Elektrophysiologische Messungen und Analyse von Nozizeption in Human Infants

Summary

Die Beurteilung und Behandlung von Schmerzen bei Kindern ist schwierig, weil Säuglinge kann nicht mündlich berichten über ihre Erfahrungen. In diesem Video beschreiben wir quantitative elektrophysiologischen Methoden und Analysetechniken, die verwendet werden, um die Reaktion auf schädliche Ereignisse aus der Säugling Nervensystems gemessen werden kann.

Abstract

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung. Da Säuglinge kann nicht mündlich berichten über ihre Erfahrungen, aktuelle Methoden der Schmerz Beurteilung auf Verhaltens-und physiologische Reaktionen des Körpers, wie weinen, Körperbewegungen oder Veränderungen in Mimik basiert. Während diese Maßnahmen zeigen, dass Säuglinge eine Antwort montieren folgenden schädlichen Stimulation, sind sie beschränkt zu sein: sie sind auf die Aktivierung der subkortikalen somatischen und autonomen motorischen Bahnen, die nicht zuverlässig kann die zentrale sensorische Verarbeitung im Gehirn verknüpft werden basieren. Wissen, wie das zentrale Nervensystem reagiert auf schädliche Ereignisse können einen Einblick, wie nozizeptive Informationen und Schmerzen bei Neugeborenen verarbeitet sind.

Die Ferse Stechhilfe Verfahren verwendet, um Blut aus Krankenhaus Säuglinge Extrakt bietet eine einzigartige Gelegenheit, Schmerzen in der Kindheit zu studieren. In diesem Video beschreiben wir, wie Elektroenzephalographie (EEG) und Elektromyographie (EMG), um diesen Vorgang ca. Zeit-lockedn verwendet werden, um nozizeptiven Aktivität im Gehirn und Rückenmark zu untersuchen.

Dieser integrative Ansatz zur Messung der Säugling Schmerzen hat das Potenzial, den Weg für eine effektive und sensitive klinische Mess-Tool zu ebnen.

Protocol

Bevor irgendwelche Studien über Kinder "ethischen Zulassung durchgeführt werden kann und informiert schriftliche Einwilligung der Eltern muss eingeholt werden.

In dieser Studie ethische Zustimmung wurde von der University College Hospital Ethics Committee erhalten und informierte schriftliche Einwilligung der Eltern war vor jedem Eingriff erhalten. Diese Studie, die den Standards der Deklaration von Helsinki und Good Clinical Practice-Richtlinien gesetzt entsprachen.

1. Datenerfassung - Setup

1. Setzen Sie ein Minimum von 16 individuellen Einweg-EEG Ag / AgCl Cup-Elektroden auf den Säugling den Kopf nach Haut prepping nach den 10-20 Platzierung der Elektroden (Abbildung 1A). Weitere umfassende Abdeckung erreicht mit einer EEG-Haube mit eingebetteten Elektroden werden. Die Verwendung einer EEG-Haube macht den Prozess schneller und weniger störend, vor allem als Elektroden mit induktiven Gel, bevor Sie die Kappe auf dem Kopf vorbereitet. Der Einsatz von Einweg-EEG-Elektroden erfordertmehr Zeit und Geschick, sondern führt in der Regel eine bessere Aufnahmequalität. Reduzieren Sie die Anzahl der Elektroden, wenn der Zugriff auf das Kind beschränkt ist, sondern immer Mittellinie Elektroden (Cz, CPZ und FCz). Verwenden Sie FCz als Referenz-Elektrode für die Aufnahme.
2. Verwenden EEG Leitpaste mit der Elektrode / Haut elektrische Kopplung zu optimieren.
3. Ein elastisches Netz über die Elektroden, um sie in Position zu halten.
4. Binden Sie die Elektrode führt zusammen, um elektrische Interferenzen zu minimieren.
5. Legen Sie eine Masseelektrode auf der Brust oder Kopf.
6. Legen EMG-Elektroden auf den Bizeps femoris beider Beine nach Haut prepping (Abbildung 1B).
7. Zur Aufzeichnung EKG-Aktivität statt Kabel 1 EKG-Elektroden auf den Körper nach Haut prepping (einer Elektrode auf der linken Seite der Brust, auf der rechten Seite und verwenden die gleiche Masse-Elektrode für die EEG).
8. Legen Sie eine Bewegung Wandler auf den Bauch, um die Atmung zu messen.
9. Legen Sie ein Pulsoximeter-Sonde auf dem Fußzu messen, Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz. Stellen Sie sicher, dass die Sonde in Ort und dass ein kontinuierliches Signal ist ohne Aussetzer aufgezeichnet ist gesichert. Das Oximeter Sonde muss auf dem Fuß, der Gegenseite an den Fuß, die Sie beabsichtigen, zu stimulieren platziert werden.
10. Richten Sie ein Stativ montiert Camcorder auf das Gesicht des Säuglings Rahmen, so dass Veränderungen in Mimik erfasst werden können.
11. Legen Sie eine Leuchtdiode (LED) in der Kamera-Rahmen. Die LED ist auf den Zeitpunkt Schaltung verbunden, so dass es Blitz, wenn die Stimulation wird präsentiert, um das EEG, EMG-und Videoaufnahmen zu synchronisieren.

