Pomiary elektrofizjologiczne i analiza nocycepcji u niemowląt

Zanim jakiekolwiek badania będą mogły być przeprowadzone na temat etycznej aprobaty niemowląt i świadomej pisemnej zgody rodziców, należy uzyskać informację.

W tym badaniu uzyskano zgodę etyczną od Komitetu Etyki Szpitala Uniwersyteckiego i przed każdym zabiegiem uzyskano świadomą pisemną zgodę rodziców. Badanie to było zgodne ze standardami określonymi w Deklaracji Helsińskiej i wytycznymi Dobrej Praktyki Klinicznej.

1. Zbieranie danych - konfiguracja

1. Umieść co najmniej 16 indywidualnych jednorazowych elektrod EEG Ag/AgCl na głowie niemowlęcia po przygotowaniu skóry zgodnie z systemem umieszczania 10-20 elektrod (ryc. 1A). Bardziej kompleksowe pokrycie można uzyskać za pomocą czepka EEG z wbudowanymi elektrodami. Użycie czepka EEG sprawia, że proces ten jest szybszy i mniej uciążliwy, zwłaszcza że elektrody są przygotowywane z żelu indukcyjnego przed założeniem czepka na głowę. Zastosowanie jednorazowych elektrod EEG wymaga więcej czasu i umiejętności, ale zazwyczaj skutkuje lepszym zapisem. Rozważ zmniejszenie liczby elektrod, jeśli dostęp do niemowlęcia jest ograniczony, ale zawsze używaj elektrod linii środkowej (Cz, CPz i FCz). Użyj FCz jako elektrody odniesienia do nagrania.
2. Użyj pasty przewodzącej EEG, aby zoptymalizować elektryczne sprzężenie elektroda/skóra.
3. Umieść elastyczną siatkę na elektrodach, aby utrzymać je na miejscu.
4. Zwiąż ze sobą przewody elektrod, aby zminimalizować zakłócenia elektryczne.
5. Umieść elektrodę masową na klatce piersiowej lub głowie.
6. Umieść elektrody EMG na bicepsie udowym obu nóg po przygotowaniu skóry (ryc. 1B).
7. Aby zarejestrować aktywność EKG, umieść 1 elektrody EKG na ciele po przygotowaniu skóry (jedna elektroda po lewej stronie klatki piersiowej, jedna po prawej i użyj tej samej elektrody masowej, co w przypadku EEG).
8. Umieść przetwornik ruchu na brzuchu, aby zmierzyć oddech.
9. Umieść sondę pulsoksymetru na stopie, aby zmierzyć nasycenie tlenem i tętno. Upewnij się, że sonda jest zamocowana na miejscu i że nagrywany jest ciągły sygnał bez przerw. Sondę pulsoksymetru należy umieścić na stopie, która jest przeciwległa do stopy, którą zamierzasz stymulować.
10. Ustaw kamerę zamontowaną na statywie, aby wykadrować twarz niemowlęcia, aby można było rejestrować zmiany w wyrazie twarzy.
11. Umieść diodę elektroluminescencyjną (LED) w ramie kamery. Dioda LED jest połączona z obwodem pomiaru czasu, dzięki czemu będzie migać, gdy prezentowana jest stymulacja w celu synchronizacji EEG, EMG i zapisu wideo.

2. Zbieranie danych - nagrywanie

1. Rozpocznij nagrywanie wideo.
2. Rozpocznij rejestrację pulsoksymetrii.
3. Rozpocznij zapis EEG/EMG.
4. Poczekaj, aż niemowlę się uspokoi.
5. Trzymaj stopę tak, jakby wykonywał lancę piętową i ręcznie zaznaczaj zapisy EEG i EMG. Epoka ta zostanie wykorzystana do identyfikacji odcinka kontrolnego tła EEG i EMG.
6. Zastosuj stymulację dotykową, lekko stukając w gumową zatyczkę, która jest przymocowana do ramienia młotka ścięgnistego, o powierzchnię pięty. Stymuluj stopę, która nie jest przymocowana do pulsoksymetru. Podczas stymulacji niemowlęcia zapis EEG/EMG i wideo muszą być oznaczone jako zdarzenie w celu określenia czasu w zapisie, w którym stymulacja miała miejsce. Stymulacja dotykowa może być oznaczona zdarzeniem poprzez przymocowanie głowicy impedancyjnej do młotka ścięgnistego, która elektronicznie łączy stymulator z urządzeniem rejestrującym. Nagranie wideo jest oznaczone zdarzeniem przez lampę błyskową LED. Można stosować powtarzające się dotknięcia, a bodziec można zastosować do różnych obszarów ciała, np. ramienia
7. Zastosuj nieszkodliwą stymulację kontrolną, obracając lancet o 90 stopni i przykładając go do stopy tak, aby po zwolnieniu sprężynowego ostrza nie stykało się ze skórą. Zdarzenie to można zablokować w czasie za pomocą akcelerometru przymocowanego do górnej powierzchni lancy. Akcelerometr wykrywa wibracje, które pojawiają się po zwolnieniu ostrza.
8. Wykonać klinicznie niezbędną lancę pięty zgodnie z praktyką kliniczną na oddziale noworodkowym. Poczekaj, aż aktywność EEG się ustabilizuje, zanim wykonasz lancę pięty. Blokada czasowa lancy piętowej może być wykonana w taki sam sposób, jak w przypadku stymulacji kontrolnej. Podążając za lancą na pięcie, nie ściskaj stopy przez co najmniej 30 sekund, aby upewnić się, że zarejestrowane odpowiedzi są spowodowane wyłącznie lancą.
9. Upewnij się, że pobrano wymaganą ilość krwi i przygotuj próbki do analizy klinicznej.
10. Zapisz dane i zatrzymaj wszystkie nagrania.
11. Zapisz informacje demograficzne niemowlęcia oraz szczegóły eksperymentalne, a następnie wprowadź je do bazy danych w celu bezpiecznego przechowywania i wykorzystania w przyszłości.
12. Powtórzyć tę procedurę w wymaganej próbce niemowląt. W tym przykładzie liczba niemowląt = 23.

