Summary
Измерение боли в невербальных больных является проблемой. В этом исследовании мы сочетаем запись ЭЭГ с стимуляции с помощью зонда с плоским подсказка для обнаружения вредных вызывали мозговой активности объективным образом.
Abstract
Боль это неприятное сенсорное и эмоциональное переживание. В невербальных пациентов это очень трудно измерить боль, даже с инструментами оценки боли. Эти инструменты являются субъективными или определить вторичные физиологические показатели, которые также имеют определенные ограничения, особенно при изучении эффективности обезболивания. Как корковых обработка необходима для восприятия боли, меры активности мозга может предоставить полезный подход для оценки боли в грудных детей. Здесь мы представляем метода для оценки Ноцицепция с записями активность электрофизиологических мозга, оптимизированы для использования у новорожденных. Производить высоко стандартизированных и воспроизводимые вредных раздражителей мы применили механической стимуляции с плоским наконечник зонда, например, шпильку, который не разорвать кожу и не вызывает поведенческих бедствия. Вредных вызывали потенциал позволяет объективное измерение Ноцицепция в невербальных пациентов. Этот метод может использоваться как 34 недель гестационного возраста у новорожденных. Кроме того она может применяться в различных ситуациях, например измерения эффективности обезболивающее или цистит препаратами.
Introduction
Боль это неприятное сенсорное и эмоциональное переживание связанные с фактическим или потенциальным ткани ущерб, или описана в терминах такого повреждения1. Неспособность общаться словесно, не отрицает возможность что человек испытывает боль, но делает его очень сложно оценить обезболивающее лечение, например в новорожденных2. Несколько поведенческие и физиологические показатели используются для оценки боли в невербальных пациентов. С годами были разработаны различные весы, выбор зависит от типа раздражитель, гестационного возраста и окружающей среды, в которой новорожденных embeded3,4,5. Эти инструменты оценки боли либо полагаться на вещь интерпретации или они требуют вторичного физиологических показателей.
В этом видео мы представляем метода для оценки Ноцицепция электрофизиологических звукозаписью, оптимизированы для использования у новорожденных. Ноцицепция определяется как нервный процесс кодирования вредных раздражителей. Таким образом quantitating Ноцицепция является элегантный и объективный метод, чтобы определить нейронных ввода в невербальных человек. Кроме того корковой активности, выявляемые электроэнцефалографии (ЭЭГ) коррелирует с интенсивностью вредных события5,6.
Представленные здесь метод сочетает в себе запись ЭЭГ с вредных раздражителей, производства механической стимуляции с плоским наконечник зонда, также называется уколоться7, который не разорвать кожу и не вызывает поведенческих дистресс6. Было доказано, что следующее Ноцицепция перемежать стимуляции преимущественно опосредовано Aδ-волокон, это не нужно, кожи, нарушение поражения8 и масштабы ноцицептивных конкретных потенциальных зависит не спать государство9. Зонд также хорошо принята в родителей, при применении этого метода в обстановке исследование с новорожденных. Зонд электронно связаны к системе записи ЭЭГ, позволяя запись ЭЭГ точно быть помечены когда зонд контакты кожи. Это значительно упрощает процесс блокировки время и помещения для всех последующих анализов ЭЭГ. Для того, чтобы свести к минимуму время приготовления младенческой записи ЭЭГ мы использовали изменение международной системы размещения электрод 10/20, где мы сократили количество электродов к минимальным требованиям трех электродов (рис. 1). Центральная вершина Cz электрода, где активность вредных вызывали мозга является максимальная9,10,11, был использован вместе с одной ссылки и один электрод земли.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Исследование было утверждено компетентным этики Комитета северо-западной Швейцарии (EKNZ 2015-079) и обоснованное письменное согласие родителей для участника была получена до измерения.
1. Подготовка
- Убедитесь, что ребенок будет урегулирован. Это должно быть тихо и оседлых, без сосание движений во время записи из-за движения артефактов. Ребенок может быть спит9.
- Измерьте окружность головы новорожденного с измерительной ленты для определения размера крышки ЭЭГ.
