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Eletrofisiológica medição da atividade cerebral evocados nocivas em neonatos usando uma sonda de Flat-ponta acoplada a Eletroencefalografia

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DOI:

10.3791/56531

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29 de novembro de 2017

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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

Neste artigo

Resumo

Medir a dor em pacientes não-verbal é um desafio. Neste estudo nós combinamos a gravação de EEG com estimulação usando uma sonda plana-dica para detectar atividade cerebral evocado nocivas de forma objetiva.

Resumo

A dor é uma experiência sensorial e emocional desagradável. Em pacientes não-verbal, é muito difícil medir a dor, mesmo com ferramentas de avaliação de dor. Essas ferramentas são subjetivas ou determinar indicadores fisiológicos secundários, que também têm certas limitações, particularmente quando explorar a eficácia da analgesia. Como processamento cortical é essencial para a percepção da dor, as medidas de atividade do cérebro podem fornecer uma abordagem útil para avaliar a dor em crianças. Aqui nós apresentamos um método para avaliar a nocicepção com gravações de atividade eletrofisiológica cérebro otimizadas para uso em recém-nascidos. Para produzir estímulos nocivos altamente padronizados e reprodutíveis, aplicamos a estimulação mecânica com uma sonda de ponta plana, por exemplo, picada de agulha, que não é quebra de pele e não causa desconforto comportamental. O potencial evocado nocivas permite a medição objetiva de nocicepção em pacientes não-verbal. Esse método pode ser usado em recém-nascidos logo em 34 semanas de idade gestacional. Além disso, poderia ser aplicada em diferentes situações como medir a eficácia de drogas analgésicas ou anestésicas.

Introdução

A dor é uma experiência sensorial e emocional desagradável associada com dano tecidual real ou potencial, ou descrita em termos de tais danos1. A incapacidade de comunicar verbalmente não nega a possibilidade de que um indivíduo está experimentando dor mas torna muito difícil avaliar o tratamento de alívio da dor, por exemplo, em recém-nascidos2. Vários indicadores comportamentais e fisiológicos são utilizados para avaliar a dor em pacientes não-verbal. Diferentes escalas foram desenvolvidas ao longo dos anos, a escolha depende do tipo de estímulo, idade gestacional e o ambiente em que os recém-nascidos são embeded3,4,5. Estas ferramentas de avaliação de dor também dependem de interpretação do avaliador ou eles exigem secundários indicadores fisiológicos.

Neste vídeo, apresentamos um método para avaliar a nocicepção com gravações eletrofisiológicas otimizadas para uso em recém-nascidos. Nocicepção é definida como o processo neural de codificação estímulos nocivos. Assim, dosar a nocicepção é um método elegante e objetivo para determinar a entrada neural em uma pessoa não-verbal. Além disso, a atividade cortical detectada por Eletroencefalografia (EEG) está correlacionada com a intensidade de eventos nocivos5,6.

O método apresentado aqui combina gravação de EEG com estímulos nocivos produzidos por uma estimulação mecânica com uma sonda de ponta plana, também chamada de uma picada de agulha7, que não é quebra de pele e não causa desconforto comportamental6. Tem sido demonstrado, que a nocicepção seguinte pontuam estimulação é predominantemente mediado pela Aδ-fibras, será que não é necessário uma pele quebrando lesão8 e a magnitude da nociceptiva específicas potenciais não é dependente do estado9de dormir. A sonda é bem aceito também por pais ao aplicar esse método em um ambiente de estudo com recém-nascidos. Eletronicamente, a sonda está ligada ao sistema de gravação de EEG, permitindo a gravação de EEG ser marcados precisamente quando a sonda entra em contato com a pele. Isto grandemente simplifica o processo de bloqueio de tempo e é a premissa para todas as análises subsequentes de EEG. A fim de minimizar o tempo de preparação da gravação infantil EEG, usamos um sistema de posicionamento de eletrodo de 10/20 internacional modificado onde reduzimos o número de eletrodos para o requisito mínimo de três eletrodos (Figura 1). Utilizou-se o eléctrodo Cz de vértice central, onde a atividade cerebral evocado nocivas é máxima9,10,11, juntamente com uma referência e um eléctrodo de terra.

