Elektrophysiologische Messungen der schädlichen-evozierten Hirnaktivität beim Neugeborenen mit einem Flat-Tip Sonde gekoppelt, Elektroenzephalographie
29. November 2017
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.
Das übergeordnete Ziel dieser elektrophysiologischen Messung ist es, die Nozizeption bei Neugeborenen objektiv zu beurteilen. Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im neonatalen Bereich zu beantworten, z. B. wie nonverbale Patienten Schmerzen wahrnehmen und wie sie sich in der Reaktion auf verschiedene Erkrankungen unterscheiden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie bei Neugeborenen angewendet werden kann, die termingerecht oder spät vor der Frühgeburt ab der 34. Schwangerschaftswoche geboren wurden.
Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auch auf die Untersuchung von Schmerzen, da sie die erste objektive Messung der Nozizeption bei nonverbalen Patienten ist. Im Allgemeinen werden Personen, die neu in dieser Methode sind, Schwierigkeiten haben, da Erfahrung mit EEG erforderlich ist. Die Idee zu dieser Methode hatten wir erstmals, als wir nach der Entbindung bei spontan geborenen Neugeborenen unterschiedliche Schmerzreaktionen beobachteten im Vergleich zu solchen, die durch einen elektiven Kaiserschnitt geboren wurden.
Aber auch auf der Neugeborenen-Intensivstation sind Babys so vielen potenziell schmerzhaften Eingriffen ausgesetzt. Sie wissen nicht, wie viel sie wahrnehmen, selbst wenn sie unter Schmerzmitteln stehen. Jetzt können wir ihre schädliche Reaktion objektiv messen.
Bevor Sie beginnen, stellen Sie sicher, dass das Baby ruhig und gelassen ist. Das Baby kann schlafen, aber die Saugbewegung sollte während der Aufnahme aufgrund von Bewegungsartefakten fehlen. Messen Sie den Kopfumfang des Neugeborenen mit einem Maßband, um die Größe der EEG-Kappe zu bestimmen.
Identifizieren Sie dann die Position der aktiven Elektrode, indem Sie den Mittelpunkt zwischen Nasion und Inion und den Mittelpunkt zwischen dem linken und rechten präaurikulären Punkt mit einem Hautmarkierungsstift markieren. Hier ist ein Schema der Elektrodenpositionen dargestellt. Identifizieren Sie die Positionen für die Masseelektrode auf der rechten Stirn und für die Referenzelektrode über dem linken Mastoid.
Reinigen Sie die drei Elektrodenstellen mit einem Wattestäbchen, das mit Hautdesinfektionsmittel getränkt ist. Schrubben Sie dann die Elektrodenstellen vorsichtig mit EEG-Vorbereitungspaste, um die Impedanz zu senken, und setzen Sie die EEG-Kappe mit den daran befestigten Elektroden auf den Kopf des Neugeborenen. Verwenden Sie anschließend eine Spritze mit einer kurzen Kunststoffnadel, um leitfähiges EEG-Gel in die Elektroden zu injizieren, um den Kontakt zwischen den Elektroden und der Kopfhaut zu optimieren.
Um sicherzustellen, dass die Impedanz unter 50 Kiloohm liegt, schließen Sie ein Impedanzmessgerät an die Elektroden an und stellen Sie es auf unter 50 Kiloohm ein. Das Licht leuchtet grün, wenn die Impedanz unter 50 Kiloohm liegt. Verbinden Sie danach die Elektroden mit dem Verstärker.
Positioniere eine Kamera, um die Mimik des Neugeborenen aufzuzeichnen. Verbinden Sie dann die Sonde mit flacher Spitze mit dem Kontaktauslöser, der an dem EEG-Aufzeichnungsgerät befestigt ist. Beginnen Sie mit der Auswahl einer neuen Arbeitsdatei.
Stellen Sie die Abtastrate auf 2.000 Hertz ein. Stellen Sie den Low-Cutoff-Filter auf eine Frequenz von einem Hertz ein. Stellen Sie den High-Cutoff-Filter auf 70 Hertz und den Notch-Filter auf 50 Hertz.
