Summary
מדידת כאב בחולי-מילולית היא אתגר. במחקר זה אנו משלבים EEG הקלטה עם גירוי באמצעות בדיקה שטוח-טיפ כדי לזהות פעילות מוחית יתמודד עורר בצורה אובייקטיבית.
Abstract
הכאב הוא חוויה חושית ורגשית לא נעימה. בחולים-מילולית, קשה מאוד למדוד כאב, אפילו עם כלי הערכה כאב. הכלים האלה הם סובייקטיביים או לקבוע מדדים פיזיולוגיים משנית אשר יש גם מגבלות מסוימות, במיוחד כאשר בוחנים את האפקטיביות של שיכוך כאבים. כמו עיבוד בקליפת המוח הוא חיוני עבור כאב תפיסה, אמצעים פעילות המוח עשויה לספק גישה שימושית כדי להעריך את כאב אצל תינוקות. כאן אנו מציגים שיטה להערכת nociception עם הקלטות של פעילות המוח אלקטרופיזיולוגיות ממוטב לשימוש אצל תינוקות רכים. כדי לייצר גירויים רעילים מאוד סטנדרטית ו לשחזור והגשנו בקשה גירוי מכני שטוח-טיפ גשש, למשלPinPrick, אשר לא העור-פריצה, אינה גורמת מצוקה התנהגותית. הפוטנציאל יתמודד עורר מאפשר המדד האובייקטיבי של nociception בחולים-מילולית. בשיטה זו ניתן להשתמש אצל תינוקות יילוד מוקדם ככל גיל הריון 34 שבועות. יתר על כן, זה יכול להיות מיושם במצבים שונים כגון מדידת היעילות של תרופות להרגעה או הרדמה.
Introduction
הכאב הוא חוויה לא נעימה חושית ורגשית המשויך נזק ממשי או פוטנציאלי לרקמות, או תיאר מבחינת כזה נזק1. חוסר היכולת לתקשר באופן מילולי אינה פוסלת את האפשרות כי אדם חווה כאב אבל עושה את זה מאתגר מאוד להעריך טיפול להקלת כאבים, לדוגמה ב יילוד תינוקות2. כמה אינדיקטורים התנהגותיים, פיזיולוגיים משמשים להערכת כאב בחולי-מילולית. סולמות שונים פותחו במהלך השנים, הבחירה תלויה בסוג של הגירוי, גיל ההיריון, הסביבה שבה הם neonates embeded3,4,5. כלי הערכה אלה כאב גם להסתמך על הפרשנות של מדרג או הם דורשים משני מדדים פיזיולוגיים.
בסרטון וידאו זה, אנו מציגים שיטה להערכת nociception עם הקלטות אלקטרופיזיולוגיות ממוטב לשימוש אצל תינוקות רכים. Nociception מוגדרת כתהליך עצבית של קידוד גירויים יתמודד. לפיכך, quantitating nociception היא שיטה אובייקטיבית אלגנטית כדי לקבוע את הקלט עצביות בבן אדם-מילולית. יתר על כן, פעילות קורטיקלית זוהה על ידי אלקטרואנצפלוגרם (EEG) הוא מתואם עם עוצמת האירועים יתמודד5,6.
השיטה המוצגת כאן משלב EEG הקלטה עם גירויים יתמודד המיוצר על ידי גירוי מכני גשש שטוח-עצה, הנקרא גם pinprick7, אשר אינה שבירת העור והיא אינה גורמת מצוקה התנהגותית6. הוכח, nociception הבאים תנקד את גירוי בעיקר מתווך על ידי Aδ-סיבים, האם לא צריך עור של שבירת הנגע8 ועוצמת nociceptive הספציפיים הפוטנציאלי אינו תלוי לישון המדינה9. החללית מקובל גם גם על ידי ההורים בעת החלת בשיטה זו באווירה מחקר עם neonates. החללית מקושר אלקטרונית מערכת הקלטה EEG הפעלת ההקלטה EEG להיות מתויג בדיוק כאשר המכשיר קשר העור. זו מאוד מפשט את התהליך של נעילת הזמן והיא ההנחה עבור כל ניתוח EEG עוקבות. כדי לצמצם את זמן ההכנה של ההקלטה EEG לתינוק השתמשנו מערכת השמה 10/20 אלקטרודה ששונה בינלאומי שבו אנחנו הופחת מספר אלקטרודות הדרישה המינימלית של שלוש אלקטרודות (איור 1). האלקטרודה Cz קודקוד המרכזי, שם הפעילות המוחית יתמודד עורר הוא מקסימלי9,10,11, היה בשימוש יחד עם הפניה אחת אחת אלקטרודה הקרקע.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
המחקר אושרה על ידי המוסמכים אתיקה הוועדה של מערב שוויץ (EKNZ 2015-079), הודיע בכתב הסכמת הורים עבור המשתתף הושג לפני המדידה.
