Elettrofisiologici misurazione dell'attività cerebrale nocive-evocato in neonati usando una sonda di piatto-punta accoppiata per elettroencefalografia
29 novembre 2017
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.
L'obiettivo generale di questa misurazione elettrofisiologica è quello di valutare oggettivamente la nocicezione nei neonati. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave in campo neonatale, come ad esempio il modo in cui i pazienti non verbali percepiscono il dolore e come si differenzia in risposta a diverse condizioni. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può essere utilizzata nei neonati nati a termine o in ritardo pretermine a partire dalle 34 settimane di età gestazionale.
Le implicazioni di questa tecnica si estendono all'indagine del dolore perché è la prima misurazione oggettiva della nocicezione nei pazienti non verbali. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché è richiesta esperienza con l'EEG. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo quando abbiamo osservato dopo il parto diverse risposte al dolore nei neonati nati spontaneamente rispetto a quelli nati con taglio cesareo elettivo.
Ma anche nell'unità di terapia intensiva neonatale, i bambini sono esposti a così tante procedure potenzialmente dolorose. Non sai quanto percepiscono anche quando sono sotto analgesici. Ora possiamo misurare oggettivamente la loro risposta nociva.
Prima di iniziare, assicurati che il bambino sia tranquillo e sistemato. Il bambino può essere addormentato, ma il movimento di suzione dovrebbe essere assente durante la registrazione a causa di artefatti di movimento. Misurare la circonferenza della testa del neonato con un metro a nastro per definire la dimensione della cuffia EEG.
Quindi identificare la posizione dell'elettrodo attivo segnando il punto medio tra nasion e inion e il punto medio tra il punto pre-auricolare sinistro e destro con una matita per pennarelli cutanei. Qui viene mostrato uno schema delle posizioni degli elettrodi. Identificare le posizioni dell'elettrodo di terra sulla fronte destra e dell'elettrodo di riferimento sulla mastoide sinistra.
Pulire i tre siti degli elettrodi utilizzando un batuffolo di cotone imbevuto di disinfettante per la pelle. Quindi strofinare delicatamente i siti degli elettrodi con una pasta per la preparazione dell'EEG per abbassare l'impedenza e posizionare la cuffia EEG con gli elettrodi attaccati sulla testa del neonato. Successivamente, utilizzare una siringa con un ago di plastica corto per iniettare gel EEG conduttivo negli elettrodi per ottimizzare il contatto tra gli elettrodi e il cuoio capelluto.
Quindi, per assicurarsi che l'impedenza sia inferiore a 50 kilo ohm, collegare un impedenziometro agli elettrodi e impostarlo al di sotto di 50 kilo ohm. La luce diventa verde se l'impedenza è inferiore a 50 kilo ohm. Successivamente, collegare gli elettrodi all'amplificatore.
Posiziona una telecamera per registrare le espressioni facciali del neonato. Quindi collegare la sonda a punta piatta al dispositivo di attivazione del contatto fissato al dispositivo di registrazione EEG. Inizia scegliendo un nuovo file di lavoro.
Impostare la frequenza di campionamento su 2.000 Hertz. Impostare il filtro di taglio basso su una frequenza di un Hertz. Impostare il filtro di taglio alto su 70 Hertz e il filtro notch su 50 Hertz.
Seleziona un nome di studio per memorizzare i dati. Avviare l'EEG e la registrazione video. Mentre la mano destra del neonato è tenuta in posizione orizzontale, registrare l'attività EEG di fondo.
Annotare manualmente la registrazione EEG per registrare i periodi in cui non vengono applicati stimoli e il bambino sta riposando. Una volta che l'EEG di fondo è stabile, somministrare la quantità richiesta di stimoli della sonda a punta piatta alla mano destra del neonato. Fare attenzione a utilizzare la sonda a punta piatta perpendicolarmente alla mano del neonato in modo che la punta non si pieghi e venga applicata la forza corretta.
Quando la sonda a punta piatta raggiunge la forza nominale sulla pelle, il dispositivo di attivazione a contatto genera un segnale di attivazione. Questo segnale viene inviato al computer etichettando la registrazione EEG con il segno di attivazione. Dopo che gli stimoli sono stati somministrati, interrompere tutte le registrazioni e documentare i dettagli dell'impostazione sperimentale.
