Methodenartikel

Elektrophysiologische Messungen der schädlichen-evozierten Hirnaktivität beim Neugeborenen mit einem Flat-Tip Sonde gekoppelt, Elektroenzephalographie

6.6K Ansichten

⸱

DOI:

10.3791/56531

⸱

29. November 2017

 ,  ,  ,  , 
1Division of Neonatology, University of Basel Children's Hospital, 2Divison of Neuropediatrics and Developmental Medicine, University of Basel Children's Hospital

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Schmerzen bei non-verbale Patienten zu messen, ist eine Herausforderung. In dieser Studie verbinden wir EEG-Aufzeichnung mit der Stimulation mit einer Flat-Tip-Sonde, um schädliche-evozierten Hirnaktivität in objektiver Weise zu erkennen.

Zusammenfassung

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung. Bei non-verbale Patienten ist es sehr schwierig, Schmerzen, auch mit Schmerzen-Bewertungs-Tools zu messen. Diese Werkzeuge sind subjektiv oder sekundären physiologischen Indikatoren, die auch gewisse Einschränkungen haben, besonders, wenn die Wirksamkeit der Analgesie erkunden zu bestimmen. Da kortikalen Verarbeitung für Schmerzwahrnehmung unverzichtbar ist, können Gehirn Aktivität Maßnahmen eine sinnvolle Vorgehensweise zur Beurteilung von Schmerzen bei Säuglingen. Hier präsentieren wir eine Methode zur Bestimmung der Nozizeption mit elektrophysiologischen Gehirn Tätigkeit Aufnahmen optimiert für den Einsatz bei Neugeborenen. Um hoch standardisierte und reproduzierbare Schmerzreize erzeugen wir mechanische Stimulation mit einer Flat-Tip-Sonde, z.B.PinPrick, die ist nicht Haut-Abbau und verursacht keine Verhaltensstörungen not angewendet. Das schädliche evozierte Potential ermöglicht die objektive Messung der Nozizeption in non-verbale Patienten. Diese Methode kann bei Neugeborenen bereits 34 Wochen gestational Alter verwendet werden. Darüber hinaus kann es in verschiedenen Situationen wie die Messung der Wirksamkeit von analgetische oder betäubende Medikamente angewendet werden.

Einleitung

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung verbunden mit tatsächlicher oder potenzieller Gewebeschädigung oder in Bezug auf solche Schäden1beschrieben. Die Unfähigkeit, verbal zu kommunizieren, negiert nicht die Möglichkeit, dass ein Individuum Schmerzen erlebt aber es sehr schwierig macht zu beurteilen, schmerzlindernde Behandlung, zum Beispiel bei Neugeborenen2. Verschiedene Verhaltens- und physiologischen Indikatoren sind verwendet, um Schmerzen bei non-verbale Patienten beurteilen. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Skalen entwickelt, die Wahl hängt von der Art des Reizes, gestational Alter und das Umfeld, in dem der Neugeborenen Embeded3,4,5. Diese Schmerzen Bewertungsinstrumente entweder auf die Rater Auslegung verlassen oder sie fordern sekundären physiologischen Indikatoren.

In diesem Video präsentieren wir Ihnen eine Methode zur Bestimmung der Nozizeption elektrophysiologische Aufnahmen optimiert für den Einsatz bei Neugeborenen. Nozizeption ist definiert als die neuronalen Prozess der Codierung Schmerzreize. So ist die Quantifizierung der Nozizeption eine elegante und objektive Methode zur Bestimmung des neuronalen Eingangs in eine non-verbale Person. Darüber hinaus ist kortikale Aktivität erkannt durch Elektroenzephalographie (EEG) korreliert mit der Intensität der schädlichen Ereignisse5,6.