- Определить положение активного электрода: Cz / позицию вершины, пометив средней точки между Насьон и ИНИОН и средней точки между левым и правым preaurical точки с кожи маркера карандашом. Для позиционирования электроды также смотрите Рисунок 1.
- Определение позиции земли электрода: правый лоб (Fp2) и электрод сравнения: левый сосцевидного (А1).
- Очистите электрод сайтов (Cz, Fp2 и А1) с дезинфицирующим средством, с помощью ватного тампона. В случае много волос Разделите волосы визуализировать волосистой части головы.
- Аккуратно скраб сайты электрод с ЭЭГ prepping пасты, используя ватный тампон, чтобы снизить сопротивление.
- Место Шэу с электродами крепится на головы новорожденного.
- Придать проводящего геля ЭЭГ электродов, с помощью шприца с иглой короткий пластиковые для оптимизации контакта между электродами и кожей головы.
- Отрегулируйте электроды, до тех пор, пока сопротивление меньше 50 kΩ, как описано в рекомендации изготовителя и в опубликованных руководящих принципов12.
- Расположите камеру для записи откры́тый артериа́льный мимики.
- Подключите с плоским наконечник зонда к устройству контакт триггера, который крепится к устройству записи ЭЭГ. Когда квартира кончик зонда достигает номинальную силу на коже, запускающий сигнал генерируется устройство контактной триггера. Этот сигнал отправляется на компьютер, пометки ЭЭГ, записи с отметкой триггера.
2. измерение
- Выберите имя исследования для хранения данных.
-
Добавьте онлайн полоса отрезающие фильтры:
- Отображение фильтров:
Низкий фильтр отсечки: частота: 1 Гц
Высокий фильтр отсечки: частота: 70 Гц
Узкополосный режекторный фильтр: 50 Гц
Частота дискретизации: 2000 Гц
- Отображение фильтров:
- Запустите ЭЭГ и записи видео.
- Откры́тый артериа́льный правой рукой удерживайте в горизонтальном положении. Стимулы могут также применяться на другом сайте, например стопы, который приведет к больше задержка, чем от рук, Смотрите подробности 3.7.
- Первая запись фоновые ЭЭГ активности. Хотя новорожденный ручные, аннотируйте ЭЭГ запись вручную, чтобы записать периоды, где нет стимулы применяются и ребенок отдыхает.
- Провести необходимое количество раздражителей плоским кончик зонда согласно дизайн исследования на новорожденного в правой руке. В нашем экспериментальный дизайн, установите количество раздражителей плоским кончик зонда на 50. Будьте осторожны, чтобы использовать квартиру наконечник зонда перпендикулярно к откры́тый артериа́льный руку так, что кончик не гнутся и правильный сила применяется. Выполните плоским кончик зонда раздражители, используя минимум 2-3 s интервал между стимулом (МСИ)6 избежать суммирования.
- Остановите все записи.
- Документ детали экспериментальной установки.
3. анализ данных
- Фильтр необработанных данных ЭЭГ, автономный режим с помощью фильтра высоких частот на 1 Гц и фильтр низких частот на 30 Гц.
- Сегмент данных в эпохах 1500 мс (500 мс до 1000 мс после начала стимул).
- Коррекции базовой линии для интервала предварительное стимулом.
- Вручную отвергают ЭЭГ эпох, содержащие артефакты, такие как движение предметов и шума, после визуального осмотра. Смотрите также наброски Учебник: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts
- Средняя ЭЭГ эпох (для фона и стимул ответ отдельно).
- Вуди фильтр данных с максимальной колебание ± 50 мс в окне времени 0 - 1000 мс пост начало стимул. Это позволяет для задержки различия между младенцев. Сделайте это для фона и стимул ответы отдельно.
- Проект шаблона вредных вызывали мозговой активности, которая была определена в независимых наборов данных и был описан в других подробно11 на данных для выяснения масштабов вредных вызвал ответ в течение каждого индивидуального испытания. Шаблон описывает характерный сигнал вредных вызвал ответ и величина отражает количество вредных вызывали ответ в рамках индивидуального судебного разбирательства.
