Summary
В этой работе описывается стандартный протокол для механического и горячего теплового количественного сенсорного тестирования для оценки соматосенсорной системы у собак. Сенсорные пороги измеряются с помощью электронного анестезиометра фон Фрея, альгометра давления и термода с горячим контактом.
Abstract
Количественное сенсорное тестирование (QST) используется для оценки функции соматосенсорной системы у собак путем оценки реакции на приложенные механические и тепловые раздражители. QST используется для определения сенсорных порогов нормальных собак и оценки изменений периферических и центральных сенсорных путей, вызванных различными болезненными состояниями, включая остеоартрит, травму спинного мозга и разрыв крестообразной связки черепа. Механические сенсорные пороги измеряются электронными анестезиометрами фон Фрея и альгометрами давления. Они определяются как сила, с которой собака проявляет реакцию, указывающую на сознательное восприятие стимула. Горячие тепловые сенсорные пороги представляют собой задержку для ответа на фиксированный или усиленный температурный стимул, применяемый контактным термодом.
Следование последовательному протоколу выполнения QST и внимание к деталям тестовой среды, процедуры и отдельных субъектов исследования имеют решающее значение для получения точных результатов QST для собак. Протоколы стандартизированного сбора данных QST у собак подробно не описаны. QST следует выполнять в тихой, свободной от отвлекающих факторов обстановке, удобной для собаки, оператора QST и дрессировщика. Обеспечение того, чтобы собака была спокойна, расслаблена и правильно расположена для каждого измерения, помогает вырабатывать надежные, последовательные реакции на стимулы и делает процесс тестирования более управляемым. Оператор QST и дрессировщик должны быть знакомы и чувствовать себя комфортно при обращении с собаками и интерпретации поведенческих реакций собак на потенциально болезненные раздражители, чтобы определить конечную точку тестирования, снизить стресс и обеспечить безопасность в процессе тестирования.
Introduction
Количественное сенсорное тестирование (QST) оценивает реакции, вызванные внешними стимулами; Он используется для оценки функции соматосенсорной системы у людей и животных1. Механические стимулы в виде точечного давления или глубокого давления применяются в качестве усиленного стимула. Сенсорный порог определяется как сила, вызывающая психофизическую реакцию1. Горячие или холодные тепловые стимулы можно использовать в качестве усиленного стимула или в качестве стимула фиксированной интенсивности. Сенсорный порог определяется как температура, при которой возникает реакция, или задержка реакции на стимул. Сенсорные пороги точечного давления измеряются с помощью электронных анестезиометров фон Фрея или волосяных нитей фон Фрея, глубокое давление измеряется с помощью портативных альгометров давления, а тепловые сенсорные пороги определяются с помощью различных контактных термодных систем.
QST предоставляет информацию о функционировании как периферических, так и центральных сенсорных путей и может быть использован для оценки изменений в этих сенсорных путях (алгоритмичность) при различных патологических процессах, особенно тех, которые вызывают хроническую боль1. Тельца Мейснера обнаруживают точечное давление, и ощущение передается афферентными волокнами Aβ на безвредных уровнях и афферентными волокнами Aδ, когда стимул имеет вредную интенсивность 1,2. Глубокое давление обнаруживается тельцами Пачини и передается афферентными волокнами С, вредное тепло обнаруживается тельцами Руффини и передается афферентными волокнами Аδ и С, а вредный холод обнаруживается тельцами Краузе и передается афферентными волокнамиС 1,2. QST может быть использован для обнаружения как ингибирования (снижение чувствительности, гипестезия), так и облегчения (повышенная чувствительность, гиперестезия) этих рецепторов и путей. У собак QST использовался для оценки изменений сенсорных порогов, вторичных по отношению к острому повреждению спинного мозга 3,4,5, пороку развития Киари и сирингомиелии6, разрыву крестообразной связки черепа 5,7 и остеоартриту (ОА)8,9,10. Кроме того, в некоторых исследованиях использовали QST для оценки облегчения боли, обеспечиваемого некоторыми анальгетиками 6,11,12,13 и хирургическими процедурами 14. Эти исследования дали важную информацию о механизмах болевых ощущений у собак, таких как данные о периферической и центральной сенсибилизации после операции и заболеваниях, вызывающих хронические болевые состояния, такие как разрыв крестообразной связки черепа и ОА. Эта информация может помочь улучшить обнаружение и лечение боли у собак.
Валидационные исследования механического и горячего термического QST у собак показали хорошую осуществимость, повторяемость и надежность результатов QST с течением времени у нормальных собак и собак с хронической болью от OA 8,9,15,16. Тем не менее, несколько исследований обнаружили плохую повторяемость и надежность холодного теплового и иногда фон Фрея QST 1,15,17. В этих исследованиях использовалось другое оборудование и методология, но были предоставлены доказательства того, что механическая и горячая тепловая QST является точным полуколичественным методом измерения сенсорных порогов у собак. Тем не менее, внимание к точным деталям, включая настройку измерений, имеет решающее значение для оптимизации QST у собак, что требует стандартизированного протокола для QST. Sanchis-Mora et al. подробно описали протокол сенсорного порогового обследования (STEP) для механического, горячего и холодного теплового QST, но столкнулись с трудностями у собак, не реагирующих на холодную тепловую QST или самую высокую граммовую силу филамента фон Фрея, используемую в исследовании17. Следующий протокол обеспечивает стандартный метод механического и горячего термического QST у собак; Этот протокол может оценить сенсорные пороги у нормальных собак или собак с различными болезненными процессами, влияющими на соматосенсорную систему. Разработка стандартизированных протоколов может позволить сравнивать результаты исследований и мета-анализов данных для повышения полезности QST в ветеринарии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все процедуры были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию Университета штата Северная Каролина.
