Summary
非言語的患者の痛みの測定は困難です。本研究では客観的に有害な誘発脳波を検出するフラット先端プローブを用いた刺激における脳波計測記録と組み合わせています。
Abstract
痛みは、不愉快な感覚的で、感情的な経験です。非言語的患者における痛みの評価ツールでも、痛みを測定する非常に困難です。これらのツールは、主観的または鎮痛の効果を探るときに特にも特定の制限を持っている二次の生理学的指標を決定します。皮質の処理は痛みの知覚に不可欠な脳活動対策、幼児の痛みを評価するために有用なアプローチを提供します。新生児の使用のために最適化された電気生理学的脳活動記録と侵害受容を評価する方法をご紹介します。標準化された性の再現性, 刺激を生成するには、フラット先端プローブ、例えば、針を刺した、皮膚破壊ではない、行動の苦痛を引き起こさないと機械的刺激を適用しました。有害誘発電位は、非言語的患者における侵害受容の客観的測定を可能します。このメソッドは、妊娠 34 週には早くも新生児で使用できます。さらに、鎮痛剤や麻酔薬の有効性の測定などさまざまな状況で適用でした。
Introduction
痛みは、実際または潜在的な組織損傷に関連付けられているまたはそのような損傷の1の点で説明されている不愉快な感覚的で、感情的な経験です。口頭で伝えることができない個人は、痛みが発生しているが、新生児2の例のための疼痛緩和治療を評価するために非常に困難になります可能性を否定しません。いくつかの行動および生理学的指標は、非言語の患者さんの痛みを評価するために使用されます。さまざまなスケールは、長年にわたって開発されている、刺激、妊娠年齢、新生児に埋め込まれた3,4,5環境の種類によって決まります。これらの痛みの評価ツールは、評価者の解釈に依存するかまたはセカンダリの生理学的指標を要求します。
このビデオでは新生児での使用に最適化された電気生理学的記録と侵害受容を評価する手法を提案します。侵害受容は、侵害刺激をエンコーディングの神経プロセスとして定義されます。したがって、侵害受容を量的に表わすは非言語的直々 の神経入力を決定するエレガントな方法です。さらに、皮質活動の脳波 (EEG) によって検出された有害イベント5,6の強さと相関しています。
ここで紹介した方法は、針を刺した7、皮膚破壊ではない、行動遭難6は発生しませんとも呼ばれるフラット先端プローブを用いた機械的刺激によって生成される有害刺激と脳波記録を兼ね備えています。主には皮膚の病変8と侵害受容性固有の大きさを潜在的な破壊に依存しない必要がない Aδ 繊維によって媒介される刺激を侵害受容の次に強調、それは示されている睡眠状態9。両親は新生児と研究の設定でこのメソッドを適用するときに、プローブにもに受け付けています。プローブは、プローブ接触皮膚とき正確にタグ付けする脳波記録を有効にする脳波記録システムに電子的にリンクされます。これは大幅に時間ロックのプロセスを簡素化し、以降すべての脳波解析の前提です。幼児の脳波記録の準備時間を最小限にするために 3 つの電極 (図 1) の最低限の要件に電極の数を減らしました変更された国際 10/20 電極配置システムを使用しました。有害な誘発脳活動は最大9,10、11、中央頂点 Cz 電極は、1 つの参照および 1 つの接地電極を併用しました。
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Protocol
研究は、有能な倫理委員会の北西スイス連邦共和国 (EKNZ 2015-079) によって承認された、測定の前に参加者の通知書面による保護者の同意を得た。
1. 準備
- 赤ちゃんが解決されていることを確認します。それは動きの人工物のため録画中に動を吸うことがなく静かで落ち着いたをする必要があります。赤ちゃんは、眠っている9をすることができます。
- 脳波キャップのサイズを定義する測定テープと新生児の頭囲を測定します。
- アクティブ電極の位置を識別する: Cz/皮膚マーカー鉛筆でナジオンとイオンと左右の preaurical の間の中間点の間の中間ポイントをマークすることによって頂点の位置がポイントします。位置決め用電極はまた図 1参照してください。
- 接地電極の位置を識別する: 右額 (フリー走行 2) と参照電極: 左乳様突起 (A1)。
- 綿棒を使用して消毒剤できれいに電極 (Cz、フリー走行 2、A1)。髪の多くの場合頭皮を視覚化する髪を区切ります。
- ペーストを準備中、インピー ダンスを下げるため、綿棒を使用して脳波電極サイトをやさしくスクラブします。
- 新生児の頭に取り付けられた電極脳波キャップを置きます。
- 短いプラスチック製の針と注射器を使用して電極と頭皮の接触を最適化する電極に導電性の脳波ゲルを注入します。
- 製造元の推奨事項や公開されているガイドライン12で説明されるように、インピー ダンスが 50 kΩ を下回るまで電極を調整します。
- 新生児の表情を記録するためのカメラを位置します。
- 脳波記録装置に固定されている連絡先トリガー デバイスにフラット チップ型プローブを接続します。フラット チップ型プローブには、皮膚に公称力が達すると、連絡先トリガー デバイスでトリガー信号が生成されます。この信号は、トリガー マークと脳波をタグ付け、コンピューターに送信されます。
