Medidas eletrofisiológicas e Análise de nocicepção em bebês humanos

Summary

A avaliação e tratamento da dor em crianças é difícil porque as crianças não podem verbalmente relatam sua experiência. Neste vídeo podemos descrever quantitativa métodos eletrofisiológicos e técnicas de análise que pode ser usado para medir a resposta a eventos nocivos do sistema nervoso infantil.

Abstract

A dor é uma experiência sensorial e emocional desagradável. Uma vez que as crianças não podem verbalmente relatam suas experiências, os métodos atuais de avaliação da dor são baseados em reações comportamentais e fisiológicas do corpo, tais como movimentos chorando, corpo ou mudanças na expressão facial. Enquanto estas medidas demonstram que as crianças montar uma resposta após a estimulação nociva, eles são limitados: eles são baseados em ativação de somáticas subcortical e vias motoras autônomo que não pode ser confiavelmente ligados à central de processamento sensorial no cérebro. Conhecimento de como o sistema nervoso central responde a eventos nocivos poderiam fornecer uma visão de como a informação nociceptiva e dor é processada em recém-nascidos.

O calcanhar de procedimento de punção utilizado para extrair o sangue de crianças hospitalizadas oferece uma oportunidade única para estudar a dor na infância. Neste vídeo podemos descrever como eletroencefalografia (EEG) e eletromiografia (EMG) em tempo bloqueado para este procedimento can ser usado para investigar a atividade nociceptiva no cérebro e medula espinhal.

Esta abordagem integrativa para a medição da dor do bebê tem o potencial de abrir caminho para uma ferramenta de medição eficaz e sensível clínicos.

Protocol

Antes de qualquer estudos podem ser realizados com a aprovação dos bebês éticos e informado por escrito o consentimento dos pais precisa ser procurado.

Neste estudo aprovação ética foi obtida a partir do University College Hospital Comitê de Ética e informado por escrito o consentimento dos pais foi obtida antes de cada procedimento. Este estudo conformado com as normas estabelecidas pela Declaração de Helsinki e as diretrizes Boa Prática Clínica.

1. Coleta de dados - Configuração

1. Coloque um mínimo de 16 individuais descartáveis ​​EEG eletrodos Ag / AgCl copo sobre a cabeça do bebê depois de preparar a pele de acordo com o sistema de colocação do eletrodo 10-20 (Figura 1A). Cobertura mais abrangente pode ser conseguido usando uma touca de EEG com eletrodos embutidos. Uso de uma tampa de EEG torna o processo mais rápido e menos disruptivo, particularmente como eletrodos são preparados com gel indutiva antes de colocar o boné na cabeça. A aplicação de eletrodos descartáveis ​​EEG requermais tempo e habilidade, mas geralmente resulta em uma melhor gravação. Considerar a redução do número de eletrodos se o acesso para a criança é limitada, mas sempre usar eletrodos da linha média (Cz, CPZ e FCz). Use FCz como eletrodo de referência para a gravação.
2. Use pasta condutora EEG para otimizar o eletrodo / pele de acoplamento elétrico.
3. Coloque uma rede elástica ao longo dos eletrodos para mantê-los no lugar.
4. Amarre a cabos-eletrodos em conjunto para minimizar a interferência elétrica.
5. Coloque um eletrodo terra colocada no peito ou na cabeça.
6. Colocação de eletrodos de EMG no bíceps femoral de ambas as pernas depois de preparar a pele (Figura 1B).
7. Para gravar a atividade ECG lugar levam uma eletrodos de ECG sobre o corpo, após preparar a pele (um eletrodo no lado esquerdo do peito, um na direita e use o eletrodo terra mesmo que para a EEG).
8. Coloque um transdutor de movimento sobre o abdome para medir a respiração.
9. Coloque uma sonda de oxímetro de pulso com o pépara medir a saturação de oxigênio e freqüência cardíaca. Certifique-se que a sonda está fixada no local e que um sinal contínuo é gravada sem interrupções. A sonda oxímetro precisa ser colocado com o pé que é contralateral ao pé que pretende estimular.
10. Configurar uma filmadora tripé montado para moldar a cara do bebê de modo que mudanças na expressão facial pode ser gravado.
11. Coloque um diodo emissor de luz (LED) no quadro da câmera. O LED está ligado ao circuito de tempo para que ela irá piscar quando a estimulação é apresentado para sincronizar o EEG, EMG e gravação de vídeo.

