Le misurazioni elettrofisiologiche e Analisi di nocicezione nei neonati umani

Summary

La valutazione e trattamento del dolore nei bambini è difficile perché i bambini non possono segnalare verbalmente la loro esperienza. In questo video si descrivono metodi quantitativi elettrofisiologiche e tecniche di analisi che possono essere utilizzati per misurare la risposta agli eventi nocivi dal sistema nervoso infantile.

Abstract

Il dolore è una spiacevole esperienza sensoriale ed emotiva. Dal momento che i neonati non possono segnalare verbalmente le loro esperienze, gli attuali metodi di valutazione del dolore si basa sulle reazioni comportamentali e fisiologici del corpo, come il pianto, i movimenti del corpo o cambiamenti nell'espressione del viso. Mentre questi provvedimenti dimostrano che i neonati montare una risposta in seguito alla stimolazione nociva, sono limitati: si basano sull'attivazione di sottocorticale somatiche e percorsi motore autonomo che non può essere attendibilmente collegato al centro di elaborazione sensoriale del cervello. La conoscenza di come il sistema nervoso centrale risponde agli eventi nocivi in ​​grado di fornire una visione su come le informazioni e il dolore nocicettivo viene elaborata nei neonati.

La procedura di tacco pungidito utilizzato per estrarre il sangue da bambini ospedalizzati offre un'opportunità unica per studiare il dolore durante l'infanzia. In questo video viene descritto come l'elettroencefalografia (EEG) e l'elettromiografia (EMG) tempo-locked a questa procedura can essere utilizzato per indagare l'attività nocicettiva nel cervello e nel midollo spinale.

Questo approccio integrato alla misurazione del dolore infantile ha il potenziale per aprire la strada ad uno strumento efficace e sensibile misura clinica.

Protocol

Prima di qualsiasi studio può essere condotto su approvazione etica bambini 'e informato consenso scritto dei genitori deve essere cercato.

In questo studio l'approvazione etica è stata ottenuta dalla University College Hospital Comitato Etico e consenso informato scritto dei genitori è stato ottenuto prima di ogni procedura. Questo studio è conforme agli standard stabiliti dalla Dichiarazione di Helsinki e Good Clinical Practice Guidelines.

1. La raccolta dei dati - Impostazione

1. Posizionare un minimo di 16 singoli usa e getta EEG Ag / AgCl elettrodi a ventosa sulla testa del neonato dopo la pelle durante la preparazione secondo il sistema 10-20 posizionamento degli elettrodi (Figura 1A). Una copertura più completa può essere raggiunto utilizzando un tappo EEG con elettrodi incorporati. L'utilizzo di un cappuccio EEG rende il processo più veloce e meno dirompente, in particolare per quanto elettrodi sono preparati con gel induttivo prima di mettere il cappello sulla testa. L'applicazione di elettrodi monouso EEG richiedepiù tempo e abilità, ma in genere si traduce in una registrazione migliore. Considerare la riduzione del numero di elettrodi se l'accesso al neonato è limitata, ma utilizzare sempre elettrodi della linea mediana (Cz, CPZ e FCZ). Utilizzare FCZ come elettrodo di riferimento per la registrazione.
2. Utilizzare pasta conduttiva EEG per ottimizzare elettrodo / pelle accoppiamento elettrico.
3. Inserire un rete elastica sulla elettrodi per tenerli in luogo.
4. Legare l'elettrodo porta insieme per minimizzare le interferenze elettriche.
5. Posizionare un elettrodo di terra sul petto o la testa.
6. Posizionare gli elettrodi EMG al bicipite femorale di entrambe le gambe dopo la pelle durante la preparazione (Figura 1B).
7. Per registrare ECG attività luogo piombo 1 elettrodi ECG sul corpo dopo la pelle durante la preparazione (un elettrodo sul lato sinistro del torace, uno a destra e utilizzare l'elettrodo stesso terreno come per il EEG).
8. Posizionare un trasduttore movimento sull'addome per misurare la respirazione.
9. Posizionare una sonda pulsossimetro sul piedeper misurare la saturazione di ossigeno e frequenza cardiaca. Assicurarsi che la sonda è fissato in posizione e che un segnale continuo viene registrato senza interruzioni. La sonda ossimetro ha bisogno di essere immesso sul piede che è controlaterale al piede che si intende stimolare.
10. Impostare un treppiede montato videocamera per inquadrare il volto del bambino in modo che i cambiamenti nell'espressione del viso possono essere registrate.
11. Collocare un diodo a emissione luminosa (LED) nella cornice della fotocamera. Il LED è legata al circuito di temporizzazione in modo che lampeggia quando la stimolazione è presentato per sincronizzare l'EEG, EMG e registrazione video.