1. Обустройство комнаты и акклиматизация предмета исследования
- Выполняйте QST в специально отведенном месте, где достаточно места для комфортного передвижения оператора QST, дрессировщика и собаки любого роста. Сведите к минимуму потенциальные слуховые и визуальные отвлекающие факторы и используйте машину с белым шумом, чтобы блокировать окружающий звук.
- Положите на пол большой коврик для йоги или аналогичную набивку, чтобы собаки чувствовали себя комфортно в боковом положении лежа во время тестирования.
- Дайте собаке не менее 10 минут, чтобы она могла свободно исследовать и акклиматизироваться в комнате и чувствовать себя комфортно с оператором QST и дрессировщиком. Предлагайте пресную воду ad libitum в комнате и время от времени давайте награды за еду.
- Рандомизируйте место тестирования (слева или справа) путем подбрасывания монеты. Обрежьте участок меха размером примерно 2 х 4 см, сосредоточенный вокруг пространства между дорсальной поверхностью третьей и четвертой плюсневых костей на полпути между плюсневым суставом и плюснефаланговым суставом. Закрепите участок меха размером примерно 1 х 2 см на латеральном переднебрахиуме проксимальнее переднезапястного сустава над локтевой костью.
2. Электронный анестезиометр фон Фрея
- Настройка прибора
- Аккуратно приложите жесткий наконечник фон Фрея 0,9 мм к тензодатчику и убедитесь, что тензодатчик надежно ввинчен в наконечник. Подключите шнур от наконечника к записывающему устройству через канал M0 (рис. 1A,B).
- Включите записывающее устройство и нажмите кнопку MAX , чтобы устройство записало и отобразило максимальное усилие, достигнутое, когда собака реагирует на приложенный стимул (рис. 1C).
- Обнулите прибор, нажав кнопку CLR .
- Сбор данных
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения порогов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Собаки помещаются в правое боковое лежачее положение для измерения порогов на левых конечностях или в левое боковое лежачее положение для измерения порогов на правых конечностях. Если собака не будет добровольно лежать в боковом лежачем положении при получении словесных сигналов, оператор QST и дрессировщик могут вручную уложить собаку в боковое лежачее положение. - Применяйте минимальное или умеренное сдерживание по мере необходимости, чтобы поддерживать собаку в боковом положении лежа и относительно неподвижно.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обработчик выполняет этот шаг. - Применяйте стимул, как только собака успокоится и расслабится, а тестируемая конечность разгибается не менее чем на 70%. Обеспечьте мягкую ручную поддержку тестируемой конечности, чтобы удержать конечность от пола, и обеспечьте стабильную опору, чтобы приложить силу, не мешая собаке вытащить конечность.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор QST выполняет этот шаг. - Нанесите наконечник фон Фрея перпендикулярно коже исследуемой области. Если собака проявляет рефлекторные движения (например, подергивание лапы или отвод конечности перед применением силы) от ощущения наконечника фон Фрея на коже, позвольте собаке снова расслабить конечность, прежде чем повторно наносить наконечник фон Фрея. Сделайте измерение, когда кожа не вызывает рефлекторных движений, применив наконечник фон Фрея.
- Прикладывайте неуклонно увеличивающуюся силу наконечником фон Фрея (~ 20 г / сек) до тех пор, пока собака не отнимет конечность, не издаст звук, не повернется, чтобы посмотреть на стимул, или не продемонстрирует другие движения или поведенческие реакции, которые указывают на сознательное восприятие стимула. Уберите раздражитель, когда собака отнимет конечность или достигнет максимальной силы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Не превышайте 1,000 г силы. - Запишите максимальное приложенное усилие, отображаемое на записывающем устройстве.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если достигается предохранительное пределовое значение в 1 000 г силы, то 1 000 г регистрируется в качестве сенсорного порога, и отмечается, что до предохранительного отключения не было никакой реакции. - Повторите измерения в общей сложности в течение пяти испытаний, оставляя 1 минуту между каждым измерением (межпробный интервал). Обнуляйте прибор между каждым шагом, нажимая кнопку CLR .
- Позвольте собаке оставаться в боковом положении лежа в межпробных интервалах, если она остается относительно спокойной и расслабленной, без каких-либо ограничений или с минимальным ограничением. В противном случае позвольте собаке сидеть, стоять или перемещаться по комнате QST, чтобы поддерживать ее комфорт. Поместите собаку обратно в боковое лежачее положение перед последующим измерением.