3. Analiza danych EEG

1. Twórz epoki EEG trwające 1,7 sekundy, które odpowiadają każdemu dotykowi, kontroli i stymulacji lancą oraz EEG w tle. Epoki powinny rozpoczynać się 0,6 sekundy przed każdym wydarzeniem. Liczba epok odpowiadających każdej modalności powinna być taka sama.
2. Linia bazowa koryguje epoki, odejmując średni sygnał linii bazowej i filtrując je górnoprzepustowe przy 0,1 Hz.
3. Rozważ epoki zarejestrowane w CPz lub Cz do dalszej analizy i wyklucz epoki, które zostały skażone artefaktem ruchu. Artefakt ruchu definiuje się jako zmianę amplitudy większą niż 50 μV w czasie krótszym niż 50 ms.
4. Dopasuj ślady, aby skorygować fluktuacje opóźnienia między 50 a 300 ms po stymulacji i przeprowadź analizę głównych składowych (PCA) w tym przedziale czasu, aby zidentyfikować potencjał dotykowy (tj. aktywność EEG związaną ze stymulacją dotykową). Rozważ, że epoki są zmiennymi, a punkty czasowe obserwacjami. PCA rozkłada epoki EEG na podstawowe przebiegi, zwane głównymi składowymi (PC) i reprezentują systematyczne zmiany amplitudy sygnału w różnych punktach czasowych.
5. Przeprowadź jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA) na wagach każdego z pierwszych 2 komputerów, aby określić, który komputer reprezentuje potencjał dotykowy. Będzie to komputer, którego waga była znacznie większa po stymulacji dotykowej w porównaniu z EEG w tle.
6. Dopasuj ślady, aby skorygować fluktuacje opóźnienia między 300 a 700 ms po stymulacji i przeprowadź PCA w tym przedziale czasu.
7. Uruchom jednokierunkową ANOVA na wagach każdego z pierwszych 2 komputerów, aby określić, który komputer reprezentuje potencjał specyficzny dla nocyceptywności. Będzie to komputer, którego waga była znacznie większa po szkodliwej stymulacji w porównaniu ze stymulacją dotykową i EEG w tle.

4. Analiza danych EMG

1. Oblicz średnią kwadratową (RMS) sygnału EMG w ciągu pierwszych 1000 ms po stymulacji dla bodźców kontrolnych i lancy.
2. Wykonaj test t na wartościach RMS, aby określić wycofanie odruchu rdzeniowego specyficznego dla nocyceptywności.

5. Reprezentatywne wyniki

Rysunek 1. (A) (i) Schemat i (ii) zdjęcie rozmieszczenia elektrod do zapisów EEG (zmodyfikowany międzynarodowy system umieszczania elektrod 10/20); (B) Schemat rozmieszczenia elektrod do zapisów EMG na mięśniu dwugłowym uda.

Rysunek 2. (A) Przykłady potencjału sensorycznego w Cz wywołanego dotykiem u 3 niemowląt; (B) przykłady potencjału specyficznego dla nocyceptywów w Cz wywołanego przez szkodliwą lancę u 3 niemowląt.

Rysunek 3. Zależność wag PC od modalności bodźca w Cz (średnia ± SEM). PC uzyskany między 50-300 ms po nadejściu bodźca reprezentuje potencjał dotykowy, a PC uzyskany między 300-700 ms po nadejściu bodźca reprezentuje potencjał specyficzny dla nocyceptywności. PC (pogrubione linie) są nakładane na średnie uzyskane dla wszystkich typów stymulacji (EEG w tle, dotyk, szkodliwa lanca) po wyrównaniu poszczególnych śladów w określonym przedziale czasu.

Rycina 4. (A) Przykład aktywności EMG u jednego niemowlęcia po (i) szkodliwym uderzeniu lancą na piętę i (ii) dotknięciu pięty. (B) Średnia (±SE) aktywność EMG od korzenia do średniej kwadratowej u niemowląt po szkodliwym bodźcu piętowym i nieszkodliwym dotyku.

Autorzy oświadczają, że nie mają nic do ujawnienia.