Die hier vorgestellte Methode kombiniert mit Schmerzreize produziert durch eine mechanische Stimulation mit einer flachen Spitze Sonde, auch genannt eine Pinprick7, das ist nicht Haut-Abbau und verursacht keine Verhaltensstörungen not6EEG-Aufzeichnung. Es hat sich gezeigt, dass Nozizeption folgenden Stimulation interpunktieren ist vorwiegend vermittelt durch Aδ-Fasern, ist nicht notwendig eine Haut brechen Läsion8 und das Ausmaß der nozizeptiven-spezifischen potenziellen nicht abhängig von ist Zustand9schlafen. Die Sonde ist von Eltern auch gut angenommen, bei der Anwendung dieser Methode in einer Studie Umgebung mit Neugeborenen. Die Sonde ist elektronisch mit der EEG-Aufnahme-System ermöglicht die EEG-Aufzeichnung genau gekennzeichnet werden, wenn die Sonde Kontakt mit der Haut verbunden. Dies vereinfacht den Prozess der Zeit sperren und ist die Voraussetzung für alle nachfolgenden EEG-Analysen. Um die Vorbereitungszeit der Säugling EEG-Aufzeichnung zu minimieren haben wir einen veränderten internationalen 10/20 Platzierung Elektrodensystem wo haben wir die Anzahl der Elektroden auf die Mindestanforderung von drei Elektroden (Abbildung 1) reduziert. Die zentrale Stützpunkt Cz Elektrode, wo die schädliche-evozierten Hirnaktivität maximal9,10,11 ist, wurde zusammen mit einem Verweis und eine Masseelektrode eingesetzt.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

Die Studie wurde von der zuständigen Ethik Komitee der Nordwestschweiz (EKNZ 2015-079) genehmigt und fundierte schriftliche Einwilligung der Eltern für die Teilnehmer wurde vor der Messung erreicht.

1. Vorbereitung

  1. Stellen Sie sicher, dass das Kind ausgeglichen wird. Es sollte ruhig und ließ sich, ohne saugen Bewegungen während der Aufnahme wegen Bewegungsartefakte. Das Baby kann schlafen9sein.
  2. Messen Sie das Neugeborene Kopfumfang mit einem Maßband um die Größe des EEG Kappe zu definieren.
  3. Identifizieren Sie die aktive Elektrodenposition: Cz / Vertexposition durch markieren den Mittelpunkt zwischen Nasion und Inion und dem mittleren Punkt zwischen der linken und rechten Preaurical Punkt mit einem Haut-Marker-Bleistift. Für die Positionierung der Elektroden siehe auch Abbildung 1.
  4. Identifizieren Sie die Positionen der Masseelektrode: rechten Stirn (Fp2) und die Referenzelektrode: linke Warzenfortsatzes (A1).
  5. Reinigen Sie die Elektrode Websites (Cz, Fp2 und A1) mit Desinfektionsmittel mit einem Wattestäbchen. Trennen Sie bei viele Haare die Haare um die Kopfhaut zu visualisieren.
  6. Schrubben Sie vorsichtig die Elektrode Websites mit EEG Mattierungspaste, mit einem Wattestäbchen auf um die Impedanz zu senken.
  7. Setzen Sie die EEG-Kappe mit auf das Neugeborene Kopf angebrachten Elektroden.
  8. Injizieren Sie leitendes EEG-Gel in die Elektroden mit einer Spritze mit einer kurzen Nadel aus Kunststoff, um den Kontakt zwischen den Elektroden und der Kopfhaut zu optimieren.
  9. Passen Sie die Elektroden, bis die Impedanz unter 50 kΩ ist, wie in den Empfehlungen des Herstellers und veröffentlichten Leitlinien12beschrieben.
  10. Stellen Sie eine Kamera um das Neugeborene Mimik zu erfassen.
  11. Verbinden Sie die Flat-Tip-Sonde mit Kontakt Trigger-Gerät, die EEG-Aufnahme-Gerät befestigt ist. Wenn die Wohnung-Tip Sonde Nennkraft auf der Haut erreicht, erzeugt ein Triggersignal Kontakt Trigger-Gerät. Dieses Signal wird an den Computer, das EEG-Aufzeichnung mit einem Trigger-Mark-tagging.