- Запишите оценку осуществимости от 0 до 5, чтобы указать легкость, с которой были собраны данные.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оценки осуществимости следующие: 0 = отсутствие проблем, 1 = легкая сложность, 2 = умеренная сложность, 3 = значительная сложность, 4 = чрезвычайно сложная, 5 = невозможная. Рубрика, используемая для присвоения оценок осуществимости, представлена в таблице 1. - Дайте собаке 5-минутный перерыв, прежде чем начинать измерения с помощью тупого измерительного альгометра давления.
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения порогов.
3. Алгометр давления с тупым зондом
- Настройка прибора
- Убедитесь, что маленький тупой щуп надежно ввинчен в устройство (рис. 2A).
- Включите записывающее устройство и нажмите кнопку MAX , чтобы продолжить, когда появится запрос на экране. Нажимайте кнопку UNIT до тех пор, пока единица измерения не отобразится в граммах (g) в верхней части экрана (рис. 2B).
- Обнулите прибор, нажав кнопку ZERO .
- Сбор данных
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения порогов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Собаки помещаются в правое боковое лежачее положение для измерения порогов на левых конечностях или в левое боковое лежачее положение для измерения порогов на правых конечностях. Если собака не будет добровольно лежать в боковом лежачем положении при получении словесных сигналов, оператор QST и дрессировщик могут вручную уложить собаку в боковое лежачее положение. - Применяйте минимальное или умеренное сдерживание по мере необходимости, чтобы поддерживать собаку в боковом положении лежа и относительно неподвижно.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обработчик выполняет этот шаг. - Применяйте стимул, как только собака успокоится и расслабится, а тестируемая конечность разгибается примерно на 70%. Обеспечьте мягкую ручную поддержку испытуемой конечности, чтобы конечность не отрывалась от пола, и обеспечьте стабильную опору для приложения силы, не мешая собаке вытаскивать конечность.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор QST выполняет этот шаг. - Нанесите тупой зонд перпендикулярно коже исследуемой области (рис. 2C). Если собака проявляет рефлекторные движения (например, подергивание лапы или отвод конечности перед применением силы) от ощущения тупого зонда на коже, позвольте собаке снова расслабить конечность, прежде чем повторно наносить тупой зонд. Проводите измерение, когда прикладывание тупого зонда к коже не вызывает рефлекторных движений.
- Прикладывайте неуклонно увеличивающуюся силу с помощью зонда (~ 20 г / с) до тех пор, пока собака не отнимет конечность, не издаст звук, не повернется, чтобы посмотреть на стимул, или не продемонстрирует другие движения или поведенческие реакции, которые указывают на сознательное восприятие стимула. Уберите раздражитель, когда собака отнимет конечность или достигнет максимального усилия.
ПРИМЕЧАНИЕ: Не превышайте 2,500 g силы. - Запишите максимальное приложенное усилие, отображаемое на записывающем устройстве.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если достигается предохранительное пороговое значение в 2 500 г силы, то 2 500 г регистрируется в качестве сенсорного порога, и отмечается, что до безопасного отключения не было никакой реакции. - Повторите измерения в общей сложности в течение пяти испытаний, оставляя 1 минуту между каждым измерением (межпробный интервал). Обнуляйте прибор между каждым шагом, нажимая кнопку ZERO .
- Позвольте собаке оставаться в боковом положении лежа в течение межпробного интервала, если она остается относительно спокойной и расслабленной, без каких-либо ограничений или с минимальными ограничениями. В противном случае позвольте собаке сидеть, стоять или перемещаться по комнате QST, чтобы поддерживать ее комфорт. Поместите собаку обратно в боковое лежачее положение перед последующим измерением.
- Запишите оценку осуществимости от 0 до 5, чтобы указать легкость, с которой были собраны данные.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оценки осуществимости следующие: 0 = отсутствие проблем, 1 = легкая сложность, 2 = умеренная сложность, 3 = значительная сложность, 4 = чрезвычайно сложная, 5 = невозможная. - Дайте собаке 5-минутный перерыв перед началом измерений с помощью горячего теплового зонда.
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения порогов.
4. Горячий тепловой зонд
- Настройка прибора
- Подключите термосенсорный анализатор к компьютеру через USB-кабель и убедитесь, что термод размером 16 x 16 мм подключен к анализатору. Включите анализатор.
- Откройте программное обеспечение термосенсорного анализатора на компьютере и выберите анализатор TSA II в меню запуска. Нажмите на OK во всплывающем предупреждении о самопроверке анализатора. Убедитесь, что термод не подключен к испытуемому во время самопроверки.
- На вкладке « ТЕСТ » (в правом верхнем углу) в разделе « Выбор пациента» (в левой части экрана) выберите соответствующего пациента, дважды щелкнув имя в списке.
- Чтобы создать нового пациента, перейдите на вкладку ПАЦИЕНТЫ справа от вкладки ТЕСТ . Нажмите на значок «Новый пациент » в левом нижнем углу и заполните данные пациента (отделение, имя и фамилию пациента, удостоверение личности, пол и дату рождения).
- В запросе «Выбрать программу» на вкладке «ТЕСТ» выберите соответствующую программу, дважды щелкнув программу в списке.
- Чтобы создать новую программу, щелкните один раз на вкладке ПРОГРАММЫ справа от вкладки ПАЦИЕНТЫ . Нажмите на значок «Новая программа » в левом нижнем углу и заполните сведения о программе.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого протокола детали программы приведены в таблице 2. Основной сайт не нужно выбирать в запросе " Выбор основного сайта " на вкладке ТЕСТ .
