Elektrofysiologiske måling av skadelige utløste hjerneaktiviteten i nyfødte ved hjelp av en Flat-tip sonde koblet til Elektroencefalogram
Summary
Måle smerte i ikke-verbal pasienter er en utfordring. I denne studien kombineres EEG opptak med stimulering bruke en flat-tip sonde for å oppdage skadelige utløste hjerneaktivitet på en objektiv måte.
Abstract
Smerte er en ubehagelig sensor og følelse erfaring. I ikke-verbal pasienter er det svært vanskelig å måle smerte, selv med smerter vurdering verktøy. Disse verktøyene er subjektive eller bestemme sekundære fysiologiske indikatorer som også har visse begrensninger spesielt når utforske effektiviteten av analgesi. Kortikale behandling er avgjørende for smerte oppfatning, kan hjernen aktivitet tiltak gi en nyttig tilnærming for å vurdere smerter hos spedbarn. Her presenterer vi en metode for å vurdere nociception med elektrofysiologiske hjernen aktivitet opptak optimalisert for bruk i nyfødte. For å produsere svært standardisert og reproduserbar skadelige stimuli brukt vi mekanisk stimulering med en flat-tip sonde, f.eksPinPrick, som er ikke huden grensesprengende og forårsaker ikke atferdsmessige lidelse. Skadelige vakte potensialet kan objektiv måling av nociception i ikke-verbal pasienter. Denne metoden kan brukes i nyfødte så tidlig som 34 uker gestasjonsalder. Dessuten kan det brukes i forskjellige situasjoner som måler effekten av smertestillende eller anestesi narkotika.
Introduction
Smerte er en ubehagelig sensor og følelse erfaring forbundet med faktisk eller muligheter tissue skade eller omtalt slik skade1. Manglende evne til å kommunisere verbalt negate ikke muligheten for at en person opplever smerte, men gjør det svært utfordrende å vurdere smerte-lindrende behandling, for eksempel i nyfødte2. Flere atferdsmessige og fysiologiske indikatorer brukes til å vurdere smerter hos ikke-verbal pasienter. Valget avhenger av stimulans, gestasjonsalder og miljø der nyfødte er embeded3,4,5forskjellige skalaer er utviklet gjennom årene. Disse smerte vurderingsmetoder stole heller på den rater tolkning eller de krever andre fysiologiske indikatorer.
I denne videoen presenterer vi en metode for å vurdere nociception med elektrofysiologiske opptak optimalisert for bruk i nyfødte. Nociception er definert som neural prosessen med å kode skadelige stimuli. Dermed er quantitating nociception en elegant og objektive metoden for å bestemme nevrale inndata i en ikke-verbal person. Videre er kortikale aktivitet oppdaget av Elektroencefalogram (EEG) korrelert med intensiteten av skadelige hendelser5,6.
Metoden som presenteres her kombinerer EEG opptak med skadelige stimuli produsert av en mekanisk stimulering med en flat-tip sonde, også kalt en pinprick7, hvilke er ikke huden grensesprengende og ikke forårsaker atferdsmessige nød6. Det har vist, at nociception følgende poengterer stimulering er overveiende formidlet av Aδ-fiber, gjør ikke trenger en hud bryte lesjon8 og omfanget av den nociceptive-spesifikt potensielle ikke er avhengig sove begrunne9. Sonden er godt akseptert også av foreldre når du bruker denne metoden i studien omgivelser med nyfødte. Sonden er elektronisk knyttet til EEG innspillingssystem muliggjør EEG innspillingen skal merkes nøyaktig når proben kontakter huden. Dette sterkt forenkler prosessen med tid låsing og forutsetningen for alle etterfølgende EEG analyser. For å minimere Tilberedningstid av spedbarn EEG opptaket brukt vi en modifisert internasjonalt 10/20 elektrode plassering system der vi redusert antall elektroder til minimumskravet av tre elektroder (figur 1). Sentrale toppunktet Cz elektroden, der skadelige utløste hjerneaktiviteten er maksimal9,10,11, ble brukt sammen med en referanse og en bakken elektroden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tilnærmingen presenteres her viser hvordan skadelige utløste hjernen aktivitet i nyfødte kan måles på en objektiv måte bruker EEG opptak og flat-tip sonde stimulators gjelder eksperimentelle skadelige stimuli. Denne teknikken kan brukes i forskjellige kliniske innstillinger for å oppdage nociception, f.eks i ikke-verbal personer som nyfødte. Den fullstendige studien kan gjøres innen 15 min, inkludert å plassere barnet, identifisere, forbereder og montering elektrodene, og til slutt bruke og opptak 50 s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker å erkjenne Caroline Hartley og Rebeccah Slater (avdeling av pediatri, University of Oxford, UK) for kritisk gjennomgang våre papir og Walter Magerl (avdeling av nevrofysiologi, Center for biomedisin og medisinsk teknologi Mannheim (CBTM), Universitetet i Heidelberg, Tyskland) for å støtte oss med teknisk utstyr og kunnskap.
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).