1. הכנה
- ודא כי התינוק סוכם. זה צריך להיות שקט, התיישבו, ללא יניקה תנועות במהלך ההקלטה בגלל תנועת חפצים. התינוק יכול להיות ישן9.
- למדוד את היקף הראש של neonate עם סרט מדידה כדי להגדיר את הגודל של הכיפה EEG.
- לזהות את מיקום האלקטרודות פעיל: Cz / קודקוד עמדה על ידי סימון את נקודת האמצע בין nasion לבין inion את נקודת האמצע בין preaurical ימינה ושמאלה הצבע עם עיפרון סמן העור. לצורך מיקום האלקטרודות ראה גם באיור 1.
- לזהות את העמדות של האלקטרודה הקרקע: נכון המצח (Fp2) ולאחר האלקטרודה הפניה: פטמתי הימנית (A1).
- לנקות את האתרים אלקטרודה (Cz, Fp2 ו- A1) עם חומר חיטוי באמצעות מקלון צמר גפן. במקרה של הרבה שיער, הפרד את השיער כדי להמחיש את הקרקפת.
- שפשפי בעדינות האתרים אלקטרודה עם EEG מכין רסק, באמצעות ספוגית כותנה, כדי להפחית את התנגדות.
- מניחים את הכובע EEG אלקטרודות המונחות על ראשו של neonate.
- להזריק שיפוזר EEG לתוך האלקטרודות באמצעות מזרק עם מחט פלסטיק קצר כדי למטב את הקשר בין האלקטרודות על הקרקפת.
- להתאים את האלקטרודות עד עכבה מתחת 50 kΩ כמתואר בהמלצות היצרן וב -הנחיות שפורסמו12.
- הצב מצלמה כדי לתעד הבעות פנים של neonate.
- להתחבר המכשיר שטוח-עצה המכשיר קשר המפעיל, אשר הוא קבוע למכשיר הקלטה EEG. כאשר המכשיר שטוח-טיפ מגיע הכוח הנומינלית על העור, אות ההדק נוצר על ידי המכשיר. הקשר המפעיל. . האות הזה נשלח למחשב, תיוג EEG הקלטה עם סימן על ההדק.
2. מדידה
- בחרו שם מחקר כדי לאחסן את הנתונים.
-
הוסף הלהקה מקוון לעבור מסננים:
- להציג מסננים:
מסנן סף נמוך: תדירות: 1 הרץ
מסנן סף גבוה: תדירות: 70 הרץ
חריץ מסנן: 50 הרץ
קצב הדגימה: 2000 Hz
- להציג מסננים:
- התחל גלי המוח, הקלטת וידאו.
- להחזיק יד ימינו של neonate במצב אופקי. הגירוי ניתן להחיל גם על אתר אחר, למשל הרגל, אשר תגרום השהיית זמן רב יותר מאשר מהיד, נא עיין לפרטים 3.7.
- הרשומה הראשונה רקע פעילות EEG. בזמן יד של neonate מתקיים, להוסיף את ההקלטה EEG באופן ידני כדי להקליט תקופות גירויים לא מוחלים ואיפה התינוק הוא נח.