2. Messung

  1. Wählen Sie einen Studiennamen zum Speichern der Daten.
  2. Online-Band Pass Filter hinzufügen:
    1. Display-Filter:
      Niedrige cutoff-Filter: Frequenz: 1 Hz
      Hohen cutoff-Filter: Frequenz: 70 Hz
      Notch-Filter: 50 Hz
      Abtastrate: 2000 Hz
  3. Starten Sie das EEG und video-Aufzeichnung.
  4. Halten Sie das Neugeborene Rechte Hand in einer horizontalen Position. Der Reiz auch auf einer anderen Website angewendet werden kann, z.B. den Fuß, was zu längeren Latenz als von Hand führt, Einzelheiten finden Sie 3,7.
  5. Erste Platte Hintergrund EEG-Aktivität. Während das Neugeborene Hand gehalten wird, kommentieren Sie die EEG-Aufzeichnung manuell, um Zeiträume zu erfassen, wo keine Reize gelten und das Kind ruht.
  6. Führen Sie die erforderliche Menge an Flat-Tip Sonde Reize nach das Studiendesign auf das Neugeborene Rechte Hand. Inmitten unserer experimentellen Design, das die Anzahl der Flat-Tip Sonde Reize um 50. Achten Sie darauf, die Flat-Tip Sonde senkrecht auf das Neugeborene Hand verwenden, so dass die Spitze nicht beugen und die richtige Kraft aufgebracht. Führen Sie die Flat-Tip Sonde Reize mit einem Minimum an einem 2 bis 3 s inter-Stimulus-Intervall (ISI)6 , um Summierung zu vermeiden.
  7. Die Aufnahmen zu stoppen.
  8. Die experimentelle Einstellungsdetails zu dokumentieren.

(3) Datenanalyse

  1. Filtern Sie die Rohdaten EEG offline mit einem Hochpass-Filter bei 1 Hz und einem Tiefpass-Filter bei 30 Hz.
  2. Segmentieren Sie die Daten in Epochen der 1.500 ms (500 ms vor 1.000 MS nach dem Stimulus Onset).
  3. Führen Sie eine Basislinienkorrektur, das Pre-Stimulus-Intervall.
  4. Manuell ablehnen der EEG-Epochen mit Artefakten wie Bewegungsartefakte und Lärm, nach Sichtprüfung. Siehe hierzu auch den Tutorial Umriss: Https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
  5. Durchschnitt der EEG-Epochen (für den Hintergrund und Stimulus Reaktion separat).
  6. Holzig-Filter die Daten mit einer maximalen Jitter von ± 50 ms im Zeitfenster 0 - 1000 ms post Reiz auftreten. Dies ermöglicht eine Latenz Unterschiede zwischen den Kindern. Dies gilt für den Hintergrund und Reiz Antworten separat.
  7. Projekt-Vorlage schädliche-evozierten Hirnaktivität, die in einem unabhängigen Dataset definiert wurde und wurde in beschrieben ausführlich an anderer Stelle11 auf die Daten, die das Ausmaß der schädlichen-evozierten Reaktion innerhalb jeder einzelnen Prüfung zu ermitteln. Die Vorlage beschreibt eine charakteristische Wellenform der schädlichen-evozierten Reaktion und das Ausmaß spiegelt die Menge dieser schädlichen-evozierten Reaktion innerhalb der einzelnen Studie.
    Hinweis: Das Zeitfenster, um die Vorlage zu projizieren ist abhängig vom Alter des Säuglings und die Impulse Position. Wenn Reize auf die Hand angewendet werden, dann ist das Zeitfenster von Interesse Posten 200-500 ms Impuls11. Wenn die Reize auf den Fuß angewendet werden, dann ist das Zeitfenster von Interesse post 400-700 ms Impuls11. Beachten Sie, dass diese Vorlage nur derzeit für Kleinkinder zwischen 34-43 Wochen Schwangerschaft bestätigt wurde. Für detaillierte Methoden verbunden mit der Verwendung dieser Vorlage und eine Diskussion über die Grenzen bitte siehe Hartley Et Al. 201711.
  8. Überprüfen Sie, dass das Ausmaß der Aktivität des Gehirns schädliche-evozierten, dass mithilfe der Vorlage deutlich den Reiz berechnet, im Vergleich mit im Hintergrund EEG verfolgt.
  9. Analysieren des Verhalten Gesichtsausdruck danach (Kamera ist verknüpft mit dem EEG Aufzeichnung) mit der neonatalen Gesichts Coding System2,13.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung der Positionierung mithilfe der veränderten internationalen 10/20 Platzierung Elektrodensystem Elektrode. Abbildung 2 zeigt die EEG-Aktivität aufgezeichnet kurz vor und nach Anwendung einer einzigen schädliche Stimulus mit einer Flat-Tip Sonde mit 32 mN Kraft Stimulation aufgetreten wie beschrieben in das Protokoll, das Neugeborene Rechte Hand (Abbildung 2A