2. La raccolta dei dati - Registrazione

1. Avviare la registrazione video.
2. Avviare ossimetria registrazione degli impulsi.
3. Avvio EEG / EMG registrazione.
4. Attendere che il bambino è risolta.
5. Tenere il piede come se si esegue una lancia tallone e contrassegnare manualmente caso le registrazioni EEG ed EMG. Questa epoca sarà utilizzato per identificare una sezione di sfondo del controllo EEGed EMG.
6. Applicare la stimolazione tocco battendo leggermente un tappo di gomma che è collegato al braccio di un martello tendine contro la superficie del tacco. Stimolare il piede che non è attaccato al pulsossimetro. Quando il bambino viene stimolato l'EEG / EMG e registrazione video devono essere contrassegnati da eventi al fine di individuare il momento della registrazione, quando la stimolazione ha avuto luogo. La stimolazione tocco può essere segnata da eventi allegando una testa impedenza al martello tendine che collega elettronicamente lo stimolatore per l'apparecchio di controllo. La registrazione video è segnato da eventi il ​​flash LED. Tocca ripetuto può essere applicato e lo stimolo può essere applicato a diverse regioni del corpo, cioè la spalla
7. Applicare un non-nocivi stimolazione controllo ruotando la lancetta di 90 gradi e metterla contro il piede in modo che quando la molla viene rilasciata lama non contatto con la pelle. Questo evento può richiedere molto tempo bloccati utilizzando un accelerometro attaccato alla superficie superiore di tsi lancia. L'accelerometro rileva la vibrazione che si verifica quando la lama viene rilasciato.
8. Eseguire la lancia tallone clinicamente essenziali in conformità con la pratica clinica nel reparto neonatale. Attendere che l'attività EEG è regolata prima di fare la lancia tallone. Tempo di chiusura della lancia tallone può essere eseguita allo stesso modo come per la stimolazione di controllo. In seguito la lancia tallone, non schiacciare il piede per almeno 30 secondi per garantire che le risposte sono registrate unicamente dovuta alla lancia.
9. Garantire che la quantità di sangue viene raccolto e preparare i campioni per analisi cliniche.
10. Salvare i dati e fermare tutte le registrazioni.
11. Registrare le informazioni demografiche del bambino ei dettagli sperimentali e di ingresso in un database per la memorizzazione sicura e riferimenti futuri.
12. Ripetere questa procedura nel campione richieste dei bambini. In questo esempio il numero di neonati = 23.

3. EEG analisi dei dati

1. Creare epoche EEG di 1,7 secondi che corrispondono a ogni stimolo tocco, il controllo e la lancia e lo sfondo EEG. Epoche dovrebbe iniziare 0,6 secondi prima di ogni evento. Il numero di epoche corrispondenti a ciascuna modalità dovrebbe essere lo stesso.
2. Baseline correggere le epoche sottraendo il segnale basale e filtro passa-alto li a 0,1 Hz.
3. Considerate le epoche registrato CPZ Cz o per ulteriori analisi ed escludere le epoche che sono stati contaminati da artefatti di movimento. Artefatto movimento è definito come una variazione di ampiezza superiore a 50μV in meno di 50ms.
4. Allineare le tracce per correggere la latenza jitter tra 50 e 300 ms dopo la stimolazione e Analisi delle Componenti Principali condotta (PCA) in questo intervallo di tempo per identificare il potenziale tattile (cioè l'attività EEG legate alla stimolazione tattile). Considerate le epoche di essere le variabili e il tempo punti di osservazioni. PCA si decompone le epoche EEG in forme d'onda di base, denominato componenti principali (PC) e rappresentano variazione sistematica nella ampiezza del segnale attraverso punti di tempo.
5. Eseguire una analisi della varianza (ANOVA) sui pesi di ciascuna delle prime 2 PC per determinare quali PC rappresenta il potenziale tattile. Questo sarà il PC i cui pesi sono risultati significativamente maggiori a seguito di stimolazione tattile rispetto al fondo EEG.
6. Allineare le tracce per correggere jitter latenza tra 300 e 700 ms dopo la stimolazione e la condotta PCA in questo intervallo di tempo.
7. Eseguire ANOVA sui pesi di ciascuno dei primi 2 PC per determinare quali PC rappresenta la nocicettivo specifico potenziale. Questo sarà il PC i cui pesi sono risultati significativamente maggiori a seguito di stimolazione nociva rispetto alla stimolazione tattile e di fondo EEG.

