Elektrofysiologische meting van schadelijke-opgeroepen hersenactiviteit bij pasgeborenen met een sonde van de Flat-tip gekoppeld aan elektro-encefalografie
29 november 2017
Het meten van pijn bij non-verbale patiënten is een uitdaging. In deze studie combineren we EEG opname met stimulatie met behulp van een flat-tip sonde hersenactiviteit schadelijke-opgeroepen op een objectieve manier.
Het algemene doel van deze elektrofysiologische meting is om de nociceptie bij pasgeboren baby's objectief te beoordelen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het neonatale veld te beantwoorden, zoals hoe non-verbale patiënten pijn waarnemen en hoe dit verschilt in reactie op verschillende omstandigheden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het kan worden gebruikt bij pasgeborenen die op termijn of laat pre-termijn zijn geboren, beginnend vanaf 34 weken zwangerschapsduur.
De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar onderzoek naar pijn omdat het de eerste objectieve meting van nociceptie bij non-verbale patiënten is. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn in deze methode worstelen omdat ervaring met EEG vereist is. We kregen voor het eerst het idee voor deze methode toen we na de bevalling verschillende pijnreacties observeerden bij pasgeborenen die spontaan werden geboren in vergelijking met degenen die werden geboren door middel van een keizersnede.
Maar ook op de neonatale intensive care worden baby's blootgesteld aan zoveel mogelijk pijnlijke procedures. Je weet niet hoeveel ze waarnemen, zelfs als ze onder pijnstillende medicijnen zijn. Nu kunnen we hun schadelijke reactie objectief meten.
Voordat u begint, moet u ervoor zorgen dat de baby rustig en kalm is. De baby mag wel slapen, maar er mag geen zuigbeweging zijn tijdens de opname vanwege bewegingsartefacten. Meet de hoofdomtrek van de pasgeborene met een meetlint om de grootte van de EEG-dop te bepalen.
Vervolgens identificeert u de actieve elektrodepositie door het middelpunt tussen nasion en inion en het middelpunt tussen het linker en rechter pre-auriculaire punt te markeren met een huidmarkerstift. Een schema van de elektrodeposities wordt hier getoond. Identificeer de posities voor de grondelektrode op de rechter voorhoofd en voor de referentie-elektrode boven het linker mastoïde.
Reinig de drie elektrodeplaatsen met een wattenstaafje gedrenkt in huiddesinfectiemiddel. Schrob vervolgens voorzichtig de elektrodeplaatsen met EEG-voorbereidingspasta om de impedantie te verlagen en plaats de EEG-dop met de aangehechte elektroden op het hoofd van de pasgeborene. Gebruik vervolgens een spuit met een korte plastic naald om geleidend EEG-gel in de elektroden te injecteren om de contact tussen de elektroden en de hoofdhuid te optimaliseren.
Om ervoor te zorgen dat de impedantie onder de 50 kilo ohm ligt, sluit u een impedantiemetingsapparaat aan op de elektroden en stelt u deze onder de 50 kilo ohm in. Het lampje gaat groen als de impedantie onder de 50 kilo ohm ligt. Verbind vervolgens de elektroden met de versterker.
Plaats een camera om de gezichtsuitdrukkingen van de pasgeborene op te nemen. Verbind vervolgens de platte puntsonde met het contacttriggerapparaat dat is bevestigd aan het EEG-opnameapparaat. Begin met het kiezen van een nieuw werkbestand.
Stel de bemonsteringssnelheid in op 2.000 Hertz. Stel de lage doorsneefilter in op een frequentie van één Hertz. Stel de hoge doorsneefilter in op 70 Hertz en de notchfilter op 50 Hertz.
Selecteer een studienaam om de gegevens op te slaan. Start de EEG en de video-opname. Terwijl de rechterhand van de pasgeborene in een horizontale positie wordt gehouden, wordt de achtergrond-EEG-activiteit opgenomen.
Annoteer de EEG-opname handmatig om perioden te registreren waarin geen stimuli worden toegepast en de baby rust. Zodra de achtergrond-EEG stabiel is, dient u de vereiste hoeveelheid platte puntsonde stimuli toe aan de rechterhand van de pasgeborene. Zorg ervoor dat u de platte puntsonde loodrecht op de hand van de pasgeborene gebruikt zodat de punt niet buigt en de juiste kracht wordt toegepast.
Wanneer de platte puntsonde de nominale kracht op de huid bereikt, genereert het contacttriggerapparaat een triggersignaal. Dit signaal wordt naar de computer gestuurd en merkt de EEG-opname aan met het triggermerkteken. Nadat de stimuli zijn toegediend, stopt u alle opnames en documenteert u de details van de experimentele instelling.