Wählen Sie einen Namen für die Studie aus, um die Daten zu speichern. Starten Sie das EEG und die Videoaufzeichnung. Während die rechte Hand des Neugeborenen in horizontaler Position gehalten wird, zeichnen Sie die EEG-Aktivität im Hintergrund auf.
Kommentieren Sie die EEG-Aufzeichnung manuell, um Zeiträume aufzuzeichnen, in denen keine Reize angewendet werden und das Kind sich ausruht. Sobald das Hintergrund-EEG stabil ist, verabreichen Sie der rechten Hand des Neugeborenen die erforderliche Menge an Sondenreizen mit flacher Spitze. Achten Sie darauf, die Sonde mit der flachen Spitze senkrecht zur Hand des Neugeborenen zu verwenden, damit sich die Spitze nicht verbiegt und die richtige Kraft ausgeübt wird.
Wenn die Sonde mit flacher Spitze die Nennkraft auf die Haut erreicht, wird von der Kontaktauslösevorrichtung ein Triggersignal erzeugt. Dieses Signal wird an den Computer gesendet, der die EEG-Aufzeichnung mit der Triggermarkierung kennzeichnet. Nachdem die Stimuli verabreicht wurden, stoppen Sie alle Aufzeichnungen und dokumentieren Sie die Details der experimentellen Einstellungen.
Nachdem Sie die Elektroden am Kopf des Säuglings entfernt haben, reinigen Sie die Kopfhaut mit einem feuchten Handtuch, um alle Rückstände zu entfernen. Ein Sondenstimulus mit flacher Spitze von 32 Millinewton wurde auf die rechte Hand eines Patienten angewendet. Der schattierte Bereich zeigt das interessierende Zeitfenster, das 200 bis 500 Millisekunden nach dem Stimulus auftritt.
Nach einem einzigen Stimulus ist die schädlich evozierte Reaktion etwa 300 Millisekunden nach Stimulusbeginn sichtbar. Der prinzipielle Peak bei 250 Millisekunden ist mit einem Pfeil gekennzeichnet. Diese Spur zeigt die durchschnittliche Reaktion von 50 Stimuli, die mit einer Kraft von 32 Millinewton auf denselben Patienten angewendet wurden.
Beachten Sie, dass das durch Schädlichkeit evozierte Potenzial klarer ist, wenn mehr Reize angewendet werden. Die Woody-Filterung kann verwendet werden, um eine geringfügige Variabilität in der Antwortlatenz auszugleichen. Die vordefinierte, rot dargestellte Vorlage wird auf das EEG projiziert, um das Ausmaß der schädlich evozierten Reaktion zu berechnen.
Einmal gemeistert, kann diese Technik in 15 Minuten durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, mit der Anwendung der Reize zu warten, bis das Kind ruhig ist. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Nozizeption am Krankenbett objektiv messen können.
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Übersicht
Diese Studie zielt darauf ab, die Nozizeption bei nichtsprachlichen Patienten, insbesondere bei Neugeborenen, objektiv mithilfe von EEG-Aufzeichnungen in Kombination mit nozisiven Reizen zu bewerten. Diese Methode liefert Einblicke in die Schmerzwahrnehmung dieser Patienten unter verschiedenen Bedingungen.
Wichtige Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Schmerzwahrnehmung
- Elektrophysiologie
Hintergrund
- Die Schmerzmessung bei nichtsprachlichen Patienten ist herausfordernd.
- Das Verständnis der Schmerzreaktionen bei Neugeborenen ist entscheidend für die neonatale Versorgung.
- Die Technik kann bei Neugeborenen angewendet werden, die termingerecht oder spät präterm geboren wurden.
- Frühere Beobachtungen deuteten auf unterschiedliche Schmerzreaktionen je nach Geburtsmethode hin.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer objektiven Messung der Nozizeption bei nichtsprachlichen Patienten.