- Чтобы создать новую программу, щелкните один раз на вкладке ПРОГРАММЫ справа от вкладки ПАЦИЕНТЫ . Нажмите на значок «Новая программа » в левом нижнем углу и заполните сведения о программе.
- После того, как соответствующий пациент и программа выбраны, нажмите на подсказку «Перейти к тесту » на вкладке «ТЕСТ ». Один раз нажмите кнопку Pre-Test в левом нижнем углу, чтобы откалибровать анализатор по указанной программе.
- После завершения предварительного теста кнопка предварительного теста заменяется кнопкой «Пуск», и в окне теста отображается: Нажмите кнопку « Пуск», чтобы начать тест (рисунок 3A).
- Размотайте термодовый кабель и убедитесь, что термод легко доступен.
- Сбор данных
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения тепловой задержки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Собаки помещаются в правое боковое лежачее положение для измерения порогов на левых конечностях или в левое боковое лежачее положение для измерения порогов на правых конечностях. Если собака не будет добровольно лежать в боковом лежачем положении при получении словесных сигналов, оператор QST и дрессировщик могут вручную уложить собаку в боковое лежачее положение. - Применяйте минимальное или умеренное сдерживание по мере необходимости, чтобы поддерживать собаку в боковом положении лежа и относительно неподвижно.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обработчик выполняет этот шаг. - Применяйте стимул, как только собака успокоится и расслабится, а тестируемая конечность разгибается примерно на 70%. Обеспечьте мягкую ручную поддержку тестируемой конечности, чтобы она не отрывалась от пола и не мешала собаке вытащить конечность. Кроме того, держите секундомер и управляйте им, поддерживая конечность рукой.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор QST выполняет этот шаг. - Нанесите термод на кожу исследуемой области (рис. 3B). Если собака проявляет рефлекторные движения (например, подергивание лапы или отвод конечности перед применением тепла) из-за ощущения термода на коже, позвольте собаке снова расслабить конечность, прежде чем повторно наносить термод. Проводите измерение, когда нанесение термода на кожу не вызывает рефлекторных движений.
- Нажмите кнопку « Пуск » в левом нижнем углу вкладки «ТЕСТ », чтобы начать тест.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор QST подает сигнал обработчику о начале теста (например, кивая головой), а оператор QST одновременно запускает секундомер. - Снимите термоду, когда собака отводит конечность, издает звуки, поворачивается, чтобы посмотреть на стимул, или проявляет другие движения или поведенческие реакции, которые указывают на сознательное восприятие стимула, или когда достигается максимальная задержка при одновременной остановке секундомера.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор QST выполняет этот шаг. Не превышайте 20 с при нанесении термода или 49 °C при максимальной температуре термода. - Запишите задержку вывода средств. Если достигнут безопасный порог 20 с подачи термода, запишите 20 с в качестве сенсорной задержки и обратите внимание, что до безопасного отключения не было ответа.
- Повторите измерения в общей сложности в течение пяти испытаний, оставляя 1 минуту между каждым измерением (межпробный интервал). Нажмите кнопку « Завершить тест», а затем кнопку «Предварительный тест » между каждым измерением, чтобы остановить нагрев термода и выполнить повторную калибровку термода для подготовки к следующему применению.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обработчик выполняет этот шаг.- Позвольте собаке оставаться в боковом положении лежа в течение межпробного интервала, если она остается относительно спокойной и расслабленной, без каких-либо ограничений или с минимальными ограничениями. В противном случае позвольте собаке сидеть, стоять или перемещаться по комнате QST, чтобы поддерживать ее комфорт. Поместите собаку обратно в боковое лежачее положение перед последующим измерением.
- Запишите оценку осуществимости от 0 до 5, чтобы указать легкость, с которой были собраны данные.
ПРИМЕЧАНИЕ: Оценки осуществимости следующие: 0 = отсутствие проблем, 1 = легкая сложность, 2 = умеренная сложность, 3 = значительная сложность, 4 = чрезвычайно сложная, 5 = невозможная.
- Поместите собаку в боковое лежачее положение для измерения тепловой задержки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Механическая и термическая QST была выполнена для выявления сенсорных порогов как у исследовательских, так и у клиентских собак при различных клинических условиях, включая нормальных, здоровых собак, собак с хронически болезненными состояниями, такими как ОА, собак с острым повреждением спинного мозга, а также для оценки послеоперационной боли и эффективности анальгетиков. Несмотря на то, что существует растущий объем работ по QST у собак, не было установлено нормального диапазона значений для каких-либо методов тестирования. Тем не менее, в нескольких исследованиях оценивалась осуществимость и повторяемость механического и теплового QST у собак, показывающие данные QST как точные измерения сенсорных порогов у собак 8,9,15,16.
