Электрофизиологические измерения и анализ ноцицепции в человеческих младенцев

Summary

Оценке и лечению боли у младенцев трудно, потому что дети не могут устно сообщают о своем опыте. В этом видео мы описать количественные электрофизиологических методов и методик анализа, который может быть использован для измерения ответ на вредные события из младенческой нервной системы.

Abstract

Боль неприятное сенсорное и эмоциональное переживание. Так как дети не могут устно сообщают о своем опыте, современные методы оценки боли на основе поведенческих и физиологических реакций тела, такие, как плач, движения тела или изменения в выражении лица. Хотя эти меры показывают, что младенцы ответные меры следующие вредные стимуляции, они ограничены: они основаны на активации подкорковых соматической и вегетативной пути двигатель, который не может быть надежно связаны с центральной сенсорной обработки в мозге. Знание того, как центральная нервная система реагирует на вредные события могли бы обеспечить понимание, как ноцицептивной информации и боли обрабатывается в новорожденных.

Процедура пятки вскрытие используется для извлечения крови из госпитализированных младенцев предлагает уникальную возможность для изучения боли в грудном возрасте. В этом видео мы опишем, как электроэнцефалография (ЭЭГ) и электромиографии (ЭМГ) времени привязан к этой процедуре окн быть использованы для исследования ноцицептивной активности в головном и спинном мозге.

Этот интегрированный подход к измерению детской боли есть потенциал, чтобы проложить путь к эффективной и чувствительной клинического инструмента измерения.

Protocol

Прежде чем какие-либо исследования могут проводиться на этические утверждения младенцев и информированное письменное согласие родителей необходимо искать.

В этом исследовании этических утверждение было получено из University College Hospital Комитет по этике и информированное письменное согласие родителей было получено перед каждой процедурой. Это исследование соответствовали стандартам, установленным Хельсинкской декларацией и принципы надлежащей клинической практики.

1. Сбор данных - настройка

1. Место минимум 16 индивидуальных одноразовых ЭЭГ Ag / AgCl электродов чашку на голове младенца после кожи Prepping по 10-20 электрода размещения системы (рис. 1А). Более полного охвата можно достичь с помощью ЭЭГ крышки со встроенными электродами. Использование ЭЭГ крышки делает процесс более быстрым и менее разрушительным, особенно в качестве электродов готовы с индуктивной гель перед размещением шапка на голове. Применение одноразовых электродов ЭЭГ требуетбольше времени и мастерства, но обычно приводит к лучшей записи. Рассмотрите возможность уменьшения количества электродов, если доступ к ребенку ограничен, но всегда использовать среднюю линию электродов (Cz, CPz и СТЗ). Использование СТЗ в качестве опорного электрода для записи.
2. Используйте ЭЭГ пасты проводящих электрода для оптимизации / кожи электрической связи.
3. Место упругой сети на электроды, чтобы держать их на месте.
4. Tie электрода приводит вместе, чтобы минимизировать электрических помех.
5. Место боковой электрод на грудь или голову.
6. Место EMG электроды на бицепсы бедра обеих ног после Prepping кожи (рис. 1б).
7. Для записи ЭКГ деятельности месту привести один ЭКГ электродов на тело после кожи Prepping (один электрод на левой стороне груди, тот, что справа и использовать тот же электрод земле, как и для ЭЭГ).
8. Место движения преобразователя на живот для измерения дыхания.
9. Место зонд пульсоксиметр на ногеДля измерения насыщения кислородом и частоту сердечных сокращений. Убедитесь, что датчик крепится на месте и, что непрерывный сигнал записывается без отсева. Зонд оксиметр должен быть сделан на ноге, которое контралатеральной к подножию которого вы намерены стимулировать.
10. Настройка штатива установлены видеокамеры в кадр лицо младенца, так что изменения в выражении лица могут быть записаны.
11. Место светоизлучающих диодов (LED) в камеру кадра. Светодиод связано с выбором времени цепь так, чтобы она будет мигать при стимуляции представлен для синхронизации ЭЭГ, ЭМГ и видеозаписи.

2. Сбор данных - записи

1. Начало записи видео.
2. Начало записи пульсоксиметрии.
3. Начало ЭЭГ / ЭМГ записи.
4. Подождите, пока ребенок не будет урегулирован.
5. Держите ноги, как если выполнение копье пятки и вручную событии знак ЭЭГ и ЭМГ записей. Эта эпоха будет использоваться для идентификации раздела управления фоновой ЭЭГи ЭМГ.
6. Применение сенсорного стимуляции, слегка нажав резиновой пробкой, который прилагается к руке сухожилие молотком по поверхности пятки. Стимулировать нога, которая не привязана к пульсоксиметр. Когда ребенок стимулируется EEG / EMG-и видеозаписи должны быть событиями отмечен в целях определения времени в запись при стимуляции имели место. Сенсорной стимуляции может быть событием отмечен крепления сопротивление головы до сухожилия молоток, электронной связи стимулятор для записывающего оборудования. Видеозапись событий отмечен светодиодной вспышкой. Повторные касается могут быть применены и стимул может быть применена в различных регионах тела, т.е. плечо
7. Применять без вредных контроль стимуляции вращением ланцет на 90 градусов и размещение его на ногу так, что когда пружинным лезвием отпущен, он не свяжется с кожей. Это событие может занять много времени заблокирован с помощью акселерометра прикреплены к верхней поверхности Тон копьем. Акселерометр определяет вибрацию, которая возникает, когда лезвие будет отпущена.
8. Выполните клинически существенные пятку копьем в соответствии с клинической практикой в ​​неонатальный блок. Подождите, пока ЭЭГ-активности будет урегулирован, прежде чем делать пятки копья. Время-замок из пятки копья могут быть выполнены в том же, как и для контроля стимуляции. После пятки копье, не сжимают ногу, по крайней мере 30 секунд, чтобы убедиться, что записал ответы исключительно из-за копья.
9. Убедитесь, что необходимое количество крови, собирается и подготовки образцов для клинических анализов.
10. Сохранить данные и остановить все записи.
11. Запись демографическую информацию младенца и экспериментальные данные и вводить их в базу данных для безопасного хранения и использования в будущем.
12. Повторите эту процедуру требуется образец младенцев. В этом примере количество детей = 23.

