregistrement EEG. Lorsque la sonde à embout plat atteint la force nominale sur la peau, un signal de déclenchement est généré par le dispositif de déclenchement contact. Ce signal est envoyé à l’ordinateur, l’EEG, l’enregistrement avec une marque de déclencheur de marquage.
2. mesure
- Sélectionnez un nom d’étude pour stocker les données.
-
Ajoutez des filtres passe bande en ligne :
- Filtres d’affichage :
Filtre de coupure basse : fréquence : 1 Hz
Filtre de coupure élevée : fréquence : 70 Hz
Filtre : 50 Hz
Fréquence d’échantillonnage : 2000 Hz
- Filtres d’affichage :
- Démarrer l’enregistrement vidéo et EEG.
- Tenir la main droite du nouveau-né en position horizontale. Le stimulus peut également être appliqué sur un autre site, par exemple le pied, qui se traduira par des temps de latence plus longue que de main, veuillez consulter pour plus de détails 3,7.
- Premier enregistrement de fond l’activité EEG. Alors qu’il est tenu à la main du nouveau-né, annoter l’enregistrement EEG manuellement pour enregistrer des périodes où aucun stimulus ne sont appliqués et le bébé se repose.
- Mener la quantité requise de stimuli plat embout sonde selon la conception de l’étude sur la main droite du nouveau-né. Dans notre conception expérimentale, définissez le nombre de stimuli plat embout sonde à 50. Veillez à utiliser la sonde de plat-pointe perpendiculairement à la main du nouveau-né afin que la pointe ne se plie pas et la bonne force est appliquée. Effectuer les stimuli plat embout sonde en utilisant un minimum de 2 à 3 s inter-stimulation intervalle (ISI)6 afin d’éviter la sommation.
- Arrêtez tous vos enregistrements.
- Les détails de réglage expérimentale du document.
3. analyse des données
- Filtrer les données brutes d’EEG en mode hors connexion à l’aide d’un filtre passe-haut à 1 Hz et un filtre passe-bas à 30 Hz.
- Segmenter les données dans des époques de 1 500 ms (500 ms avant pour 1 000 ms après le début de la stimulation).
- Effectuer une correction de base à l’intervalle de relance avant.
- Manuellement, rejeter les époques d’EEG contenant des artefacts, tels que des artefacts de mouvement et de bruit, après une inspection visuelle. Veuillez également consulter le tutoriel contour : https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
- Les époques de l’EEG en moyenne (pour le fond et stimulus réponse séparément).
- Ligneuse filtre les données avec une gigue maximale de ± 50 ms dans la fenêtre de temps 0 - 1 000 ms après apparition du stimulus. Cela permet des différences de temps de latence entre les nourrissons. Pour ce faire aux réponses de l’arrière-plan et stimulus séparément.
- Projet un modèle de l’activité cérébrale évoquée par nocives, qui a été défini dans un ensemble de données indépendant et a été décrit en détail ailleurs11 sur les données pour vérifier l’ampleur de la réponse évoquée par nocives dans chaque épreuve individuelle. Le modèle décrit une forme d’onde caractéristique de la réponse induite sur les nuisibles et l’amplitude reflète la quantité de cette réponse évoquée par nocives dans l’épreuve individuelle.
NOTE : La fenêtre de temps sur laquelle le modèle du projet dépend de l’âge de l’enfant et la position de relance. Si les stimuli sont appliqués à la main, puis la fenêtre de temps d’intérêt est 200-500 ms après le stimulus11. Si les stimuli sont appliqués à pied puis la fenêtre de temps d’intérêt est 400-700 ms après le stimulus11. Notez que ce modèle seulement actuellement a été validé que pour les nourrissons entre de gestation 34 à 43 semaines. Pour les méthodes détaillées associées à l’aide de ce modèle et une analyse des limites, voir Hartley et coll. 201711. - Vérifier que l’ampleur de l’activité cérébrale évoquée par nocives calculé en utilisant le modèle est significativement plus élevé après le stimulus, comparé à l’arrière-plan EEG.