- לנהל את הכמות הנדרשת של גירויים שטוח-טיפ בדיקה על פי תכנון המחקר על יד ימין של neonate. עיצוב ניסיוני שלנו, הגדר המספר של גירויים שטוח-טיפ בדיקה בגיל 50. הקפד להשתמש החללית שטוח-טיפ בניצב לכף היד של neonate אז הטיפ לא מתכופף ומוחל הכוח הנכון. לבצע הגירויים שטוח-טיפ בדיקה באמצעות מינימום של 2-3 s מרווח בין הגירוי (ISI)6 כדי להימנע סיכום.
- לעצור את כל ההקלטות.
- המסמך הפרטים הגדרה ניסיוני.
3. ניתוח נתונים
- לסנן את הנתונים הגולמיים EEG במצב לא מקוון באמצעות של המסנן ' מעבר גבוה ' ב 1 הרץ ומסנן יעברו ב 30 הרץ.
- קטע הנתונים ב שהשרתים של 1,500 ms (500 ms לפני כדי ms 1000 לאחר תחילת גירוי).
- לבצע תיקון בסיסית למרווח גירוי מקדים.
- לדחות באופן ידני את שהשרתים EEG הכולל חפצי אמנות, כגון חפצי אמנות תנועה ורעש, לאחר בדיקה ויזואלית. נא עיין גם החלוקה לרמות לימוד: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
- ממוצע של שהשרתים EEG (על התגובה הרקע ואת הגירוי בנפרד).
- וודי מסנן הנתונים עם ריצוד המרבי של ± 50 מילישניות בחלון זמן 0 - ms 1000 פוסט תחילת גירוי. דבר זה מאפשר השהיה ההבדלים בין התינוקות. . עושה את זה בשביל התגובות הרקע ואת הגירוי בנפרד
- פרוייקט תבנית של פעילות מוחית יתמודד עורר, הוגדר ב- dataset עצמאיים, שעבד בעיר פירוט במקום11 על הנתונים כדי לברר את סדר הגודל של התגובה יתמודד עורר בתוך בכל ניסוי בודדות. התבנית מתאר של גל האופייניים של התגובה יתמודד עורר ומשקף הגודל מידת היענות יתמודד עורר בתוך המשפט בודדים.
הערה: חלון הזמן שבו להקרין את התבנית הוא תלוי גיל התינוק ואת המיקום הגירוי. אם גירויים מוחלים על היד חלון הזמן עניין הוא 200-500 ms פירסום גירוי11. אם הגירויים מוחלים על כף הרגל ואז חלון הזמן עניין הוא 400-700 ms פירסום גירוי11. הערה תבנית זו אומתה רק כעת עבור תינוקות בין ההיריון 34-43 שבועות. עבור שיטות נתונים היסטוריים הקשורים באמצעות תבנית זו, ודיון על המגבלות, נא עיין הארטלי. ואח 201711. - בדוק סדר הגודל של פעילות המוח יתמודד עורר מחושב באמצעות התבנית הוא גבוה יותר באופן משמעותי בעקבות הגירוי, לעומת ברקע EEG.
- לנתח את הבעת פנים התנהגותיים לאחר מכן (המצלמה מקושר EEG הקלטה) באמצעות מערכת קידוד פנים Neonatal2,13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
איור 1 הוא הייצוג diagrammatic של האלקטרודה מיצוב באמצעות מערכת השמה 10/20 אלקטרודה ששונה בינלאומיים. איור 2 מציג את פעילות EEG הוקלט זמן קצר לפני ואחרי יישום של אחד גירוי רעילים יחיד באמצעות בדיקה שטוח-טיפ בכוח mN 32, גירוי התרחשו כפי שמתואר הפרוטוקול של neonate יד ימין (איור 2 א). התגובה יתמודד עורר מוצגת כ 300 ms פוסט גירוי תחילתה (זמן 0). איור 2B מדגים את התגובה הממוצע של גירויים 50 ליישם על המטופל אותו עם כוח של 32 mN. שימו לב כי הפוטנציאל יתמודד עורר באופן ברור יותר אם יותר גירויים יוחלו. סינון וודי, כפי שמוצג באיור 2C, יכול לשמש כדי להתאים על השתנות קלה בההשהיה התגובה. תבנית מוגדרת מראש11, מוצגים בצבע אדום, היא מוקרנת EEG כדי לחשב את סדר הגודל של התגובה יתמודד עורר.
