Elektrofysiologiske målinger af skadelige fremkaldte hjerneaktivitet i nyfødte ved hjælp af en fast-tip sonde koblet til electroencefalografi
Summary
Måling af smerter hos ikke-verbal patienter er en udfordring. I denne undersøgelse kombineres EEG optagelse med stimulation ved hjælp af en fast-tip sonde til at opdage skadelige fremkaldte hjerneaktivitet på en objektiv måde.
Abstract
Smerte er en ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse. I ikke-verbal patienter er det meget vanskeligt at måle smerte, selv med smerte vurderingsværktøjer. Disse værktøjer er subjektive eller bestemme sekundære fysiologiske indikatorer, som også har visse begrænsninger, især når udforske effektiviteten af analgesi. Som kortikale behandling er afgørende for smerteopfattelse, kan hjerne aktivitet foranstaltninger give en nyttig tilgang for at vurdere smerter hos spædbørn. Her vil vi præsentere en metode til at vurdere nociception med elektrofysiologiske hjerne aktivitet optagelser er optimeret til brug i nyfødte spædbørn. For at producere meget standardiserede og reproducerbare skadelige stimuli anvendt vi mekaniske stimulation med en flad-tip sonde, fxnålestik, der ikke hud-breaking og forårsager ikke adfærdsmæssige nød. Den skadelige fremkaldte potentiale giver mulighed for den objektive måling af nociception i ikke-verbal patienter. Denne metode kan bruges i nyfødte spædbørn allerede i 34 uger af gestationsalder. Det kunne desuden anvendes i forskellige situationer som måle effekten af smertestillende eller bedøvende medicin.
Introduction
Smerte er en ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse forbundet med faktiske eller potentielle vævsskader eller beskrevet med hensyn til sådanne skader1. Manglende evne til at kommunikere verbalt ikke ophæve muligheden for at en person oplever smerte men gør det meget udfordrende at vurdere smertestillende behandling, for eksempel i nyfødte spædbørn2. Flere adfærdsmæssige og fysiologiske indikatorer anvendes til at vurdere smerter hos ikke-verbal patienter. Forskellige skalaer er blevet udviklet over årene, valget afhænger af typen af stimulus, gestationsalder og det miljø, som nyfødte embeded3,4,5. Disse smerter vurderingsværktøjer stole enten på rater’s fortolkning eller kræver de sekundære fysiologiske indikatorer.
I denne video præsenterer vi en metode til at vurdere nociception med elektrofysiologiske optagelser er optimeret til brug i nyfødte spædbørn. Nociception er defineret som den neurale proces af kodning skadelige stimuli. Således er quantitating nociception en elegant og objektiv metode til at bestemme det neurale input i en ikke-verbal person. Derudover er kortikale aktivitet opdaget af electroencefalografi (EEG) korreleret med intensiteten af skadelige begivenheder5,6.
Metoden præsenteres her kombinerer EEG optagelse med skadelige stimuli produceret af en mekanisk stimulation med en flad-tip sonde, også kaldet en nålestik7, der ikke hud-breaking og forårsager ikke adfærdsmæssige nød6. Det har vist sig, at nociception følgende punktformet stimulation er overvejende medieret af Aδ-fibre, gør ikke behovet for en hud bryde læsion8 og omfanget af nociceptive-specifikke potentiale ikke er afhængige af sove stat9. Sonden er godt accepteret også af forældrene, når du anvender denne metode i undersøgelsen omgivelser med nyfødte. Sonden er elektronisk knyttet til EEG registreringssystemet muliggør EEG optagelse til mærkes netop når sonden kontakter huden. Dette høj grad simplificerer processen med tid låsning og er forudsætning for alle efterfølgende EEG analyser. For at minimere tid til forberedelse af spædbarn EEG registrering brugte vi en modificeret international 10/20 elektrode placering system hvor vi reduceret antallet af elektroder til minimumskravet på tre elektroder (figur 1). Den centrale knudepunkt Cz elektrode, hvor skadelige fremkaldte hjerneaktivitet er maksimal9,10,11, blev brugt sammen med en henvisning og en jorden elektrode.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tilgang præsenteres her viser hvordan skadelige fremkaldte hjerne aktivitet i nyfødte kan måles på en objektiv måde ved hjælp af EEG registrering og flad-tip sonde Stimulatorer for at anvende eksperimentelle skadelige stimuli. Denne teknik kan anvendes i forskellige kliniske indstillinger til at opdage nociception, fx i ikke-verbal personer som nyfødte. Den komplette undersøgelse kan gøres indenfor 15 min, herunder markedsføring baby, opstille, udarbejde og montering elektroder, og endelig anvende og o…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne anerkende Caroline Hartley og Rebeccah Slater (Institut for pædiatri, University of Oxford, UK) til kritisk gennemgang af vores papir og Walter Magerl (Institut for neurofysiologi, Center for biomedicin og medicinsk teknologi Mannheim (CBTM), universitetet i Heidelberg, Tyskland) til at støtte os med teknisk udstyr og viden.
Materials
| 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).
