Articolo metodologico

Elettrofisiologici misurazione dell'attività cerebrale nocive-evocato in neonati usando una sonda di piatto-punta accoppiata per elettroencefalografia

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DOI:

10.3791/56531

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29 novembre 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 questo articolo

Sommario

Misurazione del dolore in pazienti non-verbale è una sfida. In questo studio registrazione EEG viene combinato con stimolazione usando una sonda piatto-punta per rilevare attività cerebrale nocive-evocato in maniera oggettiva.

Abstract

Il dolore è una spiacevole esperienza sensoriale ed emozionale. In pazienti non-verbale, è molto difficile misurare il dolore, anche con strumenti di valutazione del dolore. Tali strumenti sono soggettivi o determinano gli indicatori fisiologici secondari che hanno anche alcune limitazioni, in particolare se si desidera esplorare l'efficacia dell'analgesia. Di elaborazione corticale è essenziale per la percezione del dolore, misure di attività del cervello possono fornire un utile approccio per valutare il dolore nei neonati. Qui presentiamo un metodo per valutare la nocicezione con registrazioni di attività elettrofisiologica cervello ottimizzate per l'uso nei neonati. Per produrre stimoli nocivi altamente standardizzati e riproducibili abbiamo applicato lo stimolo meccanico con una sonda di piatto-punta, ad esempio, puntura di spillo, che non è pelle-rottura e non causare l'afflizione del comportamento. Il potenziale evocato nocive permette la misurazione oggettiva della nocicezione in pazienti non-verbale. Questo metodo può essere utilizzato nei neonati fin da 34 settimane di età gestazionale. Inoltre, potrebbe essere applicato in situazioni diverse come misurare l'efficacia dei farmaci anestetici o analgesici.

Introduzione

Il dolore è una spiacevole esperienza sensoriale ed emotiva associata a danno tissutale reale o potenziale, o descritta in termini di tale danno1. L'incapacità di comunicare verbalmente non nega la possibilità che un individuo sta vivendo il dolore ma lo rende molto difficile da valutare la terapia antidolorifica, per esempio in infanti neonati2. Diversi indicatori comportamentali e fisiologici sono utilizzati per valutare il dolore in pazienti non-verbale. Diverse scale sono state sviluppate nel corso degli anni, la scelta dipende dal tipo di stimolo, l'età gestazionale e l'ambiente in cui i neonati sono embeded3,4,5. Questi strumenti di valutazione del dolore neanche si basano sull'interpretazione di rater o chiedono indicatori fisiologici secondari.

In questo video, vi presentiamo un metodo per valutare la nocicezione con registrazioni elettrofisiologiche ottimizzate per l'uso nei neonati. Nocicezione è definita come il processo neurale di codifica stimoli nocivi. Così, quantificazione nocicezione è un metodo elegante e oggettivo per determinare l'input neurale in una persona non-verbale. Inoltre, l'attività corticale rilevata da elettroencefalografia (EEG) è correlato con l'intensità di eventi nocivi5,6.

Il metodo presentato qui combina la registrazione EEG con stimoli nocivi producerat da una stimolazione meccanica con una sonda di piatto-punta, chiamata anche una puntura di spillo7, che non è pelle-rottura e non provoca disagio comportamentale6. È stato dimostrato, che segue di nocicezione punteggiano la stimolazione è principalmente mediata da fibre Aδ, fa non ha bisogno di una pelle rottura potenziale lesione8 e la grandezza della nocicettivo specifico non è dipendente da dormire stato9. La sonda è ben accettata anche dai genitori quando si applica questo metodo in un ambiente di studio con neonati. La sonda è legata elettronicamente per il sistema di registrazione di EEG che permette la registrazione EEG di essere taggati con precisione quando la sonda di contatto con la pelle. Questo notevolmente semplifica il processo di chiusura di tempo ed è la premessa per tutte le successive analisi di EEG. Al fine di minimizzare i tempi di preparazione della registrazione EEG neonato abbiamo usato un sistema di posizionamento internazionale 10/20 elettrodo modificato dove abbiamo ridotto il numero di elettrodi per il requisito minimo di tre elettrodi (Figura 1). L'elettrodo Cz vertice centrale, dove l'attività cerebrale nocive-evocato è massima9,10,11, è stato usato insieme a un riferimento e un elettrodo a terra.