Dopo aver tolto gli elettrodi dalla testa del neonato, pulire il cuoio capelluto con un asciugamano umido per rimuovere eventuali residui. Uno stimolo della sonda a punta piatta di 32 millinewton è stato applicato alla mano destra di un paziente. La regione ombreggiata mostra la finestra temporale di interesse che si verifica da 200 a 500 millisecondi dopo lo stimolo.
Dopo un singolo stimolo, la risposta evocata nociva è visibile a circa 300 millisecondi dopo l'insorgenza dello stimolo. Il picco principale a 250 millisecondi è indicato con una freccia. Questa traccia dimostra la risposta media di 50 stimoli applicati con una forza di 32 millinewton allo stesso paziente.
Si noti che il potenziale evocato nocivo è più chiaro se vengono applicati più stimoli. Il filtro legnoso può essere utilizzato per regolare una leggera variabilità nella latenza di risposta. Il modello predefinito mostrato in rosso viene proiettato sull'EEG per calcolare l'entità della risposta evocata nociva.
Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 15 minuti se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di attendere ad applicare gli stimoli fino a quando il bambino non si calma. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come misurare oggettivamente la nocicezione al letto del paziente.
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Panoramica
Questo studio ha lo scopo di valutare oggettivamente la nocicezione in pazienti non verbali, in particolare neonati, mediante registrazioni EEG combinate a stimolazioni nocicettive. Questo metodo fornisce informazioni su come questi pazienti percepiscono il dolore in diverse condizioni.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Percezione del dolore
- Elettrofisiologia
Sfondo
- La misurazione del dolore in pazienti non verbali è complessa.
- Comprendere le risposte al dolore nei neonati è fondamentale per l'assistenza neonatale.
- La tecnica può essere applicata a neonati nati a termine o pretermine tardivi.
- Osservazioni precedenti hanno indicato diverse risposte al dolore in base ai metodi di parto.
Scopo dello studio
- Sviluppare una misurazione oggettiva della nocicezione in pazienti non verbali.
- Indagare come la percezione del dolore differisca in varie condizioni.
- Migliorare la comprensione delle risposte al dolore nei neonati.
Metodi Utilizzati
- Registrazione dell'EEG per misurare l'attività cerebrale.
- Stimolazione mediante una sonda a punta piatta per evocare risposte nocicettive.
- Applicazione del metodo a partire dalla 34ª settimana di età gestazionale.
- Confronto delle risposte al dolore in diversi scenari di parto neonatale.
Risultati principali
- Il metodo fornisce la prima misurazione oggettiva della nocicezione in pazienti non verbali.
- Sono state osservate diverse risposte al dolore nei neonati in base al metodo di parto.
- La tecnica è applicabile a un'ampia gamma di pazienti neonatali.
- È necessaria esperienza con l'EEG per un'implementazione efficace.
Conclusioni
- Questa tecnica rappresenta un notevole progresso nella valutazione del dolore nei pazienti non verbali.
- Apre nuove strade per ulteriori ricerche sulla percezione del dolore nei neonati.
- Comprendere la nocicezione può migliorare le pratiche di assistenza neonatale.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La misurazione oggettiva della nocicezione in pazienti neonatali non verbali colma una lacuna fondamentale nello sviluppo preclinico di analgesici, consentendo una valutazione diretta dell'elaborazione centrale del dolore senza ricorrere a indicatori comportamentali indiretti. Questo approccio elettrofisiologico favorisce la riduzione del rischio meccanicistico dei candidati analgesici fornendo biomarcatori quantificabili e riproducibili dell'attività cerebrale indotta da stimoli nocicettivi. Applicabile a partire da 34 settimane di età gestazionale, il metodo facilita una precoce continuità traslazionale nella validazione dei modelli di dolore neonatale e nella valutazione dell'efficacia analgesica.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche misurando le risposte nocicettive corticali come indicatore diretto dell'attivazione delle vie del dolore centrali.
- Valore operativo: Fornisce potenziali evocati nocicettivi standardizzati e riproducibili mediante stimolazione con sonda a punta piatta, riducendo la variabilità nei saggi di convalida degli obiettivi.
- Valore predittivo: Supporta l'identificazione dei composti promettenti consentendo un confronto oggettivo dell'efficacia analgesica tra diversi composti attraverso metriche EEG riproducibili della nocicezione.