2. 測定
- データを格納する試験名を選択します。
-
オンライン帯域通過フィルターを追加します。
- フィルターを表示します。
低カットオフ フィルター: 周波数: 1 Hz
高カットオフ フィルター: 周波数: 70 Hz
ノッチ フィルター: 50 Hz
サンプリング レート: 2000 Hz
- フィルターを表示します。
- 脳波とビデオ録画を開始します。
- 水平位置に新生児の右手を保持します。刺激は、別のサイトにも適用できるなどの手からよりも長い待ち時間になります、足を参照してください詳細については 3.7。
- 最初の脳波を記録します。新生児の手を開催しながら手動で刺激が適用されていない幼児は休憩期間を記録する脳波記録に注釈を付けます。
- 新生児の右手に研究設計に従ってフラット先端プローブ刺激の量を行います。私たちの実験的なデザインで設定、50 フラット先端プローブ刺激の数。先端が曲げていない、正しい力が適用されますので、フラット先端プローブを垂直に新生児の手を使用するように注意します。総和を避けるために 2 を 3 の刺激間間隔 (ISI)6の最小値を使用してフラット先端プローブ刺激を実行します。
- すべての録音を停止します。
- 実験的設定の詳細を文書化します。
3. データ分析
- 1 Hz と 30 Hz でローパス フィルター、ハイパス フィルターを使用してオフライン生脳波データをフィルターします。
- 1,500 ms (刺激発症後 1,000 ms 前に 500 ms) の新紀元でデータを分割します。
- 前刺激間隔にベースライン補正を実行します。
- 目視検査後動きの工芸品、ノイズの低減など、工芸品を含む脳波新紀元を手動で拒否します。またチュートリアルの概要を参照してください: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
- 脳波の新紀元の平均 (背景と刺激応答のため別途)。
- 木質フィルター最大ジッタ ± 期間 0 - 1,000 ms で 50 ms のデータは投稿刺激発症です。これにより、乳児の待機時間の違い。これは別に背景と刺激応答に対して行います。
- 独立したデータセットで定義されたに記載されている有害な誘発脳波のテンプレートをプロジェクトそれぞれの個々 の試験内で有害な誘発応答の大きさを確認するためにデータに11の詳細他の場所。テンプレートは有害誘発応答の特徴的な波形を表し、大きさは個々 の裁判でこの有害誘発応答の量を反映します。
注: テンプレートをプロジェクトする時間ウィンドウは幼児と刺激提示位置の年齢に依存しています。興味の時間帯が手に刺激が適用されます 200-500 ms は刺激11を掲載します。興味の時間帯は、足に刺激が適用されます 400 700 ms は刺激11を掲載します。このテンプレートは、34-43 週の妊娠の間の幼児のためだけ現在検証されていることに注意してください。このテンプレート、および制限の議論を使用してに関連付けられた詳細なメソッド、ハートリーら201711を参照してください。 - テンプレートを使用しては背景脳波に比べて刺激が以下より有意に高く有害誘発脳波の大きさが計算されることを確認します。
- その後行動の顔表情の分析 (カメラ、脳波にリンクされて記録) 新生児の顔のコーディング システム2,13を使用して。
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Representative Results
図 1は、修正された国際 10/20 電極配置システムを用いた位置決め制御電極の図式です。図 2は、直前とプローブを用いたフラット チップ 32 mN の力で刺激が発生しました (図 2 a) 新生児の右手にプロトコルの説明に従って 1 つの単一侵害刺激の適用後を記録された脳波の活動を示しています。有害な誘発応答が約 300 ms ポスト刺激発症 (時間 0) で表示されます。図 2 bは、32 mN の力で同じ患者に適用される 50 の刺激の平均応答を示します。有害な誘発電位がより明確により多くの刺激が適用されますに注意してください。木質フィルター応答潜時のわずかな変動を調整するため図 2のようにを使用できます。定義済みテンプレート11赤で示されている、有害な誘発応答の大きさを計算する脳波に投影します。
図 1: 国際 10/20 電極配置システムを使用して電極の位置の図式。
図 2: 実験的有害な刺激への応答に記録された脳波活動。フラット先端プローブ刺激 (32 mN) だった後に適用されます 1 つの患者、興味の時間ウィンドウの右に 200-500 ms 刺激シェード。パネル a: 脳波の 1 つの単一刺激、250 ms でプリンシパルのピーク後は、矢印で示されます。パネル b: 次の 50 の刺激応答の平均。パネル c: 木質は、投影されたテンプレート (赤) を使用してデータをフィルター処理。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