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

Der hier vorgestellte Ansatz zeigt wie schädliche hervorgerufen Gehirn Aktivität beim Neugeborenen in objektiver Weise mit EEG-Aufzeichnung und Flat-Tip Sonde Stimulatoren experimentelle Schmerzreize anwenden gemessen werden. Diese Technik kann in verschiedenen klinischen Situationen verwendet werden, Nozizeption, z. B. in non-verbale Personen wie Neugeborene zu erkennen. Die vollständige Studie kann innerhalb von 15 Minuten, einschließlich platzieren das Baby, Festlegung, Ausarbeitung und Befestigung der Elektr...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Die Autoren möchten Caroline Hartley und Rebeccah Slater (Kinderklinik, University of Oxford, UK) bedanken für die kritische Überprüfung unserer Papier- und Walter Magerl (Abteilung für Neurophysiologie, Zentrum für Biomedizin und Medizintechnik Mannheim (CBTM), Universität Heidelberg, Deutschland) für die Unterstützung mit Technik und wissen.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
EasycapEASYCAP GmbHAC-32-CEEG-Kappen für Säuglinge der Größen 34 und 36
actiCAPBrain Products GmbHBP-04243-SIGaktive Elektroden
Impedanzmessung Impedanzmessung
V-AmpBrain Products GmbHEEG-Aufzeichnungsgerät
Kontakttrigger für NadelstichstimulationMRC Systems GmbH
PinPrick-Stimulator-SetMRC Systems GmbH
EEG-VorbereitungspasteUSB Apothekeenthält Natriumchlorid, Bimsstein, Propylenglykol
SuperViscEASYCAP GmbHElektrolyt-Gel für aktive Elektroden
Brain Vision RecorderBrain Products GmbH
Brain Vision AnalyzerBrain Products GmbH
MATLAB mit EEGLAB

Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California San DiegoFür die EEG-Verarbeitung, einschließlich Mittelung aller EEG-Epochen

Referenzen

  1. Bonica, J. J. The need of a taxonomy. Pain. 6 (3), 247-248 (1979).
  2. Duhn, L. J., Medves, J. M. A systematic integrative review of infant pain assessment tools. Adv Neonatal Care. 4 (3), 126-140 (2004).
  3. 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).
  4. Hummel, P., van Dijk, M. Pain assessment: current status and challenges. Semin Fetal Neonatal Med. 11 (4), 237-245 (2006).
  5. 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).
  6. Hartley, C., et al. The relationship between nociceptive brain activity, spinal reflex withdrawal and behaviour in newborn infants. Sci Rep. , 31(2015).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Slater, R., et al. Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain. Eur J Pain. 14 (3), 321-326 (2010).
  10. 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).
  11. Hartley, C., et al. Nociceptive brain activity as a measure of analgesic efficacy in infants. Sci Transl Med. 9 (388), (2017).
  12. Keil, A., et al. Committee report: publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography. Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Verriotis, M., et al. Cortical activity evoked by inoculation needle prick in infants up to one-year old. Pain. 156 (2), 222-230 (2015).
  16. 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).
  17. Moultrie, F., Slater, R., Hartley, C. Improving the treatment of infant pain. Curr Opin Support Palliat Care. 11 (2), 112-117 (2017).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Evers, K. S., Wellmann, S. Arginine Vasopressin and Copeptin in Perinatology. Front Pediatr. 4 (75), (2016).
  21. 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).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Neonatales EEGBeurteilung der NozizeptionSchmerzwahrnehmungEEG Aufzeichnungneonatale IntensivpflegeWirksamkeit von AnalgetikaAufzeichnung der Gehirnaktivit t

Verwandte Artikel