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Protocolo

O estudo foi aprovado pelo competente ética Comissão de noroeste da Suíça (EKNZ 2015-079) e informado consentimento por escrito dos pais para o participante foi obtido antes da medição.

1. preparação

  1. Certifique-se que o bebê está resolvido. Deve ser calmo e se estabeleceram, sem chupar movimentos durante a gravação, por causa de artefatos de movimento. O bebê pode estar dormindo9.
  2. Medir a circunferência da cabeça do recém-nascido com uma fita métrica para definir o tamanho da tampa do EEG.
  3. Identificar a posição do eletrodo ativo: Cz / posição de vértice, marcando o ponto médio entre o nasion e o Ínion e o ponto médio entre a esquerda e direita preaurical ponto com um lápis de marcador de pele. Para o posicionamento dos eléctrodos ver também Figura 1.
  4. Identificar as posições do eléctrodo de terra: certa testa (Fp2) e o eletrodo de referência: mastoide esquerda (A1).
  5. Limpe os locais de eletrodo (Cz, Fp2 e A1) com desinfectante utilizando um cotonete. No caso de um monte de cabelo, separe o cabelo para visualizar o couro cabeludo.
  6. Esfregue suavemente os sites de eletrodo com EEG preparando pasta, usando um cotonete de algodão, para reduzir a impedância.
  7. Coloque a tampa de EEG com os eletrodos fixados na cabeça do recém-nascido.
  8. Gel condutor de EEG Injete os eletrodos, usando uma seringa com uma agulha de plástico curta para otimizar o contato entre os eletrodos e o couro cabeludo.
  9. Ajuste os eletrodos até a impedância é abaixo de 50 kΩ, conforme descrito nas recomendações do fabricante e em orientações publicadas12.
  10. Posicione uma câmera para gravar expressões faciais do recém-nascido.
  11. Conecte a sonda plana-dica para o dispositivo de contacto do gatilho, que é fixado para o dispositivo de gravação de EEG. Quando a sonda de ponta plana atinge a força nominal sobre a pele, um sinal do disparador é gerado pelo dispositivo de contacto do gatilho. Este sinal é enviado para o computador, o EEG gravação com uma marca de gatilho de marcação.

2. medição

  1. Selecione um nome de estudo para armazenar os dados.
  2. Adicione filtros de passa banda on-line:
    1. Exibir filtros:
      Filtro de corte baixo: frequência: 1Hz
      Filtro de corte de alto: frequência: 70 Hz
      Filtro notch: 50 Hz
      Taxa de amostragem: 2000 Hz
  3. Inicie o EEG e gravação de vídeo.
  4. Mantenha o righthand do recém-nascido na posição horizontal. O estímulo também pode ser aplicado em um site diferente, por exemplo, o pé, o que resultará em latência mais tempo do que de mão, por favor veja detalhes 3.7.
  5. Primeiro registro de atividade de EEG de fundo. Enquanto a mão do recém-nascido é realizada, anote a gravação de EEG manualmente para gravar períodos onde não há estímulos são aplicados e o Infante está descansando.
  6. Conduza a quantidade necessária de estímulos de ponta plana-sonda de acordo com o projeto de estudo na direita do recém-nascido. Em nosso projeto experimental, defina o número de estímulos de ponta plana-sonda em 50. Tenha cuidado para usar o teste de ponta plana perpendicularmente à mão do recém-nascido para que a ponta não se dobra e aplicar a força correta. Execute os estímulos de ponta plana-sonda usando um mínimo de 2 a 3 s intervalo inter estímulo (ISI)6 para evitar o somatório.
  7. Pare todas as gravações.
  8. Documente os detalhes de configuração experimental.