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Protocollo

Lo studio è stato approvato del competente comitato etico della Svizzera nordoccidentale (EKNZ 2015-079) e informato consenso scritto dei genitori per il partecipante è stato ottenuto prima della misurazione.

1. preparazione

  1. Assicurarsi che il bambino è depositato. Dovrebbe essere tranquillo e costante, senza succhiare movimenti durante la registrazione a causa di artefatti di movimento. Il bambino può essere addormentato9.
  2. Misurare la circonferenza della testa del neonato con un nastro di misurazione per definire le dimensioni della PAC EEG.
  3. Identificare la posizione di elettrodo attivo: Cz / punto di posizione di vertice contrassegnando il punto di mezzo tra nasion e inion e il punto di mezzo tra il preaurical destro e sinistro con una matita di marcatore di pelle. Per il posizionamento degli elettrodi Vedi anche Figura 1.
  4. Identificare le posizioni di elettrodo di terra: fronte di destra (Fp2) e l'elettrodo di riferimento: mastoide sinistro (A1).
  5. Pulire i siti di elettrodo (Cz, Fp2 e A1) con disinfettante con un batuffolo di cotone. In caso di un sacco di capelli, separare i capelli per visualizzare il cuoio capelluto.
  6. Pulire delicatamente i siti elettrodo con EEG durante la preparazione pasta, utilizzando un tampone di cotone, per abbassare l'impedenza.
  7. Posizionare il tappo di EEG con elettrodi fissati sulla testa del neonato.
  8. Iniettare il gel conduttivo EEG gli elettrodi usando una siringa con un ago di plastica corto per ottimizzare il contatto tra gli elettrodi e il cuoio capelluto.
  9. Regolare gli elettrodi fino a quando l'impedenza è inferiore a 50 kΩ come descritto nelle raccomandazioni del produttore e in linee guida pubblicate12.
  10. Posizionare una videocamera per registrare le espressioni facciali di neonato.
  11. Collegare la sonda di piatto-punta per il dispositivo di innesco a contatto, che è fissato al dispositivo di registrazione EEG. Quando la sonda piatto-punta raggiunge la forza nominale sulla pelle, viene generato un segnale di trigger dal dispositivo di innesco a contatto. Questo segnale viene inviato al computer, tagging EEG registrazione con un segno di trigger.

2. misurazione

  1. Selezionare un nome di studio per memorizzare i dati.
  2. Aggiungere filtri passa banda online:
    1. Filtri di visualizzazione:
      Filtro low cut-off: frequenza: 1Hz
      Alto filtro cutoff: frequenza: 70 Hz
      Filtro notch: 50 Hz
      Frequenza di campionamento: 2000 Hz
  3. Avviare la registrazione video e EEG.
  4. Tenere la mano destra di neonato in posizione orizzontale. Lo stimolo può essere applicato anche su un sito diverso, ad esempio il piede, che si tradurrà in latenza più lunga rispetto dalla mano, per vedere dettagli 3,7.
  5. Primo record sfondo attività EEG. Mentre è tenuto in mano di neonato, annotare la registrazione EEG manualmente per registrare i periodi in cui non vengono applicati stimoli e l'infante è a riposo.
  6. Condurre la quantità necessaria di stimoli piatto-punta sonda secondo il disegno dello studio sulla mano destra di neonato. Nel nostro disegno sperimentale, impostare il numero di stimoli piatto-punta sonda a 50. Prestare attenzione a utilizzare la sonda piatto-punta perpendicolarmente alla mano di neonato, così non si piega la punta e la corretta forza è applicata. Eseguire gli stimoli di piatto-punta sonda usando un minimo di 2 a 3 s intervallo Inter-stimolo (ISI)6 per evitare la sommatoria.
  7. Interrompere tutte le registrazioni.
  8. Documentare i dettagli di impostazione sperimentale.