2. Datensammlung - Aufnahme

1. Starten Videoaufnahme.
2. Starten Pulsoximetrie Aufnahme.
3. Starten EEG / EMG-Aufzeichnung.
4. Warten Sie, bis das Kind nieder.
5. Halten Sie den Fuß, als ob die Durchführung einer Ferse Lanze und manuell Event markieren die EEG-und EMG-Aufzeichnungen. Diese Epoche wird verwendet, um einen Teil der Kontrolle Hintergrund EEG zu identifizierenund EMG.
6. Übernehmen Touch Stimulation durch leichtes Antippen eines Gummistopfen, dass der Arm einer Sehne Hammer gegen die Oberfläche der Ferse befestigt ist. Stimulieren Sie den Fuß, die nicht an das Pulsoximeter angeschlossen ist. Wenn das Kind angeregt wird, die EEG / EMG-und Video-Aufzeichnung muss event-markiert, um die Zeit, in der Aufnahme zu identifizieren, wenn die Stimulation erfolgte. Der Touch-Stimulation kann Event-Kennzeichnung durch das Anbringen einer Impedanz Kopf, um die Sehne Hammer, die elektronisch Links der Stimulator des Kontrollgeräts. Die Videoaufnahme wird durch die LED-Blitz Event-Kennzeichnung. Wiederholte berührt angewendet werden können und der Reiz an unterschiedliche Regionen des Körpers angewendet werden, dh die Schulter
7. Tragen Sie einen nicht-schädliche Kontrolle Stimulation durch Drehen der Lanzette um 90 Grad und stellen Sie es an den Fuß, so dass, wenn die federbelastete Klinge freigesetzt wird es nicht in Kontakt mit der Haut. Dieses Ereignis kann viel Zeit gesperrt mit einem Beschleunigungsmesser an der Oberseite des tEr Lanze. Der Beschleunigungssensor erkennt die Schwingung, wenn die Klinge freigegeben auftritt.
8. Führen Sie die klinisch-essential Ferse Lanze in Übereinstimmung mit klinischen Praxis bei der Neugeborenen-Einheit. Warten Sie, bis die EEG-Aktivität, bevor Sie die Ferse Lanze angesiedelt ist. Time-Verriegelung der Ferse Lanze kann in der gleichen Weise wie für die Steuerung Stimulation durchgeführt werden. Nach der Ferse Lanze, nicht quetschen den Fuß für mindestens 30 Sekunden, um sicherzustellen, dass die aufgezeichneten Antworten ausschließlich auf die Lanze.
9. Stellen Sie sicher, dass die erforderliche Menge Blut gesammelt und bereiten die Proben für die klinische Analyse.
10. Speichern Sie die Daten und beenden Sie alle Aufnahmen.
11. Notieren Sie sich die Säuglings demografische Informationen und die experimentelle Details und geben sie in eine Datenbank zur sicheren Lagerung und zukünftige Referenz.
12. Wiederholen Sie diesen Vorgang in der erforderlichen Proben von Säuglingen. In diesem Beispiel wird die Zahl der Kinder = 23.

3. EEG-Daten-Analyse

1. Neues EEG Epochen der 1,7 Sekunden, die jeder Berührung, Kontrolle und Lanze Stimulation und Hintergrund EEG entsprechen. Epochen sollte 0,6 Sekunden vor jeder Veranstaltung starten. Die Anzahl der Epochen, die der jeweiligen Modalität sollten die gleichen sein.
2. Baseline korrigieren Epochen durch Subtraktion der durchschnittliche Ausgangswert des Signal-und Hochpassfilter sie bei 0,1 Hz.
3. Betrachten wir die Epochen in CPZ oder Cz für die weitere Analyse aufgenommen und schließt Epochen, die durch Bewegung Artefakt kontaminiert waren. Movement Artefakt ist als eine Änderung in der Amplitude größer als 50mV in weniger als 50ms definiert.
4. Richten Sie die Spuren für Latenz-Jitter korrekte zwischen 50 und 300 ms nach Stimulation und Verhalten Principal Component Analysis (PCA) in dieser Zeitspanne um die taktile Potential (dh EEG-Aktivität auf taktile Stimulation bezogen) zu identifizieren. Betrachten wir die Epochen, um die Variablen und die Zeitpunkte der Beobachtungen. PCA zersetzt sich das EEG Epochen in grundlegenden Wellenformen, genannt die wichtigsten Komponenten (PCs) und stellen eine systematische Variation der Amplitude des Signals über die Zeit Punkte.
5. Run one-way Analyse der Varianz (ANOVA) auf die Gewichte von jedem der ersten 2 PCs zu bestimmen, welche PC stellt das taktile Potenzial. Dadurch wird der PC, dessen Gewichte waren deutlich größer folgenden taktile Stimulation im Vergleich zu Hintergrund EEG werden.
6. Richten Sie die Spuren für Latenz-Jitter zwischen 300 und 700 ms nach Stimulation und Verhalten PCA in diesem Zeitintervall zu korrigieren.
7. Run one-way ANOVA über die Gewichte von jedem der ersten 2 PCs zu bestimmen, welche PC stellt den nozizeptiven-spezifische Potenzial. Dadurch wird der PC, dessen Gewichte waren deutlich größer folgenden schädlichen Stimulation im Vergleich zu taktilen Stimulation und Hintergrund EEG werden.

