Elektrofizjologiczny pomiar aktywności mózgu wywołanej szkodliwymi substancjami u noworodków przy użyciu sondy z płaską końcówką sprzężoną z elektroencefalografią
29 listopada 2017
Mierzenie bólu u pacjentów niewerbalnych jest wyzwaniem. W tym badaniu łączymy zapis EEG ze stymulacją za pomocą sondy z płaską końcówką, aby w obiektywny sposób wykryć szkodliwą aktywność mózgu.
Ogólnym celem tego pomiaru elektrofizjologicznego jest obiektywna ocena nocycepcji u noworodków. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie noworodków, takie jak to, jak pacjenci niewerbalni postrzegają ból i jak różni się on w odpowiedzi na różne stany. Główną zaletą tej techniki jest to, że można ją stosować u noworodków urodzonych o czasie lub późno przedwcześnie urodzonych od 34 tygodnia ciąży.
Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku badania bólu, ponieważ jest to pierwszy obiektywny pomiar nocycepcji u pacjentów niewerbalnych. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które dopiero zaczynają korzystać z tej metody, będą miały trudności, ponieważ wymagane jest doświadczenie z EEG. Na pomysł tej metody po raz pierwszy zrodził się nasz pomysł, gdy po porodzie zaobserwowaliśmy różne reakcje bólowe u noworodków urodzonych spontanicznie w porównaniu z noworodkami urodzonymi przez planowe cesarskie cięcie.
Ale również na oddziale intensywnej terapii noworodków dzieci są narażone na tak wiele potencjalnie bolesnych zabiegów. Nie wiesz, ile dostrzegają, nawet gdy są pod wpływem leków przeciwbólowych. Teraz możemy obiektywnie zmierzyć ich szkodliwą reakcję.
Przed rozpoczęciem upewnij się, że dziecko jest ciche i spokojne. Dziecko może spać, ale ruch ssania powinien być nieobecny podczas nagrywania z powodu artefaktów ruchowych. Zmierz obwód głowy noworodka za pomocą miarki, aby określić rozmiar czepka EEG.
Następnie zidentyfikuj pozycję elektrody czynnej, zaznaczając punkt środkowy między nasionem a inionem oraz punkt środkowy między lewym i prawym punktem przedmałżowinowym za pomocą ołówka do markera do skóry. Schemat pozycji elektrod jest pokazany tutaj. Określ położenie elektrody masowej na prawym czole i elektrody odniesienia nad lewym wyrostkiem sutkowatym.
Oczyść trzy miejsca elektrod za pomocą bawełnianego wacika nasączonego środkiem dezynfekującym skórę. Następnie delikatnie wyszoruj miejsca elektrod pastą przygotowującą EEG, aby obniżyć impedancję i umieść czepek EEG z elektrodami przymocowanymi do głowy noworodka. Następnie za pomocą strzykawki z krótką plastikową igłą wstrzyknij przewodzący żel EEG do elektrod, aby zoptymalizować kontakt elektrod ze skórą głowy.
Następnie, aby upewnić się, że impedancja jest poniżej 50 kiloomów, podłącz miernik impedancji do elektrod i ustaw ją poniżej 50 kiloomów. Światło zmieni kolor na zielony, jeśli impedancja będzie niższa niż 50 kiloomów. Następnie podłącz elektrody do amplifier.
Ustaw kamerę, aby nagrywać mimikę twarzy noworodka. Następnie podłącz sondę z płaską końcówką do wyzwalacza kontaktowego, który jest przymocowany do urządzenia rejestrującego EEG. Zacznij od wybrania nowego pliku roboczego.
Ustaw częstotliwość próbkowania na 2 000 Hz. Ustaw filtr dolnego odcięcia na częstotliwość jednego herca. Ustaw filtr wysokiego odcięcia na 70 Hz, a filtr wycinający na 50 Hz.
Należy wybrać nazwę badania, w którym mają być przechowywane dane. Rozpocznij EEG i nagrywanie wideo. Podczas gdy prawa ręka noworodka jest trzymana w pozycji poziomej, rejestruj aktywność EEG w tle.
Ręcznie dodaj adnotacje do zapisu EEG, aby zarejestrować okresy, w których nie stosuje się żadnych bodźców, a niemowlę odpoczywa. Gdy EEG w tle się ustabilizuje, podaj wymaganą ilość bodźców z płaską końcówką sondy do prawej ręki noworodka. Uważaj, aby używać sondy z płaską końcówką prostopadle do dłoni noworodka, aby końcówka się nie zginała i przyłożona była odpowiednia siła.
Gdy sonda z płaską końcówką osiągnie siłę nominalną działającą na skórę, wyzwalacz kontaktowy generuje sygnał wyzwalający. Sygnał ten jest wysyłany do komputera, który oznacza zapis EEG znakiem wyzwalającym. Po podaniu bodźców przerwij wszystkie nagrania i udokumentuj szczegóły ustawień eksperymentalnych.