Nadat de elektroden van het hoofd van de baby zijn verwijderd, reinigt u de hoofdhuid met een nat handdoekje om eventuele restanten te verwijderen. Een platte puntsonde stimulus van 32 millinewtons werd toegepast op de rechterhand van één patiënt. Het schaduwgebied toont het tijdvenster van belang dat zich 200 tot 500 milliseconden na het stimulus voordoet.
Na een enkele stimulus is de schadelijk-geëvoelde reactie zichtbaar op ongeveer 300 milliseconden na het begin van het stimulus. De hoofdpiekkracht op 250 milliseconden is aangegeven met een pijl. Dit tracé toont de gemiddelde reactie van 50 stimuli toegepast met een kracht van 32 millinewtons op dezelfde patiënt.
Merk op dat de schadelijk-geëvoelde potentiaal duidelijker is als er meer stimuli worden toegepast. Woody-filtering kan worden gebruikt om te corrigeren voor lichte variabiliteit in de responslatentie. Het voorgedefinieerde sjabloon dat in rood is weergegeven, wordt op de EEG geprojecteerd om de grootte van de schadelijk-geëvoelde reactie te berekenen.
Eenmaal beheerst, kan deze techniek in 15 minuten worden uitgevoerd als deze correct wordt uitgevoerd. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te wachten met het toepassen van de stimuli totdat de baby kalm is. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u objectief nociceptie aan het bed kunt meten.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie heeft tot doel nociceptie bij non-verbale patiënten, specifiek pasgeboren zuigelingen, objectief te beoordelen met behulp van EEG-registraties in combinatie met nociceptieve stimulatie. Deze methode biedt inzicht in hoe deze patiënten pijn ervaren onder verschillende omstandigheden.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Pijnperceptie
- Elektrofysiologie
Achtergrond
- Het meten van pijn bij non-verbale patiënten is uitdagend.
- Het begrijpen van pijnreacties bij pasgeborenen is cruciaal voor de neonatale zorg.
- De techniek kan worden toegepast op neonaten dievoldragen of laat prematurend zijn geboren.
- Eerdere observaties wezen op verschillende pijnreacties op basis van de bevallingsmethode.
Doel van de studie
- Om een objectieve meting van nociceptie bij non-verbale patiënten te ontwikkelen.
- Om te onderzoeken hoe de pijnperceptie verschilt onder diverse omstandigheden.
- Om het begrip van pijnreacties bij pasgeborenen te verbeteren.
Gebruikte methoden
- EEG-registratie om de hersenactiviteit te meten.
- Stimulatie met een vlakke probe om nociceptieve reacties op te wekken.
- Toepassing van de methode vanaf 34 weken zwangerschapsduur.
- Vergelijking van pijnreacties in verschillende neonatale bevallingsscenario's.
Belangrijkste resultaten
- De methode biedt de eerste objectieve meting van nociceptie bij non-verbale patiënten.
- Er werden verschillende pijnreacties waargenomen bij neonaten op basis van de bevallingsmethode.
- De techniek is toepasbaar op een breed scala aan neonatale patiënten.
- Ervaring met EEG is noodzakelijk voor een effectieve implementatie.
Conclusies
- Deze techniek vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de pijnbeoordeling bij non-verbale patiënten.
- Het opent wegen voor verder onderzoek naar pijnperceptie bij neonaten.
- Inzicht in nociceptie kan de zorgpraktijken voor neonaten verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor het management
Objectieve meting van nociceptie bij non-verbale neonatale patiënten vult een kritische leemte in de preklinische ontwikkeling van analgetica op, waardoor directe beoordeling van centrale pijnverwerking mogelijk is zonder afhankelijkheid van gedragsmatige indicatoren. Deze elektrofysiologische benadering ondersteunt het mechanistische risicobeheer van analgetische kandidaten door kwantificeerbare, reproduceerbare biomarkers van door schadelijke prikkels opgewekte hersenactiviteit te bieden. De methode is toepasbaar vanaf een zwangerschapsduur van 34 weken en faciliteert vroege translationele continuïteit bij de validatie van neonatale pijnmodellen en de screening van de effectiviteit van analgetica.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het onderzoeken van therapeutische hypothesen mogelijk door corticale nociceptieve responsen te meten als directe aflezing van de activering van centrale pijnpaden.
