Elektrofysiologiska mätningar och analyser av nociception i Human Spädbarn

Innan några studier kan utföras på spädbarn etiskt godkännande och informerat skriftligt målsmans tillstånd måste sökas.

I denna studie etiskt godkännande erhölls från University College Hospital etikkommittén och informerat skriftligt målsmans tillstånd lämnades före varje förfarande. Denna studie överensstämde med de normer som fastställts av Helsingforsdeklarationen och Good Clinical Practice riktlinjer.

1. Datainsamling - Setup

1. Placera minst 16 individuella disponibla EEG Ag / AgCl-cup elektroder på barnets huvud efter hud prepping enligt 10-20 elektrodplacering systemet (Figur 1A). Mer omfattande täckning kan uppnås med hjälp av ett EEG-keps med inbyggda elektroder. Användning av ett EEG-cap gör processen snabbare och mindre störande, särskilt som elektroder förberedda med induktiv gel innan du lägger locket på huvudet. Tillämpningen av disponibel EEG-elektroder krävermer tid och skicklighet, men i allmänhet resulterar i en bättre inspelning. Överväg att minska antalet elektroder om tillgång till barnet är begränsad, men alltid använda mittlinjen elektroder (CZ, CPZ och FCz). Använd FCz som referens elektrod för inspelningen.
2. Använd EEG ledande pasta för att optimera elektrod / hud elektrisk koppling.
3. Placera ett elastiskt nät över elektroderna för att hålla dem på plats.
4. Knyt elektroden leder tillsammans för att minimera elektriska störningar.
5. Placera en jordelektrod på bröstet eller huvudet.
6. Placera EMG elektroder på biceps femoris på båda benen efter huden prepping (Figur 1B).
7. För att spela in EKG-aktivitet ställe leda en EKG-elektroder på kroppen efter huden prepping (en elektrod på vänster sida av bröstet, en till höger och använda samma jordelektroden som för EEG).
8. Placera en rörelse givaren på buken för att mäta andning.
9. Placera en sond pulsoximeter på fotenatt mäta syremättnad och puls. Se till att sonden är säkrad på plats och att en kontinuerlig signal in utan avbrott. Den pulsoximeter-givare måste placeras på foten som är kontralateral till den fot som du avser att stimulera.
10. Sätt upp ett stativ monterad videokamera till ramar in ansiktet på barnet så att förändringar i ansiktsuttryck kan spelas in.
11. Placera en lysdiod (LED) i kameran ramen. Lysdioden är kopplad till tidpunkten kretsen så att den blinkar när stimulering presenteras för att synkronisera EEG, EMG och videoinspelning.

2. Datainsamling - inspelning

1. Starta videoinspelningen.
2. Starta inspelningen pulsoximetri.
3. Start EEG / EMG inspelning.
4. Vänta tills barnet är avgjord.
5. Håll foten som om att utföra en klack lans och manuellt händelse markera EEG och EMG inspelningar. Denna epok kommer att användas för att identifiera en del av kontrollen bakgrund EEGoch EMG.
6. Applicera kontakt stimulering genom att knacka lätt en gummipropp som är fäst på armen av en sena hammare mot ytan av hälen. Stimulera foten som inte är ansluten till pulsoximeter. När barnet är stimulerade EEG / EMG och videoinspelning måste evenemang-märkta för att identifiera tiden i inspelningen när stimuleringen skedde. Den beröring stimulering kan vara händelse-märkas genom att fästa en impedans huvudet till senan hammare som elektroniskt band stimulatorn för färdskrivaren. Den videoinspelning är händelse-märkt av LED-blixt. Upprepad berör kan tillämpas och den stimulans kan tillämpas på olika delar av kroppen, dvs axeln
7. Tillämpar en icke-skadliga kontroll stimulering genom att vrida The Lancet 90 grader och placera den mot foten så att när den fjäderbelastade kniven släpps den inte kontakt med huden. Denna händelse kan vara tid-låsta med hjälp av en accelerometer fäst ovansidan av than lans. Accelerometern känner av vibrationer som uppstår när klingan släpps.
8. Utför kliniskt väsentliga hälen lans i enlighet med klinisk praxis i neonatalavdelning. Vänta tills EEG-aktivitet regleras innan du gör hälen lans. Time-låsning av hälen lans kan utföras på samma sätt som för kontrollen stimulans. Efter hälen lans, inte pressa inte foten i minst 30 sekunder för att säkerställa att de inspelade svaren uteslutande beror på lans.
9. Se till att den nödvändiga mängden blod samlas och förbereda prover för klinisk analys.
10. Spara data och stoppa alla inspelningar.
11. Spela in barnets demografisk information och experimentella detaljer och mata in dem i en databas för säker lagring och framtida referens.
12. Upprepa proceduren i önskat urval av spädbarn. I detta exempel att antalet barn = 23.