Po zdjęciu elektrod przy główce niemowlęcia należy oczyścić skórę głowy mokrym ręcznikiem, aby usunąć wszelkie pozostałości. Na prawą rękę jednego pacjenta nałożono bodziec z płaską końcówką sondy o wartości 32 miliniutonów. Zacieniony obszar pokazuje interesujące nas okno czasowe, które występuje od 200 do 500 milisekund po bodźcu.
Po pojedynczym bodźcu reakcja wywołana szkodliwością jest widoczna po około 300 milisekundach od wystąpienia bodźca. Szczyt zasady przy 250 milisekundach jest oznaczony strzałką. Ślad ten pokazuje średnią odpowiedź 50 bodźców zaaplikowanych z siłą 32 miliniutonów do tego samego pacjenta.
Zauważ, że potencjał wywołany szkodliwością jest wyraźniejszy, jeśli zastosuje się więcej bodźców. Filtrowanie Woody'ego może być używane do dostosowywania niewielkiej zmienności opóźnienia odpowiedzi. Predefiniowany szablon pokazany na czerwono jest rzutowany na EEG w celu obliczenia wielkości reakcji wywołanej szkodliwością.
Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w 15 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, aby poczekać z zastosowaniem bodźców, aż niemowlę się uspokoi. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak obiektywnie mierzyć nocycepcję przy łóżku pacjenta.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Celem niniejszego badania jest obiektywna ocena nocycepcji u pacjentów niewerbalnych, a konkretnie u noworodków, z wykorzystaniem rejestracji EEG połączonej ze stymulacją nocyceptywną. Metoda ta pozwala uzyskać wiedzę o tym, jak pacjenci ci odczuwają ból w różnych warunkach.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Percepcja bólu
- Elektrofizjologia
Wstęp
- Pomiar bólu u pacjentów niewerbalnych jest wyzwaniem.
- Zrozumienie reakcji bólowych u noworodków ma kluczowe znaczenie dla opieki neonatologicznej.
- Technikę tę można zastosować u noworodków urodzonych w terminie lub w późnym okresie przedterminowym.
- Wcześniejsze obserwacje wskazywały na różne reakcje bólowe w zależności od metody porodu.
Cel badania
- Opracowanie obiektywnego pomiaru nocycepcji u pacjentów niewerbalnych.
- Zbadanie, w jaki sposób percepcja bólu różni się w zależności od różnych warunków.
- Pogłębienie zrozumienia reakcji bólowych u noworodków.
Zastosowane metody
- Rejestracja EEG w celu pomiaru aktywności mózgu.
- Stymulacja za pomocą sondy z płaskim końcem w celu wywołania reakcji na bodźce bólowe.
- Zastosowanie metody począwszy od 34. tygodnia wieku gestacyjnego.
- Porównanie reakcji bólowych w różnych scenariuszach porodu noworodkowego.
Główne wyniki
- Metoda ta umożliwia pierwszy obiektywny pomiar nocycepcji u pacjentów niewerbalnych.
- W zależności od metody porodu zaobserwowano różne reakcje na ból u noworodków.
- Technika ta ma zastosowanie w szerokim zakresie pacjentów noworodkowych.
- Do skutecznej implementacji niezbędne jest doświadczenie w zakresie EEG.
Wnioski
- Technika ta stanowi znaczący postęp w ocenie bólu u pacjentów niewyrażających go werbalnie.
- Otwiera ona możliwości dalszych badań nad percepcją bólu u noworodków.
- Zrozumienie nocycepcji może usprawnić praktyki opieki nad noworodkami.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Obiektywny pomiar nocycepcji u niewerbalnych pacjentów noworodkowych wypełnia krytyczną lukę w przedklinicznym rozwoju leków przeciwbólowych, umożliwiając bezpośrednią ocenę centralnego przetwarzania bólu bez polegania na wskaźnikach behawioralnych. To podejście elektrofizjologiczne wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku kandydaci na leki przeciwbólowe, dostarczając mierzalnych i powtarzalnych biomarkerów aktywności mózgu wywołanej bodźcami nocyceptywnymi. Metoda ta, stosowalna od 34. tygodnia wieku ciążowego, ułatwia wczesną ciągłość translacyjną w walidacji modeli bólu noworodkowego oraz w badaniach przesiewowych skuteczności leków przeciwbólowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez pomiar korowych reakcji nocyceptywnych jako bezpośredniego wskaźnika aktywacji centralnych dróg bólowych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowane, powtarzalne potencjały wywołane bodźcem nocyceptywnym dzięki stymulacji sondą z płaską końcówką, co zmniejsza zmienność w testach walidacji celu.