ここで紹介した方法は、どのように有害な誘発脳を示しています新生児の活動は脳波記録とフラット チップ型プローブを刺激する薬を使用して実験的侵害刺激を適用する客観的な方法で測定できます。この手法は、侵害受容、例えば新生児など非言語的者を検出する様々 な臨床設定で使用できます。完全な研究は、赤ちゃんを識別する、準備し電極を取り付け、最後に適用と記録 50 侵害刺激の配置を含め、15 分以内で行うことができます。幼児の行動の苦痛を引き起こさない刺激、このアプローチが乳児における侵害受容を評価する客観的方法を提供します。
本研究では 32 mN の軽い力でフラット先端プローブ刺激を使用しました。64 mN または 128 mN のより高い力新生児にも適用できますが、肢撤退による増加の動きの工芸品につながる可能性があります。我々 は、二国間反射撤退6につながる 128 mN の力で刺激に対し本研究では、新生児 32 mN の力を非常によく受け入れでし、自分の手足を撤回せず気づいた。有害な誘発電位がマイナス プローブ刺激 (64 mN 対 32)6,14の力に応じて大きいことが示されています。Verriotis ら 1 年間の年齢の子供が新生児15より、イベント関連の頂点とより高い潜在的な痛みスコアの高い振幅をあることを示した。したがって、フラット先端プローブ刺激の力は患者の16の年齢によって合わせることができます。
以前の研究では、仰向けまたは傾向があるまたは彼らの側にも看病されている新生児から侵害受容を記録しました。実験の設定を一定に保つには、複数の参加者で検討を実行する場合は特に 1 つの位置を保つことをお勧めします。我々 はよく働いた仰臥位で測定を実行することがわかった。新生児の手にフラット先端プローブ刺激を行った。位置決めと新生児の取り扱いは足に比べて手に刺激を適用する場合、簡単に可能性があります。足が実際に研究で使用はより一般的、認め、手の甲を刺激が足へのアクセスよりも簡単にすることができます。反射撤退は、この挑戦的な非言語人口17の痛みの多次元評価に組み込むことが侵害受容ニューロン活動の役に立つ追加尺度です。
常に任意の不快感や動きの工芸品を避けることにもかかわらず自発神経活動があります。したがってフィルタ リングと平均は重要な関連電位のバック グラウンド ノイズを減衰し、イベントを可視化するために。また、フラット先端プローブ刺激、例えば 50 の繰り返し強く信号対雑音比が向上します。データを分析し、すべての測定の時間ロックが不可欠です。
新生児出生胎脂は頭を含む新生児の皮膚をコーティングの存在である直後になぜ自分の肌クリーニングが必要慎重に余分な準備中ペーストでアクティブ電極がいなくてさらに技術的な課題使用されます。我々 の意見でアクティブ電極に適していますこのメソッドよりも受動的な電極ワイヤで外部の動きに敏感であるため。また、彼らが彼らは作り付けの前置増幅器のためのより高いインピー ダンスを受け入れるので使いやすいです。ただし、受動的な電極を同様に使用できます。
データ解析、ハートリーらによって記述されたメソッドを使用しました6,11します別の方法は胡らによって示される時間-周波数解析。18。
一緒に取られて、技術、セットアップ、および結果の解釈を必要とする訓練を受けたチーム 1 つ他、脳波をチェック中に刺激を適用する測定を行ってできれば 2 人と。新生児が解決された脳波が運動の成果物と汚染され、して計測を実行不可能です。また、妥当性のため刺激は、挑戦することができます数が必須です。
による成熟期、妊娠 34 週には早くも新生児の脳は、タッチと侵害受容17区別できます。妊娠 34 週未満児、後半早産児妊娠 34 週から始まるここで説明したメソッドに使用される11に対し非特異的神経バースト19を生成する可能性が高い。このメソッドは、さまざまな研究調査のためにドアを開きます。たとえば、による20の出産関連ストレスの影響をテストしたり、新生児と乳児の6,21で様々 な鎮痛薬の特定の影響をテストする使用ことができます。たとえば、ここで提示されたプロトコルは最近刺激と比較するとして扱われる足に適用されたとき、有害な誘発電位を有意に低下させる外用局所麻酔薬の有効性を示す研究で使用されています活動の背景や、未処理に足11。
結論として、有害な誘発電位脳波で作る非言語的疼痛認知の手段を客観的に調査することが可能。このメソッドは、研究調査で臨床での使用に適用されます。脳波フラット先端プローブ刺激の時間ロックすることでそれを記録、電気生理学的受容応答を確実に評価することが可能。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者は私たちの紙とウォルター ・螺子 (研究科神経生理学、生物医学センター、医療技術の重要な見直しのキャロライン ・ ハートリーと位スレーター (小児科部、オックスフォード大学、イギリス) を認識したいです。マンハイム (CBTM)、ハイデルベルク大学、ドイツ) 技術的な機器や知識を私たちをサポートするため。
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).