- Operationele waarde: Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare door noxious prikkels opgewekte potentialen via stimulatie met een vlakke probe-tip, waardoor de variabiliteit in target-validatieassays wordt verminderd.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de identificatie van lead-compounds door een objectieve vergelijking van de analgetische effectiviteit tussen verschillende verbindingen mogelijk te maken via consistente EEG-gebaseerde nociceptiemetrieken.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Assay-gereedheid: Genereert kwantitatieve metingen van de afhankelijke variabele (bijv. piekamplitude bij 300 ms na stimulus), waardoor dosis-respons-karakterisering van analgesie-kandidaten mogelijk is.
- Reproduceerbaarheid: Vereist een impedantie onder 50 kΩ en vaste stimulusparameters (32 mN kracht, loodrechte applicatie) om consistente signaalacquisitie over verschillende runs te waarborgen.
- Schaalbaarheid: Voltooiing van het protocol in ~15 minuten per sessie ondersteunt high-throughput screening-gereedheid wanneer dit wordt geïntegreerd met geautomatiseerde stimulusafgifte en EEG-acquisitiesystemen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Ziekterellevant systeem: Modelleert menselijke neonatale nociceptie bij zuigelingen ≥34 weken zwangerschapsduur, wat translationele getrouwheid biedt voor de ontwikkeling van perinatale analgetica.
- Preklinische continuïteit: Maakt longitudinale beoordeling van het nociceptieve traject mogelijk, van ontdekking tot preklinische validatie, door de rijping van opgewekte potentialen te volgen.
- Risico-gecorrigeerde vooruitgang: Objectieve nociceptiemetrieken informeren go/no-go-beslissingen door de afhankelijkheid van indirecte fysiologische of gedragsmatige pijnindicatoren met bekende beperkingen in non-verbale modellen te verminderen.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het continuüm van vroege ontdekking naar preklinisch onderzoek en dient als een instrument voor ontdekkingsbiologie voor de bevestiging van target-interactie en als een translationele brug voor de evaluatie van de analgetische werkzaamheid in neonatale relevante systemen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van analgetische targets door het meten van door nociceptie opgewekte corticale responsen als functionele biomarker voor padmodulatie.
- Screening: Levert assay-gestandaardiseerde, kwantitatieve EEG-outputs (bijv. de magnitude van opgewekte potentialen via template-projectie), wat vergelijking van verbindingen en hit-to-lead progressie mogelijk maakt.
- Analytics: Vereist vooraf gedefinieerde time-locked analysevensters (200–500 ms post-stimulus) en Woody-filtering voor latentie-aanpassing om consistente kwantitatieve read-outs te garanderen.
- Translationeel onderzoek: Legt een verbinding met preklinische continuïteit door toepasbaarheid die is afgestemd op de gestationele leeftijd, waardoor extrapolatie van analgetische effecten van neonatale modellen naar klinische pijnbeoordeling mogelijk is.
- Enterprise Reuse: Creëert een herbruikbaar elektrofysiologisch platform voor de beoordeling van nociceptie over verschillende analgetische klassen heen, waardoor redundante assay-ontwikkeling in neonatale pijnprogramma's wordt verminderd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Biedt mechanistische risicoreductie door centrale nociceptieve verwerking te isoleren van verstorende perifere of gedragsmatige variabelen bij pijnbeoordeling.
- Operationele waarde: Garandeert reproduceerbaarheid via gestandaardiseerde stimulusafgifte (vlakke probe-tip, contacttrigger) en EEG-voorverwerking (impedantie <50 kΩ, gelinjectie, voorbereiding van de locatie).
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door vroege, objectieve go/no-go-beslissingen over analgetische kandidaten mogelijk te maken op basis van de betrokkenheid van het centrale zenuwstelsel.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering door de effectiviteit van targetmodulatie te kwantificeren in een ziekterelevant neonataal nociceptief systeem.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in EEG-elektrodeplaatsing, impedantiemonitoring en het verminderen van neonatale signaalartefacten (bijv. het uitsluiten van zuigbewegingen).
- Afhankelijk van een EEG-versterker die in staat is tot een bemonsteringsfrequentie van 2000 Hz, een banddoorlaatfilter van 1–70 Hz en een notchfilter van 50 Hz zoals gespecificeerd in het protocol.
- Noodzaak tot cross-team standaardisatie van de stimulusapplicatie (loodrechte platte probe bij 32 mN) en triggersynchronisatie met de EEG-acquisitie.
- Overwegingen voor aanpassing omvatten het bijstellen van de stimulusintensiteit op basis van de leeftijdsafhankelijke huiddikte, terwijl de detecteerbaarheid van noxious-evoked potentials behouden blijft.
- Praktische beperking: Bewegingsartefacten door bewegingen van de zuigeling vereisen een rustige of slapende toestand tijdens de opname, wat de doorvoer bij onrustige neonaten beperkt.