Приведенные здесь значения взяты из ранее опубликованного набора данных 23 нормальных собак старше 2 лет, весили более 15 кг, не имели аномалий, обнаруженных при ортопедическом и неврологическом обследовании, и не имели в анамнезе нарушений, о которых сообщил владелец10. Эта группа собак включала 8 собак смешанных пород, 4 лабрадора-ретривера, 6 золотистых ретриверов и по 1 из: американского стаффордширского терьера, австралийской пастушьей собаки, оттерхаунда, австралийской овчарки и немецкого короткошерстного пойнтера. Механические и горячие тепловые данные QST от этих собак, которые представляют собой типичные данные, полученные для QST у собак, обобщены в таблице 3 и графически представлены на рисунке 4, рисунке 5 и рисунке 6. Чтобы получить среднее значение QST для каждой модальности у каждой собаки, основываясь на предыдущей работе и анализе эффектарепликации 16, мы рекомендуем исключить самые высокие и самые низкие значения собаки из пяти испытаний метода QST, а оставшиеся три значения усреднить. В первоначальном исследовании использовались модели смешанных эффектов с повторными измерениями для определения влияния ковариат, включая возраст, пол, массу тела и оценку осуществимости. Затем связь между ковариатами и порогом QST оценивали с помощью тестов Вальда10. Этот анализ не показал существенного влияния возраста, пола и оценки осуществимости на значения любого из методов QST (p > 0,05) и существенного влияния массы тела на значения горячего теплового QST (p = 0,006), но ни один из двух других модальностей. Не хватало собак ни одной породы, чтобы оценить влияние породы на значения QST.
При интерпретации механических и тепловых данных QST более низкие пороги давления и более короткое время задержки указывают на большую чувствительность к приложенному стимулу, в то время как более высокие пороги давления и более длительное время задержки указывают на меньшую чувствительность. Было показано, что различные клинические состояния влияют на сенсорные пороги у собак. Несмотря на некоторую несогласованность данных, в большинстве исследований сообщается о более низких сенсорных порогах (повышенная чувствительность, гипералгезия) у собак с ОА как в первичном участке сустава (суставов), пораженного ОА, так и во вторичных участках, удаленных от пораженного сустава (суставов) 8,9,10. Все исследования, в которых оценивались сенсорные пороги у собак с острым повреждением грудопоясничного отдела спинного мозга, сообщают о более высоких сенсорных порогах (снижение чувствительности, гипоалгезия) в тазовых конечностях этих собак 3,4,5. Исследования, оценивающие послеоперационную боль у собак, перенесших овариогистерэктомию, показали более низкие сенсорные пороги в месте хирургического вмешательства и в отдаленном вторичном участке тазовых конечностей (дистальный отдел большеберцовой кости), которые облегчались предоперационным и послеоперационным введением обезболивающих препаратов11,12. Таким образом, популяция оцениваемых собак и их история болезни, включая хронизацию боли и прием обезболивающих препаратов, следует учитывать при определении ожидаемых результатов и интерпретации данных.
Оценки осуществимости используются, чтобы указать легкость, с которой данные QST были получены от каждого субъекта для каждого метода тестирования. Оценки осуществимости присваиваются по 6-балльной шкале (0-5). Они определяются на основе уровня сотрудничества собаки с тестированием, степени сдержанности, необходимой для проведения тестирования, и четкости реакции собаки на применяемые стимулы (таблица 1). Увеличение баллов по шкале осуществимости указывает на растущую сложность сбора данных, при этом 0-2 балла считаются легким сбором данных, а 3-5 - сложным сбором данных. Механический и горячий термический QST обычно хорошо переносится собаками. В исследованиях сообщалось о показателях осуществимости, чтобы показать, что большинство собак имеют оценки осуществимости, указывающие на легкий сбор данных 8,10,15. Оценки осуществимости также указывают на качество собранных данных, поскольку собаки, которые требуют значительной сдержанности, не сотрудничают, чувствительны к прикосновениям к своим ногам или имеют неясные или непоследовательные реакции на применяемые стимулы, снижают уверенность оператора QST в том, что собранные данные действительно представляют сенсорные пороги собаки (а не являются показателем реакции собаки на эти факторы).