- Untersuchung, wie sich die Schmerzwahrnehmung unter verschiedenen Bedingungen unterscheidet.
- Verbesserung des Verständnisses von Schmerzreaktionen bei Neugeborenen.
Verwendete Methoden
- EEG-Aufzeichnung zur Messung der Gehirnaktivität.
- Stimulation mittels einer stumpfen Sonde zur Hervorrufung nozizeptiver Reaktionen.
- Anwendung der Methode ab der 34. Schwangerschaftswoche.
- Vergleich von Schmerzreaktionen in verschiedenen neonatalen Geburtssituationen.
Hauptergebnisse
- Die Methode liefert die erste objektive Messung der Nozizeption bei nichtsprachlichen Patienten.
- Unterschiedliche Schmerzreaktionen wurden bei Neugeborenen je nach Geburtsmethode beobachtet.
- Die Technik ist auf eine breite Palette neonataler Patienten anwendbar.
- Kenntnisse in der EEG-Auswertung sind für eine effektive Anwendung erforderlich.
Schlussfolgerungen
- Diese Technik stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Schmerzbewertung für nichtsprachliche Patienten dar.
- Sie eröffnet neue Möglichkeiten für die weitere Erforschung der Schmerzwahrnehmung bei Neugeborenen.
- Das Verständnis von Nozizeption kann die Versorgungspraktiken in der Neonatologie verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
Die objektive Messung der Nozizeption bei nichtsprachigen neugeborenen Patienten schließt eine entscheidende Lücke in der präklinischen Entwicklung von Analgetika und ermöglicht die direkte Beurteilung der zentralen Schmerzverarbeitung, ohne auf Verhaltensparameter angewiesen zu sein. Dieser elektrophysiologische Ansatz unterstützt die mechanistische Risikominimierung von Analgetika-Kandidaten, indem er quantifizierbare und reproduzierbare Biomarker nozizeptiver Hirnaktivität bereitstellt. Ab einer Gestationsalter von 34 Wochen anwendbar, ermöglicht die Methode eine frühe translationale Kontinuität bei der Validierung von Schmerzmodellen im Neugeborenenalter und beim Screening der Wirksamkeit von Analgetika.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die Messung kortikaler nozizeptiver Antworten als direkten Nachweis der Aktivierung zentraler Schmerzbahnen.
- Operationaler Wert: Bietet standardisierte, reproduzierbare nozizeptive Potenziale mittels Stimulation mit einer flachen Sonde und verringert so die Variabilität in Assays zur Zielvalidierung.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die Identifizierung von Leitverbindungen, indem eine objektive Bewertung der analgetischen Wirksamkeit verschiedener Substanzen anhand konsistenter, EEG-basierter Nozizeptionsmetriken ermöglicht wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Testtauglichkeit: Erzeugt quantitative abhängige Messgrößen (z. B. Peak-Amplitude 300 ms nach Stimulus), die eine Dosis-Wirkungs-Charakterisierung von analgetischen Wirkstoffkandidaten ermöglichen.
- Reproduzierbarkeit: Erfordert einen Impedanzwert unter 50 kΩ und feste Stimulusparameter (32 mN Kraft, senkrechte Applikation), um eine konsistente Signalerfassung über mehrere Durchgänge hinweg sicherzustellen.
- Skalierbarkeit: Die Durchführung des Protokolls in etwa 15 Minuten pro Sitzung ermöglicht die Bereitschaft für Hochdurchsatz-Screenings, wenn es mit automatisierten Stimulusapplikations- und EEG-Erfassungssystemen kombiniert wird.
Translationale und präklinische Forschung
- Krankheitsrelevanz: Modelliert die nozizeptive Wahrnehmung beim menschlichen Neugeborenen bei Säuglingen mit einer postmenstruellen Alter von mindestens 34 Wochen und bietet eine translationale Genauigkeit für die Entwicklung von Analgetika in der Perinatalperiode.