2. Coleta de dados - gravação

1. Iniciar a gravação de vídeo.
2. Iniciar a gravação de oximetria de pulso.
3. Iniciar EEG / EMG de gravação.
4. Espere até que a criança seja resolvida.
5. Segure o pé como se realizar uma punção do calcanhar e marcar manualmente evento as gravações de EEG e EMG. Esta época vai ser usado para identificar uma seção de fundo do controle EEGe EMG.
6. Aplicar estimulação táctil batendo levemente uma rolha de borracha que está preso ao braço de um martelo contra a superfície do tendão do calcanhar. Estimular o pé que não está anexado ao oxímetro de pulso. Quando a criança é estimulada a EEG / EMG e gravação de vídeo deve ser um evento marcado para identificar o tempo na gravação quando o estímulo ocorreu. A estimulação táctil pode ser um evento marcado pelo acoplamento de um chefe de impedância para o martelo do tendão que liga o estimulador eletronicamente com o equipamento de gravação. A gravação de vídeo é um evento marcado pelo flash LED. Toques repetidos podem ser aplicados eo estímulo pode ser aplicado a diferentes regiões do corpo, ou seja, o ombro
7. Aplicar um estímulo controle não-nocivos ao girar a lanceta de 90 graus e colocando-a contra o pé de modo que quando a lâmina de mola é liberada, não entra em contato com a pele. Este evento pode ser tempo-locked usando um acelerômetro conectado à superfície superior do tele lança. O acelerômetro detecta a vibração que ocorre quando a lâmina é liberada.
8. Realizar a punção do calcanhar clinicamente essenciais, em conformidade com a prática clínica na unidade neonatal. Espere até que a atividade EEG é liquidado antes de fazer a punção. Tempo de travamento do lance do calcanhar pode ser realizada da mesma forma como para a estimulação de controle. Após a punção do calcanhar, não espremer o pé por pelo menos 30 segundos para garantir que as respostas gravadas são causados ​​exclusivamente por lance.
9. Garantir que a quantidade necessária de sangue é coletado e preparar as amostras para análises clínicas.
10. Salvar os dados e parar todas as gravações.
11. Registro de informações demográficas da criança e os detalhes experimentais e introduzi-los em um banco de dados para armazenamento seguro e referência futura.
12. Repita este procedimento na amostra necessário de crianças. Neste exemplo, o número de crianças = 23.

3. Análise de dados EEG

1. Criar épocas EEG de 1,7 segundos que correspondem a cada estímulo controle de toque, e lança fundo e EEG. Épocas deve começar a 0,6 segundo antes de cada evento. O número de épocas correspondentes a cada modalidade deve ser o mesmo.
2. Linha de base correta das épocas subtraindo-se o sinal de linha de base média e alta filtro passa-los a 0,1 Hz.
3. Considere as épocas gravado em CPZ ou Cz para posterior análise e excluir as épocas, que foram contaminados por artefato movimento. Artefacto movimento é definido como uma mudança na amplitude maior do que 50μV em menos de 50ms.
4. Alinhar os traços para corrigir a latência jitter entre 50 e 300 ms pós-estímulo e conduta Análise de Componentes Principais (PCA) neste intervalo de tempo para identificar o potencial tátil (atividade EEG ou seja, relacionados com a estimulação tátil). Considere as épocas para ser as variáveis ​​eo tempo de pontos das observações. PCA decompõe a EEG em épocas básicas formas de onda, denominadas componentes principais (PCs) e representam variação sistemática na amplitude do sinal através de pontos de tempo.
5. Executar one-way análise de variância (ANOVA) sobre os pesos de cada um dos 2 primeiros PCs para determinar que PC representa o potencial tátil. Este será o PC, cujo peso estava significativamente maior estimulação tátil seguinte em relação ao fundo EEG.
6. Alinhar os traços para corrigir jitter de latência entre 300 e 700 ms pós-estímulo e conduta PCA neste intervalo de tempo.
7. Executar one-way ANOVA sobre os pesos de cada um dos 2 primeiros PCs para determinar que PC representa o potencial nociceptivo específico. Este será o PC cujos pesos foram significativamente maiores após estimulação nociva em relação ao estímulo tátil e de base no EEG.