איור 1: ייצוג Diagrammatic של אלקטרודה מיקום באמצעות מערכת השמה ששונה אלקטרודה 10/20 בינלאומיים.
איור 2: EEG פעילות שנרשם בתגובה גירוי רעילים ניסיוני. גירוי רגש שטוח-טיפ (32 mN) הוחל על יד ימין של מטופל אחד, חלון הזמן עניין 200-500 ms לאחר הגירוי מוצללת. לוח פעילות EEG ת לאחר גירוי בודד אחד, פסגת ראשי ב- 250 ms מסומן בחץ. לוח ב': בממוצע תגובה בעקבות גירויים 50. לוח ג': וודי לסנן נתונים עם תבנית המתוכננת (אדום). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הגישה המוצגת כאן מראה כיצד יתמודד-עורר המוח פעילות neonates ניתן למדוד בצורה אובייקטיבית באמצעות EEG הקלטה של תכשירים שטוח-טיפ בדיקה כדי להחיל גירויים יתמודד ניסיוני. טכניקה זו יכול לשמש במסגרות קליניות שונות כדי לזהות nociception, למשל אנשים מילוליים כגון neonates. המחקר המלא יכול להיעשות בתוך 15 דקות, כולל הצבת את התינוק, זיהוי, הכנת ואת הרכבה האלקטרודות, ואת סוף סוף החלה והקלטה הגירויים יתמודד 50. הגירויים אינם גורמים המצוקה התנהגותית התינוק, ומספק גישה זו שיטה אובייקטיבית עם אשר להעריך nociception אצל תינוקות.
במחקר זה, השתמשנו גירוי רגש שטוח-עצה עם כוח מתון של 32 mN. כוחות גבוה יותר של 64 mN או 128 mN ניתן ליישם גם neonates אך עלול להוביל חפצים תנועות מוגבר בשל הנסיגה האיבר. שמנו לב כי במחקר שלנו neonates קיבל כוח 32 mN היטב, לא נסוגה אבריהם, ואילו גירוי עם 128 mN כוח מוביל הדו-צדדיים נסיגה רפלקס6. הוכח כי יתמודד עורר הפוטנציאל גדול בהתאם הכוח של רגש שטוח-טיפ הגירוי (32 לעומת 64 mN)6,14. Verriotis et al. הראה כי ילדים בגיל של 1 שנה יש משרעת גבוהה יותר בציוני כאב פוטנציאלית ומעלה שלהם קודקוד הקשור לאירוע מ יילוד תינוקות15. לכן, עוצמת הגירוי שטוח-טיפ בדיקה ניתן להתאים בהתאם לגיל המטופל16.
מחקרים קודמים הקליט nociception מ- neonates להיות טיפלה פרקדן או שכיבה או אפילו בצד שלהם. כדי לשמור הגדרות ניסיוני קבוע, מומלץ לשמור על תנוחה אחת במיוחד בעת ביצוע מחקר עם מספר משתתפים. מצאנו כי ביצוע המדידה במצב פרקדן עבד טוב. ביצענו הגירויים שטוח-טיפ בדיקה על היד של neonate. מיצוב וטיפול neonate ייתכן שיהיה קל יותר. אם החלת הגירויים אל היד לעומת כף הרגל. כף הרגל למעשה נפוץ יותר בלימודים, עם זאת, מצאנו כי מגרה את כף היד יכול להיות קל יותר לגשת כף הרגל. רפלקס הנסיגה היא צעד נוסף שימושי של פעילות nociceptive, אשר ניתן לשלב הערכה רב-ממדי של הכאב הזה-מילולית אוכלוסייה מאתגרת17.