Рисунок 1: Электронный анестезиометр фон Фрея. (А) Настройка устройства, показывающая жесткий наконечник фон Фрея, приложенный к тензодатчику, и шнур от наконечника, подключенного к записывающему устройству через канал M0. (B) Крупный план наконечника фон Фрея, прикрепленного к тензодатчику. (C) Крупный план записывающего устройства, показывающий расположение кнопок и показывающий текущее усилие (в центре), максимальное усилие (вверху слева) и единицы измерения (вверху справа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Алгометр давления с тупым зондом. (A) Настройка устройства, показывающая маленький тупой щуп, прикрепленный к записывающему устройству. (B) Крупный план записывающего устройства, показывающий расположение кнопок и показывающий максимальное усилие (в центре) и единицы измерения (вверху). (C) Применение тупого зондированного альгометра давления на дорсальную плюсневую область собаки. Наконечник прикладывается перпендикулярно коже. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Горячий термосенсорный анализатор. (A) Отображение на экране компьютера, когда анализатор готов к запуску теста. Кнопка «Пуск» находится в левом нижнем углу экрана. (B) Нанесение термода на дорсальную плюсневую область собаки. Оператор QST также управляет секундомером, поддерживая конечность рукой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Данные электронного анестезиометра фон Фрея о сенсорных порогах (г) по массе тела (кг). Масса тела не оказала существенного влияния на сенсорные пороги (p = 0,905). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Данные для сенсорных порогов (г) альгометра давления с тупым зондом по массе тела (кг). Масса тела не оказала существенного влияния на сенсорные пороги (p = 0,734). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Данные сенсорной задержки (с) горячего теплового зонда по массе тела (кг). Масса тела оказала значительное влияние на сенсорную латентность (p = 0,006). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
| Технико-экономическое обоснование | Описание | |
| 0 - Нет проблем | Требуется минимальное сдерживание; отличное сотрудничество; четкая реакция на раздражители | |
| 1 - Легкая сложность | Требуется мягкая сдержанность; хорошее сотрудничество; четкая реакция на раздражители | |
| 2 - Умеренная сложность | Необходима умеренная сдержанность; хорошее сотрудничество > 50% времени; легкая чувствительность ног при прикосновении; Мягкая изменчивость реакции на раздражители | |
| 3 - Значительная сложность | Требовалась значительная сдержанность, которая противостояла боковому лежанию; хорошее сотрудничество < 25% времени; умеренная чувствительность к прикосновениям к ногам; Умеренная изменчивость реакции на раздражители | |
| 4 - Чрезвычайная сложность | Требуется постоянная сдержанность; не сотрудничает; неясная реакция на раздражители, Неуверенность в собранных данных |
|
| 5 - Невозможно | Не удалось собрать данные из-за характера собаки и/или неуверенности в наблюдаемых реакциях, вызванных стимулом | |
Таблица 1: Рубрика оценки осуществимости QST. Рубрика, используемая для оценки легкости, с которой механические и тепловые данные QST могут быть собраны у собак. Оценки осуществимости варьируются от 0 = нет проблем до 5 = невозможно.
| Параметры | Ввод |
| Метод | Рампа и удержание |
| Последовательность | 1 |
| Базис | 39 |
| Время до последовательности (ов) | 0 |
| Триггер | Авто |
| Температура назначения (°C) | 49 |
| Коэффициент деатинейции | 8 |
| Критерий назначения | Температура |
| Продолжительность времени (с) | 30 |
| Вариант возврата | Базис |
| Коэффициент возврата | 1 |
| Количество испытаний | 1 |
Таблица 2: Детали программы для горячего теплового зонда.
| Средний ± SD | Диапазон | |
| Электронный фон Фрей (g) | 521,1 ± 216,8 | 230.2 – 957.1 |
| Альгометр давления (г) | 1338,0 ± 308,6 | 758.9 – 1894.0 |
| Горячий тепловой зонд (ы) | 17.31 ± 3.55 | 8.13 – 20 |
Таблица 3: Среднее значение и диапазон значений механических и горячих тепловых результатов QST у 23 нормальных собак. Самые высокие и самые низкие значения из пяти испытаний из каждого метода были исключены, а затем значения оставшихся трех испытаний были усреднены для каждой собаки. Общее среднее значение, стандартное отклонение и диапазон были рассчитаны на основе этих индивидуальных средних значений. Пороговые значения для альгометра фон Фрея и давления указываются в граммах (г), а задержка для горячего термода указывается в секундах (с). Все измерения проводились в дорсальной плюсневой области.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Для получения точных данных, отражающих сенсорные пороги собаки, крайне важно, чтобы собака была максимально спокойной, расслабленной и располагалась адекватно для каждого измерения. В предыдущем исследовании отмечалось, что возбуждение от сдерживания или отвлечения внимания от факторов внутри или вне тестовой среды влияло на реакцию собак на стимулы QST16. Если собака становится взволнованной из-за лежачего или удерживающего устройства или отвлекается, собаке следует дать время, чтобы успокоиться, прежде чем проводить измерение; Собакам, которые не оседают быстро, следует дать небольшой перерыв в процедуре тестирования. У собак, которые чрезмерно беспокоятся или испытывают стресс от процедуры тестирования, может проявляться анальгезия, вызванная стрессом, что приводит к ложному увеличению измеренного сенсорного порога9. Тревожные или напряженные собаки также могут чрезмерно реагировать на раздражители или процедуру тестирования. Может показаться, что у них снижены сенсорные пороги. Однако это, скорее всего, связано с реакцией собаки на присутствие стимула или действиями оператора QST, а не с вредным ощущением от стимула. Если собака испытывает беспокойство или стресс, процедуру тестирования следует прекратить. Для собак, которые гибко отдыхают конечностями или имеют мышечное напряжение, оператор QST может осторожно вытянуть конечность и удерживать ее в разгибании, пока собака не расслабится, что обеспечивает более последовательную реакцию отмены. Для собак, которые проявляют рефлекторные движения при контакте зондов или термода с кожей, оператор может ненадолго коснуться или очень осторожно потереть кожу зоны тестирования перед контактом или применить непрерывный контакт зонда или термода без использования силы или тепла для снижения чувствительности кожи к прикосновению. Любое прикосновение или трение должно быть легким и коротким, чтобы предотвратить адаптацию более глубоких сенсорных рецепторов.