3. análise de dados

  1. Filtre os dados brutos do EEG off-line usando um filtro de alta frequência de 1 Hz e um filtro passa-baixas a 30 Hz.
  2. Segmente os dados em épocas de 1.500 ms (500 ms antes de 1.000 ms após o início do estímulo).
  3. Execute uma correção de linha de base para o intervalo pré-estímulo.
  4. Manualmente rejeite as épocas de EEG contendo artefatos, tais como artefatos de movimento e ruído, após inspeção visual. Por favor, consulte também o contorno do tutorial: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
  5. Média as épocas de EEG (para o fundo e estímulo resposta separadamente).
  6. Lenhoso filtro os dados com uma variação máxima de ± 50 ms na janela de tempo 0 - 1.000 ms post início do estímulo. Isso permite que as diferenças de latência entre as crianças. Fazer isso para os fundo e estímulo respostas separadamente.
  7. Projeto de um modelo de atividade cerebral evocados nocivas, que foi definida em um conjunto de dados independente e tem sido descrita em detalhe em outro lugar11 sobre os dados para determinar a magnitude da resposta evocada nocivas dentro de cada julgamento individual. O modelo descreve uma forma de onda característica da resposta evocada nocivas e a magnitude reflete a quantidade desta resposta evocada nocivas dentro o julgamento individual.
    Nota: A janela de tempo no qual o modelo do projeto é dependente da idade do Infante e a posição de estímulo. Se os estímulos são aplicados à mão, em seguida, a janela de tempo de interesse é 200-500 ms pós estímulo11. Se os estímulos são aplicados ao pé, então a janela de tempo de interesse é de 400-700 ms post estímulo11. Observe que este modelo só atualmente foi validado para lactentes entre de gestação dos 34-43 semanas. Para métodos detalhados associados usando este modelo e uma discussão das limitações, por favor consulte Hartley et al . 201711.
  8. Verifica que a magnitude da atividade cerebral evocados nocivas calculado usando o modelo é significativamente mais alto após o estímulo, em comparação com o fundo de EEG.
  9. Analisar a expressão facial comportamental depois (câmera está relacionada com o EEG gravação) usando o sistema de codificação Facial Neonatal2,13.

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Resultados

A Figura 1 é a representação diagramática do eléctrodo posicionamento usando o sistema de colocação Internacional de eletrodo de 10/20 modificado. A Figura 2 mostra a atividade de EEG registada pouco antes e após a aplicação de um único estímulo nocivo, usando uma sonda de ponta plana com 32 mN vigor, estimulação ocorreu, conforme descrito no protocolo para o lado do recém-nascido (Figura 2A). A resp...

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Discussão

A abordagem apresentada aqui mostra como nocivas-evocado cerebral actividade em neonatos pode ser medida de forma objectiva, usando a gravação de EEG e estimuladores de ponta plana-sonda para aplicar estímulos nocivos experimentais. Esta técnica pode ser usada em várias configurações clínicas para detectar a nocicepção, por exemplo, em pessoas não-verbais, tais como recém-nascidos. O estudo completo pode ser feito dentro de 15 minutos, incluindo a colocação do bebé, identificar, preparar e montagem dos eléctrodo...

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Divulgações

Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

Os autores gostaria de reconhecer Caroline Hartley e Rebeccah Slater (departamento de Pediatria, Universidade de Oxford, Reino Unido) para revisão crítica de nosso papel e Walter Magerl (departamento de neurofisiologia, centro de Biomedicina e tecnologia médica Mannheim (CBTM), Universidade de Heidelberg, Alemanha) nos apoiar com equipamento técnico e conhecimento.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
EasycapEASYCAP GmbHAC-32-CTampas de EEG para bebês de 34 e 36 anos
actiCAPBrain Products GmbHBP-04243-SIGeletrodos ativos
ImpBoxBrain Products GmbHmedição de impedância
V-AmpBrain Products GmbHDispositivo de gravação de EEG
Gatilho de contato para estimulação de picada de agulhaMRC Systems GmbH
Conjunto de estimuladores PinPrickMRC Systems GmbH
Pasta de preparação de EEGUSB Farmáciacontém cloreto de sódio, pedra-pomes, propilenoglicol
SuperViscEASYCAP GmbHElectrolyte-Gel para eléctrodos activos
Brain Vision RecorderBrain Products GmbH
Brain Vision AnalyzerBrain Products GmbH
MATLAB usando EEGLAB

Centro Swartz de Neurociência Computacional, Universidade da Califórnia em San DiegoPara processamento de EEG, incluindo a média de todas as épocas de EEG

Referências

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