- Analyser l’expression du visage comportementale par la suite (caméra est reliée à l’EEG enregistrement) en utilisant le Neonatal Facial Coding System2,13.
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Representative Results
La figure 1 est la représentation schématique de l’électrode de positionnement à l’aide de la mis à jour le système de placement de 10/20 électrodes international. La figure 2 montre l’activité EEG enregistrée peu de temps avant et après l’application d’un seul stimulus nuisibles utilisant une sonde d’embout plat avec 32 mN force, stimulation s’est produite comme décrit dans le protocole à droite du nouveau-né (Figure 2 a). La réponse évoquée par nocives est visible à environ 300 ms post début stimulation (temps 0). Figure 2 b montre la réponse moyenne de 50 stimuli appliqués avec une force de 32 mN sur le même patient. Notez que la possibilité évoquée par nocives est plus clairement si les stimuli plus sont appliqués. Filtrage ligneuse, comme illustré à la Figure 2, peut être utilisé pour ajuster légèrement de la variabilité de la latence de la réponse. Le modèle prédéfini11, en rouge, est projetée sur l’EEG pour calculer l’ampleur de la réponse évoquée par nocives.
Figure 1 : Représentation schématique de l’électrode positionnement utilisant le système de placement d’électrode modifiée de 10/20 international.
Figure 2 : l’activité EEG enregistré en réponse à l’expérimental nociceptive. Un stimulus plat embout sonde (32 mN) a été appliqué à la main droite d’un patient, la fenêtre de temps d’intérêt 200 à 500 ms après que le stimulus est ombragé. L’activité EEG A: panneau après un stimulus unique, le pic principal à 250 ms est marquée d’une flèche. Groupe B: moyenne de réponse suite à des 50 stimuli. Groupe C: Woody filtrée des données avec le modèle projeté (rouge). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Discussion
L’approche présentée ici montre comment nocives évoquée par cerveau activité chez le nouveau-né peut être mesurée de façon objective à l’aide d’enregistrement EEG et stimulateurs plat embout sonde d’appliquer des stimuli nociceptifs expérimentales. Cette technique permet de détecter la nociception, par exemple chez les personnes non verbaux tels que les nouveau-nés dans divers contextes cliniques. L’étude complète peut être fait en moins de 15 min, y compris placer le bébé, identification, préparation et montage des électrodes et enfin appliquer et enregistrant les stimuli nociceptifs 50. Les stimuli ne causent pas la détresse de comportementale infantile, et cette approche fournit une méthode objective pour évaluer la nociception chez le nourrisson.
Dans cette étude, nous avons utilisé un stimulus plat embout sonde avec une légère force de 32 mN. Des forces plus élevées de mN 64 ou 128 mN peuvent également être appliquées chez les nouveau-nés, mais peuvent conduire à des artefacts de mouvements accrue en raison du retrait du membre. Nous avons remarqué que dans notre étude les nouveau-nés très bien accepté une force de 32 mN et n’a pas retiré de leurs membres, alors qu’un stimulus avec 128 mN force mène au retrait réflexe bilatéral6. Il a été démontré que la possibilité évoquée par nocives est supérieure selon la force de l’embout plat sonde stimulus (32 vs 64 mN)6,14. Verriotis et coll. ont montré que les enfants à l’âge de 1 an ont amplitude supérieure dans leurs scores de douleurs possibles et plus élevés liés à l’événement sommet que les nouveau-nés15. Donc, la force du stimulus plat embout sonde peut être adaptée selon l’âge du patient16.
Des études antérieures enregistrement nociception de nouveau-nés étant nourri en décubitus dorsal ou sujettes ou même de leur côté. Pour conserver les paramètres expérimentaux constant, nous vous recommandons de garder une position particulièrement lors de l’exécution d’une étude comportant plusieurs participants. Nous avons trouvé qu’effectuer la mesure en position couchée a bien fonctionné. Nous avons effectué les stimuli plat embout sonde part du nouveau-né. Positionnement et la manipulation du nouveau-né peuvent être plus faciles si les stimuli à la main par rapport au pied. Le pied est en fait plus couramment utilisé dans les études, cependant, nous avons constaté que le stimulant au dos de la main peut être plus facile que l’accès à pied. Retrait réflexe est une mesure utile supplémentaire d’activité nociceptive, qui peut être incorporée dans une évaluation multidimensionnelle de la douleur dans cette difficile non-verbale population17.