Оператор QST и дрессировщик должны уметь обращаться с собаками и удерживать их, а также знакомы с их поведенческими реакциями на потенциально болезненные стимулы для получения качественных данных и обеспечения безопасности исследователей и субъектов исследования. В идеале оператор и обработчик QST должны быть одними и теми же людьми на протяжении всего сбора набора данных, чтобы поддерживать согласованность данных. Однако влияние разных обработчиков не изучалось. QST является психофизическим методом измерения сенсорного порога и требует наблюдения за поведенческими реакциями для определения конечной точки тестирования у невербальных видов1. В дополнение к отводу конечности собаки могут проявлять вокализацию, поворачиваясь, чтобы посмотреть прямо на стимул, или другие движения, которые указывают на сознательное восприятие стимула10. Следует внимательно наблюдать за поведенческой реакцией каждой собаки на стимулы QST, чтобы определить конечную точку для измерений. По опыту авторов, небольшая часть собак проявляет экстремальную реакцию на стимулы QST, включая попытку укусить, даже если они казались спокойными и расслабленными перед применением стимула. Оператор и дрессировщик всегда должны быть осведомлены о поведении и уровне беспокойства собаки, чтобы обеспечить безопасное тестирование. Процедура тестирования должна быть прекращена, если собака проявляет потенциально опасное поведение.
Места тестирования, описанные в этом протоколе, были выбраны потому, что они являются областями, где различия в сенсорных порогах могут быть обнаружены для различных клинических состояний, включая повреждение спинного мозга 3,4,5, разрыв крестообразной связкичерепа 7 и остеоартрит10,16. Кроме того, несколько исследований показали в целом хорошую осуществимость QST-тестирования участков в дистальных отделах конечностей 8,9,15,16. Использование одних и тех же тестовых площадок также позволяет лучше сравнивать результаты между исследованиями. Хотя в большинстве сообщений о QST у собак собаки находятся в боковом лежачем положении, было проведено несколько исследований с собаками стоя или в других положениях, продиктованных собакой, по мере необходимости для их клинического состояния 3,7,8,9. Собаки могут испытывать стресс из-за ограничений, необходимых для удержания их в боковом лежачем положении, а некоторые собаки вообще отказываются лежать в боковом лежачем положении. Этим собакам может быть разрешено принимать альтернативные положения, такие как лежачее положение грудины с бедрами в боковом лежачем положении или стоя, чтобы уменьшить стресс для собаки и вызвать последовательные реакции на раздражители. О том, влияет ли различное позиционирование на реакцию на стимулы QST или сенсорный порог или латентность, не сообщалось.
Выполнение QST у собак представляет собой уникальные проблемы, которые приводят к некоторым ограничениям в методе. При измерении сенсорных порогов у собак и других невербальных видов определение конечной точки тестирования зависит от наблюдения оператора за поведенческой реакцией, которая, по их мнению, указывает на сознательное восприятие стимула. У человека дифференциация порогов первого обнаружения раздражителя, первого ощущения боли и максимально переносимой боли может быть произведена с помощью словесного отчета1. Неизвестно, с какой интенсивностью стимула реагируют собаки, и вполне вероятно, что разные собаки будут реагировать на разные уровни воспринимаемой интенсивности стимула. Кроме того, некоторые собаки могут реагировать на прикосновение или постоянный контакт зонда, а не на интенсивность стимула, вызывая вредное ощущение. Было обнаружено, что у людей когнитивные факторы, включая внимание, мотивацию и когнитивные нарушения, влияют на порогиQST 18, и аналогичные факторы, вероятно, могут влиять на результаты у собак. Характеристики исследуемой популяции следует учитывать при интерпретации результатов QST и определении факторов, которые могут изменить эти результаты.
В нескольких исследованиях сообщалось о хорошей осуществимости и повторяемости с использованием различного оборудования и методологии для механического и горячего термического QST у собак 8,9,15,16,17. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что альгометры давления могут давать наиболее последовательные результаты модальностей QST. В самых последних исследованиях использовался электронный анестезиометр фон Фрея, который измеряет в непрерывном диапазоне сил, делая более точные и точные измерения, чем градуированные измерения нитей фон Фрея. Однако прямого сравнения этих двух методов у собак1 не проводилось. Для оценки сенсорных тепловых порогов у собак использовалось различное оборудование. Оборудование, использующее постоянную интенсивность или повышенные тепловые стимулы, портативные термоды и аппарат, в котором собаки стояли на стеклянной пластине, нагретой источником света, показали хорошую осуществимость и повторяемость. Однако каждый метод имеет свои ограничения 8,9,16. Некоторые исследования обнаружили длительную латентность реакции на холодные тепловые раздражители у нормальных собак 1,15,17, которые часто достигают безопасного времени отключения, не реагируя, и сообщают о более значительной дисперсии и более низкой осуществимости холодного теплового QST, все результаты, которые отражают результаты исследований на людях 19. Эти факторы могут ограничивать полезность холодного теплового метода при тестировании QST у собак. Поэтому протокол холодных тепловых испытаний здесь не был детализирован.