Sviluppo di screening e saggi
- Prontezza del saggio: Genera misurazioni quantitative di variabili dipendenti (ad esempio, ampiezza del picco a 300 ms dopo lo stimolo) che permettono la caratterizzazione dose-risposta di candidati analgesici.
- Riproducibilità: Richiede un'impedenza inferiore a 50 kΩ e parametri di stimolazione fissi (forza di 32 mN, applicazione perpendicolare) per garantire un'acquisizione del segnale costante tra le prove.
- Scalabilità: Il completamento del protocollo in circa 15 minuti per sessione favorisce la prontezza per schermate ad alto rendimento quando integrato con sistemi automatizzati di somministrazione dello stimolo e acquisizione dell'EEG.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Sistema Rilevante per la Patologia: Modella la nocicezione neonatale umana in neonati con età gestazionale ≥34 settimane, offrendo un'elevata fedeltà traslazionale per lo sviluppo di analgesici perinatali.
- Continuità Preclinica: Permette una valutazione longitudinale dell'evoluzione della risposta nocicettiva, dalla fase di scoperta fino alla validazione preclinica, monitorando la maturazione dei potenziali evocati.
- Progressione Basata sul Rischio: Metriche oggettive della nocicezione forniscono indicazioni per decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo, riducendo la dipendenza da indicatori fisiologici o comportamentali indiretti del dolore, noti per le loro limitazioni nei modelli non verbali.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel continuum che va dalla scoperta precoce alla fase preclinica, fungendo da strumento di biologia della scoperta per la conferma dell'interazione con il bersaglio e da ponte traslazionale per la valutazione dell'efficacia analgesica in sistemi pertinenti ai neonati.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi su bersagli analgesici misurando le risposte corticali indotte da stimoli nocicettivi come biomarcatore funzionale della modulazione del circuito.
- Screening: Fornisce output quantitativi standardizzati di elettroencefalogramma (EEG) (ad esempio, l'ampiezza del potenziale evocato tramite proiezione del modello), consentendo il confronto tra composti e la selezione di quelli promettenti per lo sviluppo.
- Analisi: Richiede finestre analitiche predefinite sincronizzate temporalmente (200–500 ms dopo lo stimolo) e filtraggio di Woody per l'aggiustamento della latenza, al fine di garantire letture quantitative costanti.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla continuità preclinica attraverso un' applicabilità allineata all'età gestazionale, permettendo l'estrapolazione degli effetti analgesici dai modelli neonatali alla valutazione clinica del dolore.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma elettrofisiologica riutilizzabile per la valutazione della nocicezione in diverse classi di analgesici, riducendo lo sviluppo ripetitivo di saggi nei programmi per il dolore neonatale.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Fornisce una riduzione del rischio meccanicistica isolando l'elaborazione nocicettiva centrale da variabili periferiche o comportamentali di confondimento nella valutazione del dolore.
- Valore operativo: Garantisce la riproducibilità attraverso una somministrazione standardizzata dello stimolo (sonda con punta piatta, attivazione al contatto) e un preelaborazione standardizzato dell'EEG (impedenza <50 kΩ, iniezione di gel, preparazione del sito).
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo decisioni oggettive precoci di prosecuzione/cessazione per candidati analgesici in base al coinvolgimento del sistema nervoso centrale.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione aggiustata per il rischio quantificando l'efficacia della modulazione del bersaglio in un sistema di nocicezione neonatale rilevante per la malattia.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella posizionazione degli elettrodi EEG, nel monitoraggio dell'impedenza e nella riduzione degli artefatti del segnale nei neonati (ad esempio, escludendo i movimenti di suzione).
- Richiede un amplificatore EEG in grado di campionare a 2000 Hz, con filtro passa-banda 1–70 Hz e filtro notch a 50 Hz, come specificato nel protocollo.
- Necessita di una standardizzazione tra i team nell'applicazione dello stimolo (sonda con punta piatta perpendicolare a 32 mN) e nella sincronizzazione del trigger con l'acquisizione EEG.
- Le considerazioni per l'adattamento includono l'aggiustamento dell'intensità dello stimolo in base allo spessore della pelle dipendente dall'età, mantenendo al contempo la rilevabilità dei potenziali evocati nocicettivi.
- Limite pratico: gli artefatti dovuti ai movimenti del neonato richiedono uno stato di quiete o sonno durante la registrazione, limitando la produttività nei neonati agitati.