למרות הימנעות חפצים כל אי-נוחות וחוסר תנועה יש תמיד ספונטנית פעילות. עצבית. לכן חשוב וסינון בממוצע על מנת להחליש את רעשי הרקע, לדמיין את האירוע הקשורות פוטנציאל. בנוסף, החזרה של גירויים שטוח-טיפ בדיקה, למשל 50, חריפה משפר את יחס אות לרעש. כדי לנתח את הנתונים, נעילת הזמן של כל המדידות הוא קריטי.
אתגר טכני נוסף ב- neonates זמן קצר לאחר הלידה היא הנוכחות של caseosa vernix ציפוי העור של יילוד תינוקות כולל הראש, אשר למה העור שלהם זקוק לניקוי בקפידה עם הדבק prepping נוסף גם כאשר הם אלקטרודות פעיל בשימוש. לדעתנו, אלקטרודות פעילות מותאמים בשיטה זו מאשר אלקטרודות פסיבית מכיוון שהם פחות רגישים לתנועה חיצוני על החוטים. כמו כן, הם יותר קל להשתמש מאז שהם מקבלים impedances גבוה יותר בשל קדם מגבר מובנה. עם זאת, אלקטרודות פסיבי יכול לשמש גם כן.
עבור ניתוח נתונים, השתמשנו השיטה המתוארת על ידי הארטלי. et al. 6 , 11. שיטה נוספת היא ניתוח תדירות זמן שבאנדרטה Hu. et al. 18.
יחדיו, השיטות הטכניות, הקמה פרשנות של התוצאות דורשים צוות מיומן עם רצוי ששני אנשים עושים המדידה, אחד החלת הגירויים ואילו השני בודק את גלי המוח. אם neonate הוא מעורער, EEG מלוכלכך חפצים תנועה וזה לא ניתן לבצע את המדידות. בנוסף, בגלל תוקף, היא חובה יש מספר מסוים של גירויים, אשר יכול להיות מאתגר.
Nociception מבשיל בחיים מוקדם, מוקדם ככל ההיריון 34 שבועות המוח של neonates יכול להבחין בין מגע ו nociception17. עד גיל הריון 34 שבועות תינוקות נוטים יותר ליצור התפרצויות עצביים לא ספציפית19 ואילו בפגים מאוחר-החל מ- ההיריון 34 שבועות השיטה המתוארת כאן יכול להיות בשימוש11. שיטה זו פותח את הדלת עבור מגוון רחב של חקירות מחקר. לדוגמה, זה יכול לשמש כדי לבדוק את השפעת הקשורות לידה לחץ על nociception20 או כדי לבדוק את השפעת ספציפיים שונים ובתרופה6,neonates ותינוקות21. לדוגמה, פרוטוקול המובאת כאן לאחרונה שימש במחקר להדגים את היעילות של הרדמה מקומית אקטואלי בהפחתת באופן משמעותי את הפוטנציאל יתמודד עורר כאשר גירוי רעילים היה חל על רגל שטופלו בהשוואה רקע פעילות או מטופל רגל11.
לסיכום, פוטנציאל המוח יתמודד עורר בהקלטות EEG מאפשרים לחקור בצורה אובייקטיבית הפונדקאית מדדים של כאב תפיסה בחולים-מילולית. שיטה זו ישימה עבור שימוש בהגדרה קלינית בחקירות מחקר. על ידי נעילת הזמן הגירויים שטוח-טיפ בדיקה ל EEG הקלטה זו קיימת אפשרות להעריך בצורה אמינה את התגובה nociceptive אלקטרופיזיולוגיות.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
המחברים רוצה להכיר קרוליין הארטלי והילד Rebeccah סלייטר (המחלקה של מחלקת הילדים, אוניברסיטת אוקספורד, בריטניה) כדי לבצע סקירה ביקורתית שלנו נייר, וולטר Magerl (המחלקה של נוירופיזיולוגיה, מרכז של וההתערבות, טכנולוגיה רפואית מנהיים (CBTM), אוניברסיטת היידלברג, גרמניה) לתמיכה אותנו עם ציוד טכני וידע.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Easycap | EASYCAP GmbH | AC-32-C | EEG caps for infants sizes 34 and 36 |
| actiCAP | Brain Products GmbH | BP-04243-SIG | active electrodes |
| ImpBox | Brain Products GmbH | impedance measurement | |
| V-Amp | Brain Products GmbH | EEG recording device | |
| Contact trigger for pinprick stimulation | MRC Systems GmbH | ||
| PinPrick stimulator set | MRC Systems GmbH | ||
| EEG prepping paste | USB Pharmacy | contains sodium chloride, pumice stone, propylene glycol | |
| SuperVisc | EASYCAP GmbH | Electrolyte-Gel for active electrodes | |
| Brain Vision Recorder | Brain Products GmbH | ||
| Brain Vision Analyzer | Brain Products GmbH | ||
| MATLAB using EEGLAB | Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California San Diego | For EEG processing, including averaging of all EEG epochs |
References
- Bonica, J. J. The need of a taxonomy. Pain. 6 (3), 247-248 (1979).
