使用机械性和热性定量感觉测试评估犬类的感觉阈值

摘要

本研究描述了一种用于评估犬类躯体感觉系统的标准方案，该方案包括机械刺激和热刺激定量感觉测试。感觉阈值的测量采用电子 von Frey 麻醉计、压力痛觉计以及热接触式温控探头进行。

摘要

定量感觉测试（QST）通过评估犬对施加的机械和热刺激的反应，用于评价其躯体感觉系统的功能。QST可用于确定健康犬的感觉阈值，并评估由多种疾病状态（包括骨关节炎、脊髓损伤和颅侧十字韧带断裂）引起的外周和中枢感觉通路的改变。机械感觉阈值通过电子 von Frey 麻醉计和压力痛觉计进行测量，定义为犬表现出提示意识感知刺激的反应时所对应的力值。热感觉阈值则是指犬对通过接触式热刺激探头施加的固定或梯度升温刺激产生反应的潜伏时间。

遵循一致的定量感觉测试（QST）操作规程，并关注测试环境、操作步骤以及个体受试犬的细节，对于获得准确的犬QST结果至关重要。目前尚未有文献详细描述犬QST数据标准化采集的规范流程。QST应在安静、无干扰且对犬只、QST操作人员及助手均舒适的环境中进行。确保犬只在每次测量时处于平静、放松状态并保持正确体位，有助于获得可靠且一致的刺激反应，使测试过程更易于管理。QST操作人员和助手应熟悉犬只的操作方法，能够准确解读犬只对可能引起疼痛刺激的行为反应，以确定测试终点，减少应激，并保障测试过程中的安全。

引言

定量感觉测试（QST）用于评估外部施加刺激所引发的反应，可用来评价人类和动物体感系统的功能¹。机械刺激以点状压力或深部压力的形式呈递，并采用递增式刺激模式。感觉阈值定义为引发心理物理学反应所需的力值¹。热或冷的温度刺激可采用递增式刺激或固定强度刺激，其感觉阈值定义为产生反应时的温度，或对刺激产生反应的潜伏期。点状压力感觉阈值可通过电子 von Frey 麻醉计或 von Frey 单丝纤维进行测量，深部压力则使用手持式压力痛觉计测量，而温度感觉阈值则通过多种接触式温控探头系统测定。

定量感觉测试（QST）可提供有关外周和中枢感觉通路功能的信息，可用于评估多种疾病过程中这些感觉通路的变化（痛觉可塑性），尤其是引起慢性疼痛的疾病¹。触觉小体（Meissner's corpuscles）可检测点状压力，当刺激强度未达到伤害性水平时，其感觉由Aβ传入纤维传导；当刺激达到伤害性强度时，则由Aδ传入纤维传导^1,2。深部压力由环层小体（Pacinian corpuscles）检测，并通过C类传入纤维传导；有害性热刺激由鲁菲尼小体（Ruffini corpuscles）检测，并由Aδ和C类传入纤维传导；有害性冷刺激由克劳泽小体（Krause corpuscles）检测，并由C类传入纤维传导^1,2。QST可用于检测这些感受器和通路的抑制（敏感性降低，感觉减退）和易化（敏感性增强，感觉过敏）现象。在犬类中，QST已被用于评估急性脊髓损伤^3,4,5、小脑扁桃体样畸形及脊髓空洞症⁶、颅侧十字韧带断裂^5,7以及骨关节炎（OA）^8,9,10所继发的感觉阈值改变。此外，一些研究还利用QST评估特定镇痛药物^6,11,12,13和外科手术¹⁴所带来的镇痛效果。这些研究为理解犬类疼痛感知机制提供了重要见解，例如术后及导致慢性疼痛状态的疾病（如颅侧十字韧带断裂和骨关节炎）中存在外周和中枢敏化的证据。这些信息有助于改善犬类疼痛的检测与治疗。