4. EMG-Daten-Analyse

1. Berechnen Sie die Root-Mean-Square (RMS) des EMG-Signals in den ersten 1000 ms post Stimulation für die Steuerung und Lanze Reizen.
2. Führen Sie einen t-Test aufdie RMS-Werte der nozizeptiven-spezifische Spinalreflex Widerrufsrechts festzulegen.

5. Repräsentative Ergebnisse

. Abbildung 2 (A) Beispiele für die sensorische Potential bei Cz hervorgerufen durch Berührung in 3 Kindern, (B) Beispiele für die nozizeptive-spezifische Potenzial an Cz durch schädliche Lanze in 3 Kindern hervorgerufen.

Abbildung 3. Abhängigkeit der PC Gewichte auf Anregung Modalität bei Cz (Mittelwert ± SEM). Der PC zwischen 50-300 ms nach dem Beginn des Stimulus erhalten ist eine taktile Potential und die PC zwischen 300-700 ms nach dem Beginn des Stimulus erhalten stellt eine nozizeptive-spezifische Potenzial. Die PCs (fette Linien) befinden sich auf der großen Durchschnitten überlagerterhalten auf alle Arten Stimulation (Hintergrund EEG, Berührung, schädliche Lanze) nach den einzelnen Spuren in der angegebenen Zeitspanne ausgerichtet wurden.

Abbildung 4. (A) Beispiel für die EMG-Aktivität in einem Kleinkind nach (i) schädliche Ferse Lanze und (ii) Berührung der Ferse. (B) Mittlere (± SE) EMG root-mean-square EMG-Aktivität bei Säuglingen nach der schädlichen Ferse und nicht-schädliche Berührungsreize.

Discussion

Dieses Video zeigt, wie elektrophysiologischen Reaktionen, durch taktile und schädliche Stimulation hervorgerufen, in der menschliche Säugling mit EEG-und EMG-Aufnahmen charakterisiert werden kann. Studien dieser Art werden dazu beitragen, die Entwicklung und Plastizität des menschlichen Schmerzes Verarbeitung zu verstehen, und führen zu einer verbesserten klinischen Beurteilung und Behandlung von Schmerzen Kind ^{1, 2.}

Der Erfolg dieser Versuche erfordert die enge Zusammenarbeit in einem multidisziplinären Team. Expertise im Bereich der Neonatologie, Klinische Neurophysiologie, Biotechnik und Entwicklungsstörungen Neurowissenschaften erforderlich.

Es ist wichtig, dass der Säugling die Pflege höchste Priorität zu nehmen, wenn diese Experimente durchgeführt werden. Die Forschung Krankenschwester oder Arzt, der die Ferse Lanze führt hat die Verantwortung für das Kind das Wohlbefinden und muss sicherstellen, dass das Experiment in Übereinstimmung mit der klinischen Praxis durchgeführt wird. Zulassung aus dem Krankenhaus Ethikkommission und written die Zustimmung der Eltern notwendig sind, um diese Studien durchzuführen.

Die Ferse Lanze ist eine klinisch-gewünschte Ereignis und kann nicht für den Zweck der Studie wiederholt werden. Es ist daher wichtig, dass die Aufnahme in eine zuverlässige und robuste Art, die nicht mit der klinischen Praxis ^{3, 4} nicht beeinträchtigt wird gesammelt. Insbesondere ist es wichtig, dass die Methode zur Zeit-lock die Stimulation der zuverlässig ist und beeinträchtigt nicht die klinische Blutentnahme.

Alle Maßnahmen des Säuglings Schmerzen sind notwendigerweise indirekt, als solche ist es wichtig festzustellen, dass die aufgezeichneten Aktivität speziell von den schädlichen Ereignis und nicht für andere Aspekte des kindlichen Pflege ² hervorgerufen. Dies kann über eine sorgfältige technische Ausführung und Nachbearbeitung der Daten erreicht werden.