Примечание: Окно времени, на котором проект шаблона зависит от возраста ребенка и стимул позиции. Если стимулы применяются к руке, то окно времени интерес 200-500 мс после стимул11. Если стимулы применяются к подножию, то окно времени интерес 400-700 МС после стимул11. Обратите внимание, что этот шаблон в настоящее время только были проверены для младенцев между 34-43 недель гестации. Для детальной методы, связанные с использованием этого шаблона и обсуждение ограничений пожалуйста, смотрите Хартли et al. 201711. - Проверьте, что масштабы вредных вызывали мозговой активности вычисляемые с использованием шаблона значительно выше следит стимул, по сравнению с фоновой ЭЭГ.
- Анализ поведенческих выражение лица впоследствии (камеры связан с ЭЭГ запись) с использованием неонатальной лицевой системы кодирования2,13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Рисунок 1 это схематическое представление электрода, позиционирование с помощью модифицированных международной системы размещения электрод 10/20. Рисунок 2 показывает ЭЭГ активности, записанная незадолго до и после применения одного единого вредных стимул с помощью плоским кончик зонда с 32 mN силой, стимуляции произошло как описано в протоколе к новорожденному в правой руке (рисунок 2A). Вредных вызвал ответ является видимым в приблизительно 300 мс пост стимул начала (время 0). Рисунок 2B показано среднее время ответа 50 раздражителей, применяется с силой 32 mN к той же пациентки. Обратите внимание, что вредных вызывали потенциал является более четко, если дополнительные стимулы применяются. Вуди фильтрация, как показано на рис. 2 c, может использоваться для регулировки для незначительные изменчивости в задержка ответа. Предопределенный шаблон11, отображаются в красном цвете, проецируется на ЭЭГ для вычисления величины вредных вызвал ответ.
Рисунок 1: Схематическое представление позиционирование электрода, с использованием системы размещения изменение международных электрод 10/20.
Рисунок 2: ЭЭГ активности Записанная в ответ на экспериментальной вредных стимуляции. Квартира кончик зонда стимул (32 mN) был применен к правой руке одного пациента, окно времени интерес 200-500 мс после того, как стимул затенен. Группа A: ЭЭГ активности после одного единого стимула, основной пик на 250 мс отмечены стрелкой. Группа B: среднем ответ после 50 раздражителей. Группа C: Вуди отфильтрованных данных прогнозируемого шаблон (красный). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Представленный здесь подход показывает как вредных вызывали мозга активности у новорожденных может быть измерена в объективный способ, с помощью записи ЭЭГ и плоским кончик зонда стимуляторы для применения экспериментальных вредных раздражителей. Эта техника может использоваться в различных клинических параметров для выявления Ноцицепция, например в невербальных лиц таких новорожденных. Полное исследование может быть сделано в течение 15 мин, включая размещение ребенка, выявления, подготовки и крепления электродов и наконец применение и записи 50 вредных раздражителей. Раздражители не вызывают младенческой поведенческих бедствие, и этот подход обеспечивает объективный метод для оценки Ноцицепция грудных детей.
В этом исследовании мы использовали стимул плоским кончик зонда с мягкой силой 32 млн. Выше силы МН 64 или 128 mN могут также применяться в новорожденных, но может привести к увеличению движения артефакты из-за вывода конечности. Мы заметили, что в нашем исследовании новорожденных принял силу 32 mN очень хорошо и не снимать их конечностей, в то время как стимул с 128 mN силы приводит к двусторонним рефлекс вывод6. Было показано, что потенциал вредных вызвали больше, в зависимости от силы плоским кончик зонда стимул (32 и 64 mN)6,14. Verriotis et al. показало, что дети в возрасте 1 года выше амплитуда чем15новорожденных в их оценки потенциальных и выше боль событий, связанных с вершины. Таким образом сила плоским кончик зонда стимул может быть адаптировано в зависимости от возраста пациента16.