En dépit d’éviter tout inconfort et mouvement objets il y a toujours une activité neuronale spontanée. Filtrage et une moyenne sont donc important afin d’atténuer le bruit de fond et de visualiser les événements associés à potentiel. Aussi, répétition des stimuli sonde embout plat, par exemple 50, améliore fortement le rapport signal-bruit. Pour analyser les données, il est crucial de temps-verrouillage de toutes les mesures.
Un défi technique le plus chez les nouveau-nés en peu de temps après que la naissance est la présence de vernix caseosa, revêtement de la peau chez le nouveau-né dont le chef, qui est pourquoi leur peau doit être nettoyée soigneusement avec une pâte extra préparer même lorsque les électrodes actives sont utilisé. À notre avis, électrodes actives sont mieux adaptés à cette méthode que les électrodes passives parce qu’ils sont moins sensibles aux mouvements externes sur les fils. En outre, ils sont plus faciles à utiliser car ils acceptent des impédances plus élevés en raison du préamplificateur intégré. Toutefois, les électrodes passives peuvent être utilisées aussi bien.
Pour l’analyse des données, nous avons utilisé la méthode décrite par Hartley et al. 6 , 11. une autre méthode est l’analyse temps-fréquence démontrée par Hu et al. 18.
Pris ensemble, les méthodes techniques, le programme d’installation et interprétation des résultats nécessitent une équipe qualifiée, avec préférence deux personnes la mesure, on applique les stimuli tandis que l’autre est de vérifier l’EEG. Si le nouveau-né est instable, l’EEG est contaminée avec des artefacts de mouvement et il n’est pas possible d’effectuer les mesures. En outre, à cause de la validité, il est obligatoire d’avoir un certain nombre de stimuli, qui peut s’avérer difficile.
Nociception arrive à échéance en début de vie et aussi tôt que d’âge gestationnel 34 semaines cerveau des nouveau-nés peut distinguer entre tactile et nociception17. Moins de d’âge gestationnel 34 semaines nourrissons sont plus susceptibles de générer des rafales neuronale non-spécifique19 alors que chez les nourrissons prématurés-fin à partir de gestation 34 semaines, la méthode décrite ICIE peut être utilisée11. Cette méthode ouvre la porte à une variété de recherches. Par exemple, il pourrait être utilisé pour tester l’impact du stress lié au naissance sur la nociception20 ou pour tester l’impact spécifique de divers médicaments analgésiques dans les nouveau-nés et les nourrissons de6,21. Par exemple, le protocole présenté ici a été récemment utilisé dans une étude démontrant l’efficacité des topiques anesthésiques locaux en réduisant de manière significative la possibilité évoquée par nocives lorsqu’un stimulus nuisible a été appliqué à un pied traité par rapport à l’activité de fond ou à la non traitées des pieds11.