- Präklinische Kontinuität: Ermöglicht die longitudinale Beurteilung der nozizeptiven Entwicklung von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung durch die Verfolgung der Reifung evozierter Potenziale.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Objektive Parameter der Nozizeption unterstützen Entscheidungen über Fortsetzung oder Abbruch von Entwicklungsprojekten, indem sie die Abhängigkeit von indirekten physiologischen oder verhaltensbasierten Schmerzindikatoren verringern, deren Grenzen bei nichtsprachlichen Modellen bekannt sind.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Kontinuum von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Phase ein und dient als biologisches Entdeckungswerkzeug zur Bestätigung der Zielstrukturenbindung sowie als translationsmedizinische Brücke zur Bewertung der analgetischen Wirksamkeit in für Neugeborene relevante Systeme.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung von analgetischen Zielstrukturen durch Messung nozizeptiv ausgelöster kortikaler Reaktionen als funktionellen Biomarker der Signalwegmodulation.
- Screening: Liefert standardisierte, quantitative EEG-Auswertungen (z. B. Amplitude des evozierten Potenzials mittels Vorlagenprojektion), die den Vergleich von Wirkstoffen und die Weiterentwicklung von Hits zu Leitstrukturen ermöglichen.
- Analytik: Erfordert vordefinierte, zeitlich synchronisierte Analysefenster (200–500 ms nach Stimulus) und Woody-Filterung zur Latenzanpassung, um konsistente quantitative Ergebnisse sicherzustellen.
- Translationale Forschung: Schafft einen Bezug zur präklinischen Forschung durch altersentsprechende Anwendbarkeit bezogen auf das Gestationsalter und ermöglicht die Übertragung analgetischer Wirkungen von neonatalen Modellen auf die klinische Schmerzbewertung.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare elektrophysiologische Plattform zur Nocizeptionsbewertung über verschiedene Analgetikaklassen hinweg und reduziert so redundante Assay-Entwicklungen in Programmen zur neonatalen Schmerztherapie.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht eine mechanistische Entlastung, indem die zentrale nozizeptive Verarbeitung von störenden peripheren oder verhaltensbezogenen Variablen bei der Schmerzbewertung isoliert wird.
- Operationaler Wert: Stellt Reproduzierbarkeit sicher durch standardisierte Reizpräsentation (flacher Tipp-Probe, Kontakttriggern) und EEG-Vorverarbeitung (Impedanz <50 kΩ, Gel-Injektion, Stellenvorbereitung).
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem frühzeitige, objektive Go/No-Go-Entscheidungen über analgetische Kandidaten auf Grundlage der Beteiligung des zentralen Nervensystems ermöglicht werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem die Wirksamkeit der Zielmodulation in einem krankheitsrelevanten neonatalen Nozizeptionssystem quantifiziert wird.
Durchführungsaspekte
- Setzt Fachkenntnisse in der EEG-Elektrodenplatzierung, Impedanzüberwachung und der Minderung von Signalartefakten bei Neugeborenen voraus (z. B. Ausschluss von Saugbewegungen).
- Benötigt einen EEG-Verstärker, der eine Abtastrate von 2000 Hz, eine Bandbreite von 1–70 Hz und eine 50-Hz-Notch-Filterung gemäß dem Protokoll ermöglicht.
- Erfordert eine standardisierte Durchführung des Reizprotokolls (senkrecht angesetzter stumpfer Tastkolben mit 32 mN) und eine zeitliche Synchronisation der Reiztriggers mit der EEG-Aufzeichnung über verschiedene Teams hinweg.
- Zu berücksichtigende Anpassungen umfassen die Modulation der Reizintensität entsprechend der altersbedingten Hautdicke, unter gleichzeitiger Gewährleistung der Nachweisbarkeit nozizeptiver evozierter Potenziale.
- Praktische Einschränkung: Bewegungsartefakte aufgrund von Säuglingsbewegungen erfordern einen ruhigen bzw. schlafenden Zustand während der Aufzeichnung, was die Durchsatzkapazität bei unruhigen Neugeborenen einschränkt.