- Duhn, L. J., Medves, J. M. A systematic integrative review of infant pain assessment tools. Adv Neonatal Care. 4 (3), 126-140 (2004).
- Witt, N., Coynor, S., Edwards, C., Bradshaw, H. A Guide to Pain Assessment and Management in the Neonate. Curr Emerg Hosp Med Rep. 4, 1-10 (2016).
- Hummel, P., van Dijk, M. Pain assessment: current status and challenges. Semin Fetal Neonatal Med. 11 (4), 237-245 (2006).
- Slater, R., Fitzgerald, M., Meek, J. Can cortical responses following noxious stimulation inform us about pain processing in neonates? Semin Perinatol. 31 (5), 298-302 (2007).
- Hartley, C., et al. The relationship between nociceptive brain activity, spinal reflex withdrawal and behaviour in newborn infants. Sci Rep. , 31 (2015).
- Iannetti, G. D., Baumgärtner, U., Tracey, I., Treede, R. D., Magerl, W. Pinprick-evoked brain potentials: a novel tool to assess central sensitization of nociceptive pathways in humans. J Neurophysiol. 110 (5), 1107-1116 (2013).
- Ziegler, E. A., Magerl, W., Meyer, R. A., Treede, R. D. Secondary hyperalgesia to punctate mechanical stimuli. Central sensitization to A-fibre nociceptor input. Brain. 122 (Pt 12), 2245-2257 (1999).
- Slater, R., et al. Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain. Eur J Pain. 14 (3), 321-326 (2010).
- Fabrizi, L., et al. A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from pain. Curr Biol. 21 (18), 1552-1558 (2011).
- Hartley, C., et al. Nociceptive brain activity as a measure of analgesic efficacy in infants. Sci Transl Med. 9 (388), (2017).
- Keil, A., et al. Committee report: publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography. Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).
- Grunau, R. V., Johnston, C. C., Craig, K. D. Neonatal facial and cry responses to invasive and non-invasive procedures. Pain. 42 (3), 295-305 (1990).
- van den Broeke, E. N., et al. Characterizing pinprick-evoked brain potentials before and after experimentally induced secondary hyperalgesia. J Neurophysiol. 114 (5), 2672-2681 (2015).
- Verriotis, M., et al. Cortical activity evoked by inoculation needle prick in infants up to one-year old. Pain. 156 (2), 222-230 (2015).
- Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): standardized protocol and reference values. Pain. 123 (3), 231-243 (2006).
- Moultrie, F., Slater, R., Hartley, C. Improving the treatment of infant pain. Curr Opin Support Palliat Care. 11 (2), 112-117 (2017).
- Hu, L., Zhang, Z. G., Mouraux, A., Iannetti, G. D. Multiple linear regression to estimate time-frequency electrophysiological responses in single trials. Neuroimage. 111, 442-453 (2015).
- Hartley, C., et al. Changing Balance of Spinal Cord Excitability and Nociceptive Brain Activity in Early Human Development. Curr Biol. 26 (15), 1998-2002 (1998).
- Evers, K. S., Wellmann, S. Arginine Vasopressin and Copeptin in Perinatology. Front Pediatr. 4 (75), (2016).
- Slater, R., et al. Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial. Lancet. 376 (9748), 1225-1232 (2010).