En conclusion, potentiels de cerveau nocives évoquée dans enregistrements EEG permettent d’étudier objectivement des mesures de substitution de la perception de la douleur chez les patients non verbale. Cette méthode est applicable pour une utilisation en milieu clinique dans les recherches. En temps-verrouillant les stimuli plat embout de sonde à l’EEG enregistrement il est possible d’évaluer avec fiabilité la réponse électrophysiologique nociceptif.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Les auteurs tient à remercier Caroline Hartley et Rebeccah Slater (département de pédiatrie, Université d’Oxford, Royaume-Uni) pour la révision critique de notre papier et Walter Magerl (département de neurophysiologie, centre de biomédecine et technologie médicale Mannheim (CBTM), Université de Heidelberg, Allemagne) pour nous soutenir avec équipement technique et des connaissances.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Easycap | EASYCAP GmbH | AC-32-C | EEG caps for infants sizes 34 and 36 |
| actiCAP | Brain Products GmbH | BP-04243-SIG | active electrodes |
| ImpBox | Brain Products GmbH | impedance measurement | |
| V-Amp | Brain Products GmbH | EEG recording device | |
| Contact trigger for pinprick stimulation | MRC Systems GmbH | ||
| PinPrick stimulator set | MRC Systems GmbH | ||
| EEG prepping paste | USB Pharmacy | contains sodium chloride, pumice stone, propylene glycol | |
| SuperVisc | EASYCAP GmbH | Electrolyte-Gel for active electrodes | |
| Brain Vision Recorder | Brain Products GmbH | ||
| Brain Vision Analyzer | Brain Products GmbH | ||
| MATLAB using EEGLAB | Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California San Diego | For EEG processing, including averaging of all EEG epochs |
References
- Bonica, J. J.
- Duhn, L. J., Medves, J. M. A systematic integrative review of infant pain assessment tools. Adv Neonatal Care. 4 (3), 126-140 (2004).
- Witt, N., Coynor, S., Edwards, C., Bradshaw, H. A Guide to Pain Assessment and Management in the Neonate. Curr Emerg Hosp Med Rep. 4, 1-10 (2016).
- Hummel, P., van Dijk, M. Pain assessment: current status and challenges. Semin Fetal Neonatal Med. 11 (4), 237-245 (2006).
- Slater, R., Fitzgerald, M., Meek, J. Can cortical responses following noxious stimulation inform us about pain processing in neonates? Semin Perinatol. 31 (5), 298-302 (2007).
- Hartley, C., et al. The relationship between nociceptive brain activity, spinal reflex withdrawal and behaviour in newborn infants. Sci Rep. , 31 (2015).
- Iannetti, G. D., Baumgärtner, U., Tracey, I., Treede, R. D., Magerl, W. Pinprick-evoked brain potentials: a novel tool to assess central sensitization of nociceptive pathways in humans. J Neurophysiol. 110 (5), 1107-1116 (2013).
- Ziegler, E. A., Magerl, W., Meyer, R. A., Treede, R. D. Secondary hyperalgesia to punctate mechanical stimuli. Central sensitization to A-fibre nociceptor input. Brain. 122 (Pt 12), 2245-2257 (1999).
- Slater, R., et al. Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain. Eur J Pain. 14 (3), 321-326 (2010).
- Fabrizi, L., et al. A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from pain. Curr Biol. 21 (18), 1552-1558 (2011).
- Hartley, C., et al. Nociceptive brain activity as a measure of analgesic efficacy in infants. Sci Transl Med. 9 (388), (2017).
- Keil, A., et al. Committee report: publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography. Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).
- Grunau, R. V., Johnston, C. C., Craig, K. D. Neonatal facial and cry responses to invasive and non-invasive procedures. Pain. 42 (3), 295-305 (1990).
- van den Broeke, E. N., et al. Characterizing pinprick-evoked brain potentials before and after experimentally induced secondary hyperalgesia. J Neurophysiol. 114 (5), 2672-2681 (2015).
- Verriotis, M., et al. Cortical activity evoked by inoculation needle prick in infants up to one-year old. Pain. 156 (2), 222-230 (2015).
- Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): standardized protocol and reference values. Pain. 123 (3), 231-243 (2006).
- Moultrie, F., Slater, R., Hartley, C.
- Hu, L., Zhang, Z. G., Mouraux, A., Iannetti, G. D. Multiple linear regression to estimate time-frequency electrophysiological responses in single trials. Neuroimage. 111, 442-453 (2015).
- Hartley, C., et al. Changing Balance of Spinal Cord Excitability and Nociceptive Brain Activity in Early Human Development. Curr Biol. 26 (15), 1998-2002 (1998).
- Evers, K. S., Wellmann, S.
- Slater, R., et al. Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial. Lancet. 376 (9748), 1225-1232 (2010).