- Wartość predykcyjna: Wspiera identyfikację wiodących związków poprzez umożliwienie obiektywnego porównania skuteczności przeciwbólowej różnych substancji za pomocą spójnych miar nocycepcji opartych na EEG.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość analizy: Generuje ilościowe pomiary zmiennych zależnych (np. amplitudę szczytu w 300 ms po bodźcu), umożliwiając charakterystykę zależności dawka-odpowiedź dla kandydatów na leki przeciwbólowe.
- Powtarzalność: Wymaga impedancji poniżej 50 kΩ oraz stałych parametrów bodźca (siła 32 mN, aplikacja prostopadła), aby zapewnić spójne pozyskiwanie sygnału w kolejnych pomiarach.
- Skalowalność: Ukończenie protokołu w ok. 15 minut na sesję pozwala na przygotowanie do wysokoprzepustowego przesiewu po zintegrowaniu z zautomatyzowanymi systemami podawania bodźców i akwizycji EEG.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- System istotny dla choroby: Modeluje ludzką nocycepcję noworodkową u niemowląt w wieku ciążowym ≥34 tygodnie, zapewniając wierność translacyjną dla rozwoju środków przeciwbólowych w okresie okołoporodowym.
- Ciągłość przedkliniczna: Umożliwia podłużną ocenę trajektorii nocyceptywnej od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną poprzez śledzenie dojrzewania potencjałów wywołanych.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Obiektywne parametry nocycepcji wspierają decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go), ograniczając zależność od pośrednich wskaźników fizjologicznych lub behawioralnych bólu, które wykazują znane ograniczenia w modelach niewerbalnych.
Integracja rurociągów i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od wczesnego etapu odkryć do badań przedklinicznych, służąc jako narzędzie biologii odkrywczej do potwierdzania zaangażowania celu oraz jako pomost translacyjny do oceny skuteczności przeciwbólowej w systemach istotnych dla okresu noworodkowego.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących celów przeciwbólowych poprzez pomiar odpowiedzi korowych wywołanych bodźcami nocyceptywnymi jako funkcjonalnego biomarkera modulacji szlaków.
- Przesiewanie: Dostarcza ustandaryzowane ilościowo wyniki EEG (np. amplitudę potencjałów wywołanych poprzez projekcję szablonu), co umożliwia porównywanie związków i progresję od fazy hit-to-lead.
- Analityka: Wymaga zdefiniowanych okien analizy zablokowanych czasowo (200–500 ms po bodźcu) oraz filtrowania metodą Woodya w celu korekty latencji, co zapewnia spójne odczyty ilościowe.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną dzięki możliwości zastosowania w zależności od wieku gestacyjnego, co pozwala na ekstrapolację efektów przeciwbólowych z modeli noworodkowych do klinicznej oceny bólu.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę elektrofizjologiczną do oceny nocycepcji dla różnych klas leków przeciwbólowych, ograniczając nadmiarowy rozwój testów w programach badania bólu noworodków.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zapewnia minimalizację ryzyka mechanistycznego poprzez odizolowanie centralnego przetwarzania nocyceptywnego od zakłócających zmiennych obwodowych lub behawioralnych w ocenie bólu.
- Wartość operacyjna: Gwarantuje powtarzalność dzięki standaryzowanemu podawaniu bodźca (sonda z płaskim końcem, wyzwalacz stykowy) oraz przetwarzaniu wstępnemu EEG (impedancja <50 kΩ, iniekcja żelu, przygotowanie miejsca pomiaru).
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wczesne, obiektywne decyzje go/no-go dotyczące kandydatów na leki przeciwbólowe w oparciu o zaangażowanie ośrodkowego układu nerwowego.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez kwantyfikację skuteczności modulacji celu w istotnym dla choroby systemie nocycepcji noworodkowej.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest biegłość w rozmieszczaniu elektrod EEG, monitorowaniu impedancji oraz niwelowaniu artefaktów sygnału u noworodków (np. wykluczeniu ruchów ssania).
- Konieczne jest zastosowanie wzmacniacza EEG zdolnego do próbkowania z częstotliwością 2000 Hz, z pasmem przenoszenia 1–70 Hz oraz filtrem notch 50 Hz, zgodnie ze specyfikacją protokołu.
- Wymagana jest standaryzacja aplikacji bodźca w obrębie zespołu badawczego (proba o płaskim czubku przyłożona prostopadle z siłą 32 mN) oraz synchronizacja wyzwalacza z akwizycją danych EEG.
- W ramach adaptacji należy rozważyć dostosowanie intensywności bodźca do zależnej od wieku grubości skóry, przy jednoczesnym zachowaniu wykrywalności potencjałów wywołanych bodźcem nocyceptywnym.
- Ograniczenie praktyczne: artefakty ruchowe wynikające z aktywności niemowlęcia wymagają stanu ciszy lub snu podczas rejestracji, co ogranicza przepustowość badań u pobudzonych noworodków.