3. ЭЭГ-анализ данных

1. Создать ЭЭГ эпох 1,7 секунды, что соответствует каждое касание, контроля и копье стимуляции и фоновой ЭЭГ. Эпох должны начать 0,6 секунды перед каждым событием. Количество эпох, соответствующих каждой модальности должны быть одинаковыми.
2. Базовый правильный эпох путем вычитания среднего сигнала базового уровня и фильтр высоких частот их на 0,1 Гц.
3. Рассмотрим эпох отражаются по CPz или Cz для дальнейшего анализа и исключить эпох, которые были загрязненных движения артефакт. Движение артефакта определяется как изменение амплитуды больше 50μV менее чем за 50 мс.
4. Совместите следов для коррекции задержки джиттера от 50 до 300 мс после стимуляции и проведения анализа главных компонент (PCA) в этом интервале времени для выявления потенциальных тактильный (т.е. ЭЭГ-активности, связанные с тактильной стимуляции). Рассмотрим эпох для переменных и временных точек наблюдения. СПС разлагается ЭЭГ эпох в основные сигналы, называемые главные компоненты (Компьютеров) и представляют собой систематические изменения амплитуды сигнала во времени точек.
5. Выполните один-дисперсионного анализа (ANOVA) на вес каждого из первых 2 ПК чтобы определить, какие ПК представляет тактильные потенциал. Это будет компьютер, веса которых были значительно больше, следующие тактильных ощущений по сравнению с фоновой ЭЭГ.
6. Совместите следов для коррекции задержки джиттера между 300 и 700 мс после стимуляции и поведения СПС в этом интервале времени.
7. Запуск однофакторного дисперсионного анализа на вес каждого из первых 2 ПК чтобы определить, какие ПК представляет ноцицептивных конкретным потенциалом. Это будет компьютер, веса которых были значительно больше, следующие вредные стимуляции по сравнению с тактильной стимуляции и фоновой ЭЭГ.

4. EMG анализа данных

1. Вычисление корня среднеквадратичное (RMS) сигнала ЭМГ в первом 1000 мс после стимуляции для контроля и копье раздражители.
2. Выполните т-тест наRMS значения для определения ноцицептивных конкретных спинной рефлекс выходе.

5. Представитель Результаты

На рис. 2 () Примеры сенсорных потенциал на Cz вызвали на ощупь в 3-х детей; (B) примеры ноцицептивных конкретных потенциал на Cz вызванные вредными копья в 3-х детей.

Рисунок 3. Зависимость ПК весов на стимул модальности в Cz (среднее ± SEM). ПК получил от 50-300 мс после начала стимула представляет тактильные потенциал и ПК получены между 300-700 мс после начала стимула представляет ноцицептивных конкретным потенциалом. ПК (жирные линии) накладываются на большой средниеполучены во всех типах стимуляции (фоновые ЭЭГ, осязание, вредные копье) после того, отдельные следы были согласованы в указанном временном интервале.

Рисунок 4. () Пример ЭМГ активности у одного ребенка после (я) вредных копье пятки и (II) нажатием пятки. (Б) Средние (± SE) EMG среднеквадратичное квадратных ЭМГ активности у детей после вредные пятки и не вредные стимулы ощупь.

Discussion

Это видео показывает, как электрофизиологические реакции, вызванные тактильные и вредных стимуляция, могут быть охарактеризованы в человеческий младенец использованием ЭЭГ и ЭМГ записей. Исследования такого типа поможет понять развитие и пластичность человеческого обработки боли, и привести к улучшению клинического обследования и лечения детской боли ^{1, 2.}

Успех этих экспериментов требует тесного сотрудничества мультидисциплинарной команды. Экспертиза требуется в области неонатологии, клинической нейрофизиологии, биоинженерии и развития нейронауки.

Очень важно, чтобы уход ребенка принимать наивысший приоритет, когда эти эксперименты проводятся. Медсестра исследований или врач, который выполняет пятку копьем несет ответственность за благополучие ребенка и должен гарантировать, что эксперимент проводится в соответствии с клинической практикой. Утверждение из больницы этического комитета и writteн согласие родителей необходимо для выполнения этих исследований.

Пятка копья клинически нужное событие и не может быть повторен для цели исследования. Поэтому очень важно, что записи собираются в надежных и надежный способ, который не вмешивается в клинической практике, ^{3, 4.} В частности, крайне важно, что метод, используемый для временной блокировки стимуляции является надежным и не препятствует клинической для сбора крови.

Все меры детской боли обязательно косвенные, как таковой, важно убедиться, что записано деятельности специально вызванные вредными события, а не другие аспекты ухода ребенка ^2. Это может быть достигнуто посредством тщательного технического дизайна и пост-обработки данных.