Хотя многие исследования QST были проведены на собаках, чтобы установить достоверность метода и сравнить сенсорные пороги нормальных собак и собак с различными болезненными состояниями, ни одно исследование на сегодняшний день не было направлено на установление диапазона нормативных данных значений QST для собак. В большинстве исследований были небольшие размеры выборки нормальных собак, что затрудняет определение того, оказывают ли характеристики собак, такие как масса тела, возраст, пол или порода, значительное влияние на сенсорные пороги. Кроме того, методология значительно варьировалась, что затрудняло сравнение и сопоставление различных исследований и делало невозможным объединение данных. Крупномасштабные исследования различных популяций нормальных собак необходимы для установления нормативных диапазонов значений QST и лучшего выяснения того, какие факторы влияют на сенсорные пороги у нормальных собак. Такие исследования должны проводиться с использованием стандартизированных, хорошо описанных, воспроизводимых протоколов сбора данных. Установление этих исходных данных поможет лучше понять, как на сенсорные пороги влияют различные болезненные состояния у собак.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
У авторов нет конфликтов интересов, которые необходимо раскрывать.
Acknowledgments
Авторы хотели бы поблагодарить Андреа Томсон, Джона Хэша, Хоуп Вудс и Отэм Энтони за работу с собаками для QST, Масатаку Эномото за его помощь в скрининге собак и Сэма Чиу за его вклад в создание протокола для горячего теплового QST.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electronic von Frey anesthesiometer | IITC Life Science Inc. | Item # 23931 | Custom made with a 1000g max force load cell |
| Medoc Main Station software | Medoc | (supplied with TSA-II) | |
| SMALGO: SMall Animal ALGOmeter | Bioseb | Model VETALGO | |
| TSA-II NeuroSensory Analyzer | Medoc | DC 00072 TSA-II | No longer manufactured - new model is TSA-2 with same probes and same function |
References
- Hunt, J., Knazovicky, D., Lascelles, B. D. X., Murrell, J. Quantitative sensory testing in dogs with painful disease: A window to pain mechanisms. The Veterinary Journal. 243, 33-41 (2019).
- Cutaneous and subcutaneous somatic sensory receptors. Neuroscience, 2nd edition. Purves, D., et al. , (2001).
- Gorney, A. M., et al. Mechanical and thermal sensory testing in normal chondrodystrophic dogs and dogs with spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc herniations. Journal of Veterinary Internal Medicine. 30 (2), 627-635 (2016).
- Song, R. B., et al. von Frey anesthesiometry to assess sensory impairment after acute spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc extrusion in dogs. The Veterinary Journal. 209, 144-149 (2016).
- Moore, S. A., Hettlich, B. F., Waln, A. The use of an electronic von Frey device for evaluation of sensory threshold in neurologically normal dogs and those with acute spinal cord injury. The Veterinary Journal. 197 (2), 216-219 (2013).
- Sanchis-Mora, S., et al. Pregabalin for the treatment of syringomyelia-associated neuropathic pain in dogs: A randomized, placebo-controlled, double-masked clinical trial. The Veterinary Journal. 250, 55-62 (2019).
- Brydges, N. M., et al. Clinical assessments of increased sensory sensitivity in dogs with cranial cruciate ligament rupture. The Veterinary Journal. 193 (2), 546-550 (2012).
- Williams, M. D., et al. Feasibility and repeatability of thermal quantitative sensory testing in normal dogs and dogs with hind limb osteoarthritis-associated pain. The Veterinary Journal. 199, 63-67 (2014).
- Freire, M., Knazovicky, D., Case, B., Thomson, A., Lascelles, B. D. X. Comparison of thermal and mechanical quantitative sensory testing in client-owned dogs with chronic naturally occurring pain and normal dogs. The Veterinary Journal. 210, 95-97 (2016).
- Knazovicky, D., et al. Widespread somatosensory sensitivity in naturally occurring canine model of osteoarthritis. Pain. 157 (6), 1325-1332 (2016).
- Lascelles, B. D. X., Cripps, P. J., Jones, A., Waterman, A. E. Post-operative central hypersensitivity and pain: The pre-emptive value of pethidine for ovariohysterectomy. Pain. 73 (3), 461-471 (1997).
- Slingsby, L. S., Waterman-Pearson, A. E. The post-operative analgesic effects of ketamine after canine ovariohysterectomy - a comparison between pre- or post-operative administration. Research in Veterinary Medicine. 69 (2), 147-152 (2000).
- Sammarco, J. L., et al. Post-operative analgesia for stifle surgery: A comparison of intra-articular bupivacaine, morphine, or saline. Veterinary Surgery. 25 (1), 59-69 (1996).
- Tomas, A., Marcellin-Little, D. J., Roe, S. C., Motsinger-Reif, A., Lascelles, B. D. X. Relationship between mechanical thresholds and limb use in dogs with coxofemoral joint OA-associated pain and the modulating effects of pain alleviation from total hip replacement on mechanical thresholds. Veterinary Surgery. 43 (5), 542-548 (2014).
- Briley, J. D., Williams, M. D., Freire, M., Griffith, E. H., Lascelles, B. D. X. Feasibility and repeatability of cold and mechanical quantitative sensory testing in normal dogs. The Veterinary Journal. 199 (2), 246-250 (2014).
- Knazovicky, D., et al. Replicate effects and test-retest reliability of quantitative sensory threshold testing in dogs with and without chronic pain. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 615-624 (2017).
- Sanchis-Mora, S., et al. Development and initial validation of a sensory threshold examination protocol (STEP) for phenotyping canine pain syndromes. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 600-614 (2017).
- Backonja, M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
- Wylde, V., Palmer, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P.