3. EEG dataanalys

1. Skapa EEG epoker 1,7 sekunder som motsvarar varje beröring, kontroll och lans stimulans och bakgrund EEG. Epoker bör börja 0,6 sekunder före varje händelse. Antalet epoker som motsvarar varje modalitet bör vara desamma.
2. Baseline korrigera epoker genom att subtrahera medelvärdet på baslinjen signalen och högpassfilter dem på 0,1 Hz.
3. Tänk på epokerna registreras vid CPZ eller CZ för vidare analys och utesluta epoker som var förorenade av rörelse artefakt. Rörelse artefakt definieras som en förändring i amplitud större än 50μV på mindre än 50 ms.
4. Rikta in spår för att korrigera för latency jitter mellan 50 och 300 ms efter stimulering och föra Principal Component Analysis (PCA) i detta tidsintervall för att identifiera den taktila potential (dvs. EEG-aktivitet i samband med taktil stimulering). Tänk på epokerna vara variabler och tidpunkter observationerna. PCA bryts EEG-epokerna i grundläggande vågformer, kallas huvudsakliga komponenter (Datorer) och representerar systematisk variation i amplituden på signalen över tidpunkter.
5. Kör en-vägs variansanalys (ANOVA) om vikten av var och en av de första två datorer för att avgöra vilken dator representerar den taktila potential. Detta kommer att vara datorn som väger betydligt större efter taktil stimulering jämfört med bakgrunden EEG.
6. Rikta in spår för att korrigera för latency jitter mellan 300 och 700 ms efter stimulering och genomföra partnerskaps-och samarbetsavtalet i detta tidsintervall.
7. Kör en-vägs ANOVA om vikter på varje av de 2 första datorer för att avgöra vilken dator representerar nociceptiv-specifika potential. Detta kommer att vara datorn som väger betydligt större efter skadlig stimulering jämfört med taktil stimulering och bakgrund EEG.

4. EMG dataanalys

1. Beräkna root-mean-square (RMS) och EMG-signalen i den första 1000 ms efter stimulering för kontroll och lans stimuli.
2. Utför en t-test påRMS-värden för att bestämma nociceptiva-specifika spinal reflex tillbakadragande.

5. Representativa resultat

. Figur 2 (A) Exempel på sensoriska potentialen på Cz framkallas genom beröring med 3 barn, (B) exempel på nociceptiv-specifika potential på Cz framkallade av skadliga lans i 3 spädbarn.

Figur 3. Beroendet av PC vikter på stimulans modalitet på Cz (medelvärde ± SEM). PC uppnås mellan 50-300 ms efter stimulans debut är en taktil potential och PC uppnås mellan 300-700 ms efter stimulans debuten representerar en nociceptiv-specifika potential. De datorer (djärva linjer) har lagts över stora medelvärdenerhållit alla stimulering typer (bakgrund EEG, beröring, skadliga lans) efter de individuella spåren anpassades i angivna tidsintervall.

Figur 4. (A) Exempel på EMG aktivitet i ett spädbarn efter att (i) giftiga häl lans och (ii) touch av hälen. (B) Medelvärde (± SE) EMG root-mean-square EMG aktivitet hos spädbarn efter skadliga hälen och icke-skadliga stimuli touch.

Denna video visar hur elektrofysiologiska svar, framkallade av taktil och skadliga stimulering, kan beskrivas i det mänskliga barnet med hjälp av EEG och EMG inspelningar. Studier av denna typ kommer att hjälpa att förstå utvecklingen och plasticitet av mänsklig smärta bearbetning, och leda till förbättrad klinisk bedömning och behandling av spädbarn smärta ^{1, 2.}

Framgången för dessa experiment kräver nära samarbete i ett multidisciplinärt team. Sakkunskap krävs inom neonatologi, klinisk neurofysiologi, bioteknik och utvecklande neurovetenskap.

Det är viktigt att barnets vård tar högsta prioritet när dessa experiment genomförs. Den forskning som sjuksköterska eller läkare som utför häl lans har ansvar för barnets välbefinnande och måste se till att försöket sker i enlighet med klinisk praxis. Godkännande från sjukhuset etisk kommitté och SKRIFTLIGTn föräldrars samtycke är nödvändigt att göra dessa studier.

Hälen lans är ett kliniskt krävs händelsen och kan inte upprepas för syftet med studien. Det är därför viktigt att inspelningen samlas på ett tillförlitligt och robust sätt som inte stör klinisk praxis ^{3, 4.} I synnerhet är det viktigt att den metod som används till tid-lås stimulering är tillförlitlig och inte hindrar den kliniska blodinsamling.

Alla åtgärder för barnet smärta nödvändigtvis indirekt, som sådan är det viktigt att förvissa sig om att inspelade aktiviteter specifikt framkallas av den skadliga händelsen och inte andra aspekter av barnets vård ^2. Detta kan uppnås genom noggrann teknisk design och efterbearbetning av data.