4. EMG análise de dados

1. Calcular a raiz quadrada média (RMS) do sinal EMG na primeira estimulação pós 1000 ms para o controle e estímulos lance.
2. Realizar um teste t-ono RMS valores para determinar o nociceptivos específicos retirada espinhal reflexo.

5. Resultados representante

. Figura 2 (A) Exemplos do potencial sensorial em Cz evocado pelo toque em 3 crianças; (B) exemplos do potencial nociceptivos-específicos em Cz evocada pelo lance nocivos em 3 crianças.

Figura 3. Dependência dos pesos PC na modalidade de estímulo em Cz (média ± SEM). O PC obtida entre 50-300 ms após o início do estímulo tátil representa um potencial eo PC obtidos entre 300-700 ms após o início do estímulo representa um potencial nociceptivos-específicos. Os PCs (linhas em negrito) são sobrepostos no médias grandobtidos em todos os tipos de estímulo (EEG de fundo, lança, toque nocivos), após os traços individuais foram alinhados no intervalo de tempo indicado.

Figura 4. (A) Exemplo de EMG atividade em uma criança após (i) a punção do calcanhar nociva e (ii) toque de calcanhar. (B) Média (± SE) EMG raiz quadrada média da atividade EMG em recém-nascidos após o calcanhar nociva e estímulos não-nocivos toque.

Discussion

Este vídeo mostra como respostas eletrofisiológicas, evocado por estimulação tátil e nocivas, pode ser caracterizada no bebê humano usando gravações de EEG e EMG. Estudos deste tipo ajudará a entender o desenvolvimento e plasticidade do processamento da dor humana, e levar a melhor avaliação clínica e tratamento da dor infantil ^{1, 2.}

O sucesso dessas experiências exige a estreita colaboração de uma equipe multidisciplinar. Perícia é necessária no campo da neonatologia, neurofisiologia clínica, bioengenharia e neurociência do desenvolvimento.

É essencial que o cuidado da criança tem prioridade mais alta quando essas experiências são realizadas. A enfermeira de pesquisa ou médico que realiza a punção do calcanhar tem a responsabilidade de bem-estar da criança e as necessidades para garantir que o experimento é feito em conformidade com a prática clínica. Aprovação do comitê de ética do hospital e written o consentimento dos pais são necessários para realizar esses estudos.

O lance do calcanhar é um evento clinicamente necessário e não pode ser repetido para o propósito do estudo. Portanto, é essencial que a gravação é recolhida de forma confiável e robusto que não interfere com a prática clínica ^{3, 4.} Em particular, é crucial que o método utilizado para o tempo de bloqueio da estimulação é confiável e não impedir a coleta de sangue clínico.

Todas as medidas de dor infantil são necessariamente indiretos, como tal, é importante certificar-se que a atividade registrada é especificamente evocada pelo evento nocivo e aspectos não outros cuidados do bebê ^2. Isto pode ser conseguido através de projeto técnico cuidadoso e pós-processamento dos dados.