Предыдущие исследования записал Ноцицепция от новорожденных, будучи кормила лежачем или подверженных или даже на их стороне. Чтобы поддерживать экспериментальные параметры постоянной, мы рекомендуем держать одну позицию, особенно при выполнении исследования с несколькими участниками. Мы обнаружили, что проведения измерений в лежачем положении работал хорошо. Мы провели на квартиру кончик зонда раздражители откры́тый артериа́льный стороны. Позиционирование и обработки новорожденных может быть проще, если применение стимулов к руке, по сравнению с ног. На самом деле ног чаще используется в исследованиях, однако, мы обнаружили, что стимулирующее тыльной стороной ладони может быть проще, чем доступ к ноге. Рефлекс вывод является полезной дополнительной мерой ноцицептивных деятельности, которая может быть включена в многомерной оценки боли в этой сложной населением невербального17.
Несмотря на избегая любой дискомфорт и движение артефакты всегда есть спонтанной активности нейронов. Таким образом фильтрации и усреднения имеет важное значение для того, чтобы смягчить фоновый шум и визуализации событий связанных с потенциалом. Кроме того повторение плоским кончик зонда раздражители, например 50, сильно улучшает отношение сигнал шум. Для анализа данных, время блокировки всех измерений имеет решающее значение.
Дальнейшего технического вызов новорожденных, вскоре после рождения является наличие vernix caseosa покрытие кожи новорожденных, включая руководителя, который почему их кожа нуждается в тщательной очистке загородный prepping пастой, даже когда активные электроды используется. По нашему мнению активные электроды лучше подходят для данного метода чем пассивные электроды потому, что они менее чувствительны к внешним движение на проводах. Кроме того они проще в использовании, поскольку они принимают выше сопротивления за счет встроенной предварительный усилитель. Однако также может использоваться пассивный электродов.
Для анализа данных мы использовали метод, описанный в Хартли и др. 6 , 11. другой метод является частотно-анализ свидетельствует Ху и др. 18.
Взятые вместе, технические методы, установки и интерпретация результатов требуют обученной командой предпочтительно с двумя людьми, делает измерения, один применения стимулов, в то время как другой — проверка ЭЭГ. Если новорожденный непросадочно, ЭЭГ будет загрязненные движение артефакты и это не возможно для выполнения измерений. Кроме того из-за действия, это обязательно иметь определенное количество стимулов, которые может быть сложным.
Ноцицепция созревает в начале жизни и 34 недель гестации, в кратчайшие сроки мозга новорожденных может различить между сенсорным и Ноцицепция17. В возрасте до 34 недель беременности младенцев более вероятно генерировать неспецифических нейрональных очередей19 , тогда как в конце у недоношенных грудных детей, начиная с 34 недель гестации здесь описан метод может быть использоваться11. Этот метод открывает двери для различных исследований. Например она может использоваться для проверки воздействия стресса рождения Ноцицепция20 или для проверки конкретного воздействия различных болеутоляющие препараты в новорожденных и младенцев6,21. Например в исследовании, демонстрируя эффективность актуальные местных анестетиков в существенного сокращения вредных вызывали потенциал, когда вредных стимул был применен к обработанной ногой по сравнению с недавно использовался протокол, представленные здесь фоновая активность или для лечения ног11.
В заключение вредных вызывали мозга потенциалов в записи ЭЭГ позволяют объективно расследовать суррогатных мер восприятия боли в невербальных пациентов. Этот метод применим для использования в клинических условиях в научные исследования. По времени блокировка плоским кончик зонда стимулы к ЭЭГ записи можно надежно оценить электрофизиологических ноцицептивные реакции.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Авторы хотели бы признать Caroline Хартли и Rebeccah Слейтер (Кафедра педиатрии, Оксфордский университет, Великобритания) для критического обзора нашей бумаги и Вальтер Magerl (Отдел нейрофизиологии, центр биомедицины и медицинской технологии Мангейм (CBTM), Гейдельбергский университет, Германия) для поддержки нас с техническим оборудованием и знаниями.
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.
- 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.
- 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.
- 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).