4. EMG analisi dei dati

1. Calcolare la root-mean-square (RMS) del segnale EMG nei primi stimolazione messaggio 1000 ms per il controllo e stimoli lancia.
2. Eseguire un test t dii valori RMS per determinare la nocicettivo specifico ritiro riflesso spinale.

5. Rappresentante Risultati

. Figura 2 (A) Esempi del potenziale sensoriale a Cz evocato attraverso il tatto in 3 lattanti; (B) esempi di nocicettivi specifici potenziali evocati da Cz lancia nocive in 3 bambini.

Figura 3. Dipendenza dei pesi PC in modalità stimolo a Cz (media ± SEM). Il PC ottenuto tra 50-300 ms dopo l'inizio rappresenta un potenziale stimolo tattile e il PC ottenuto tra 300-700 ms dopo l'inizio rappresenta un stimolo nocicettivo specifico potenziale. I PC (linee in grassetto) sono sovrapposti sulle medie grandiottenuti attraverso la stimolazione di tutti i tipi (sfondo EEG, tatto, lancia nocivi) dopo le tracce individuali sono stati allineati nell'intervallo di tempo indicato.

Figura 4. (A) Esempio di attività EMG in un neonato dopo (i) lancia tallone nocive e (ii) tocco del tallone. (B), medio (± SE) EMG root-mean-square attività EMG nei neonati dopo il tallone nocivi e non nocivi stimoli tatto.

Discussion

Questo video mostra come le risposte elettrofisiologiche, evocata dalla stimolazione tattile e nocive, possono essere caratterizzati nel neonato umano usando registrazioni EEG ed EMG. Studi di questo tipo vi aiuterà a comprendere lo sviluppo e la plasticità del trattamento del dolore umano, e condurre a una migliore valutazione clinica e trattamento del dolore infantile ^{1, 2.}

Il successo di questi esperimenti richiede la stretta collaborazione di un team multidisciplinare. Sono necessarie conoscenze particolari nel campo della neonatologia, neurofisiologia clinica, bioingegneria e di sviluppo delle neuroscienze.

E 'essenziale che la cura del bambino hanno la priorità più alta quando questi esperimenti sono intraprese. L'infermiera di ricerca o di un medico che esegue la lancia tallone ha la responsabilità per il benessere del bambino e deve garantire che l'esperimento viene fatto in conformità con la pratica clinica. Approvazione da parte del comitato etico dell'ospedale e Written consenso dei genitori sono necessari per intraprendere questi studi.

La lancia di tacco è un evento clinico-obbligatorio e non può essere ripetuto a scopo di studio. E 'quindi essenziale che la registrazione viene raccolto in modo affidabile e robusto che non interferisce con la pratica clinica ^{3, 4.} In particolare, è fondamentale che il metodo utilizzato per tempo, bloccare la stimolazione è affidabile e non ne ostacolino la raccolta clinico del sangue.

Tutte le misure del dolore infantile sono necessariamente indiretti, in quanto tale, è importante accertarsi che l'attività registrata è espressamente evocato dal l'evento dannoso e non anche per altri aspetti della cura del bambino ^2. Ciò può essere ottenuto attraverso un'attenta progettazione tecnica e post-processing dei dati.