3. analisi dei dati

  1. Filtrare i dati grezzi di EEG offline utilizzando un filtro passa-alto a 1 Hz e un filtro passa-basso a 30 Hz.
  2. Segmentare i dati in epoche di 1.500 ms (500 ms prima a 1.000 ms dopo l'inizio dello stimolo).
  3. Eseguire una correzione della linea di base per l'intervallo pre-stimolo.
  4. Manualmente e rifiutare le epoche di EEG contenente manufatti, quali artefatti di movimento e rumore, dopo l'ispezione visiva. Si veda anche il contorno tutorial: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
  5. Media le epoche di EEG (per la risposta sfondo e stimolo separatamente).
  6. Legnosa filtrare i dati con un jitter massimo di ± 50 ms nella finestra di tempo 0 - 1.000 ms post inizio di stimolo. In questo modo le differenze di latenza tra i neonati. Fare questo per le risposte di sfondo e stimolo separatamente.
  7. Progetto di un modello di attività nocive-evocato cerebrale, che è stato definito un set di dati indipendenti ed è stato descritto dettaglio altrove11 ai dati per accertare l'entità della risposta evocata nocive all'interno di ogni singola prova. Il modello descrive una forma d'onda caratteristica della risposta evocata nocive e la grandezza riflette la quantità di questa risposta evocata nocive all'interno la prova individuale.
    Nota: L'intervallo di tempo in cui il modello di progetto dipende dall'età dell'infante e la posizione dello stimolo. Se stimoli vengono applicati alla mano, allora l'intervallo di tempo di interesse è 200-500 ms dopo stimolo11. Se gli stimoli vengono applicati al piede, poi l'intervallo di tempo di interesse è 400-700 ms dopo stimolo11. Si noti che questo modello è stato convalidato solo attualmente per gli infanti tra gestazione 34-43 weeks'. Per metodi dettagliati associati all'utilizzo di questo modello e una discussione delle limitazioni, vedere Hartley et al 201711.
  8. Controllare che l'entità dell'attività del cervello nocive-evocato calcolato utilizzando il modello è significativamente più in alto seguendo lo stimolo, confrontato con sullo sfondo EEG.
  9. Analizzare l'espressione facciale del comportamento in seguito (fotocamera è collegata al EEG registrazione) utilizzando il sistema di codificazione facciale neonatale2,13.

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Risultati

Figura 1 è la rappresentazione schematica dell'elettrodo posizionamento utilizzando il sistema di posizionamento elettrodo di 10/20 internazionale modificato. La figura 2 Mostra l'attività EEG registrato poco prima e dopo l'applicazione di un singolo stimolo nocivo utilizzando una sonda di piatto-punta con 32 mN forza, stimolazione si è verificato come descritto nel protocollo alla mano destra del neonato (Fi...

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Discussione

L'approccio qui presentato Mostra come nocive-evocato cervello attività nei neonati può essere misurata in modo oggettivo, mediante registrazione EEG e piatto-punta sonda stimolatori di applicare stimoli nocivi sperimentali. Questa tecnica può essere utilizzata in varie regolazioni cliniche per rilevare la nocicezione, ad esempio in persone non verbali quali i neonati. Lo studio completo può essere fatto entro 15 min, compresa l'immissione del bambino, individuazione, preparazione e montaggio di elettrodi e infi...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

Gli autori desidera ringraziare Caroline Hartley e Rebeccah Slater (dipartimento di pediatria, Università di Oxford, UK) per la revisione critica la nostra carta e Walter Magerl (dipartimento di neurofisiologia, centro di biomedicina e tecnologia medica Mannheim (CBTM), Università di Heidelberg, Germania) per averci sostenuto con attrezzature tecniche e la conoscenza.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
EasycapEASYCAP GmbHAC-32-CCappucci EEG per neonati di taglia 34 e 36
actiCAPBrain Products GmbHBP-04243-SIGelettrodi attivi
ImpBoxBrain Products GmbHMisurazione dell'impedenza
V-AmpBrain Products GmbHDispositivo di registrazione EEG
Trigger a contatto per la stimolazione con puntura di spilloMRC Systems GmbH
Set di stimolatori PinPrickMRC Systems GmbH
Pasta per la preparazione EEGUSB Pharmacycontiene cloruro di sodio, pietra pomice, glicole propilenico
SuperViscEASYCAP GmbHElectrolyte-Gel per elettrodi attivi
Brain Vision RecorderBrain Products GmbH
Brain Vision AnalyzerBrain Products GmbH
MATLAB con EEGLAB

Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California San DiegoPer l'elaborazione EEG, compresa la media di tutte le epoche EEG

Riferimenti

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