在正常犬及患有骨关节炎（OA）慢性疼痛的犬中，机械性和热性定量感觉测试（QST）的验证研究表明，QST结果在时间上的可行性、重复性和可靠性良好^8,9,15,16。然而，多项研究发现冷热性QST以及偶尔使用的von Frey QST的重复性和可靠性较差^1,15,17。这些研究采用了不同的设备和方法，但均证实机械性和热性QST是一种准确、半定量的犬类感觉阈值测量方法。然而，为优化犬类QST的应用，必须关注测量环境等精确细节，因此需要建立标准化的QST操作规程。Sanchis-Mora等人曾详细描述了一种用于机械性及冷、热性QST的感觉阈值检查方案（STEP），但在研究中发现部分犬只对冷热性QST或所用最大克力的von Frey纤维丝无反应¹⁷。本文所述方案为犬类机械性和热性QST提供了一种标准化方法，可用于评估正常犬或患有影响躯体感觉系统各类疾病的犬只的感觉阈值。标准化操作规程的建立有望实现不同研究间结果的比较，并促进数据的荟萃分析，从而提升QST在兽医学中的应用价值。

方案

所有实验程序均经北卡罗来纳州立大学机构动物护理与使用委员会批准。

1. 房间设置与研究对象适应环境

1. 在专用空间内进行定量感觉测试（QST），确保测试操作员、助手和任何体型的犬只能舒适活动。尽量减少听觉和视觉干扰，并使用白噪音机屏蔽环境声音。
2. 在地面上放置一张大号瑜伽垫或类似的软垫，以确保犬只在侧卧位接受测试时感到舒适。
3. 让犬只至少自由探索和适应环境10分钟，使其对定量感觉测试操作员和助手感到舒适。提供新鲜饮水 随意摄取 在房间内，并偶尔给予食物奖励。
4. 通过抛硬币随机确定测试部位（左侧或右侧）。在第三和第四跖骨背侧之间、距跗跖关节与跖趾关节中点处为中心，剪除约 2 × 4 cm 的毛发区域。在前臂外侧、靠近桡腕关节近端的尺骨区域，剪除约 1 × 2 cm 的毛发区域。

2. 电子 von Frey 镇痛仪

1. 仪器设置
   1. 将刚性 0.9 mm von Frey 探针轻轻施加到测力传感器上，并确保测力传感器已牢固地旋入手持探头中。将手持探头的导线通过 M0 通道连接至记录设备（图 1A、B）。
   2. 打开记录设备，按下 MAX 按钮，使设备在犬对施加刺激产生反应时记录并显示所达到的最大力值（图 1C）。
   3. 按下 CLR 按钮对仪器进行归零。
2. 数据采集
   1. 将犬置于侧卧位以测量阈值。
      注：测量左肢阈值时，将犬置于右侧卧位；测量右肢阈值时，将犬置于左侧卧位。若仅通过语言指令无法使犬自愿保持侧卧位，QST 操作人员和助手可手动将犬置于侧卧位。
   2. 根据需要施加最小至中等程度的约束，以维持犬处于侧卧位并相对静止。
      注：此步骤由助手完成。
   3. 待犬安静放松且待测肢体至少伸展至 70% 时，施加刺激。用手轻柔支撑待测肢体，使其离开地面，并提供稳定的反作用力支撑，同时不阻碍犬撤回肢体。
      注：此步骤由 QST 操作人员完成。
   4. 将 von Frey 探针垂直作用于待测区域的皮肤。若犬因 von Frey 探针接触皮肤而出现反射性动作（例如爪子抽动或在施加力之前肢体回缩），应等待犬肢体再次放松后再重新施加 von Frey 探针。当皮肤接触探针不引起反射性动作时，进行测量。
   5. 以 von Frey 探针持续均匀增加施加的力（约 20 g/sec），直至犬撤回肢体、发出叫声、转头注视刺激部位，或出现其他表明其有意识感知刺激的动作或行为反应。当犬撤回肢体或达到最大力值时，立即移除刺激。
      注：施加的力不得超过 1,000 g。
   6. 记录记录设备上显示的最大施加力值。
      注：若达到 1,000 g 的安全上限力值，则记录 1,000 g 作为感觉阈值，并注明在安全上限前无反应。
   7. 重复测量，共进行五次试验，每次测量之间间隔 1 分钟（试验间间隔）。每次测量后按下 CLR 按钮对仪器归零。
      1. 若犬在试验间间隔期间保持相对安静放松且无需或仅需轻微约束，可让其继续保持侧卧位。否则，允许犬在 QST 检测室内坐起、站立或自由活动以维持其舒适度。下一次测量前需重新将犬置于侧卧位。
   8. 记录 0–5 分的可行性评分，以表示数据采集的难易程度。
      注：可行性评分标准如下：0 = 无困难，1 = 轻度困难，2 = 中度困难，3 = 显著困难，4 = 极其困难，5 = 无法完成。可行性评分所用评分标准见 表 1。
   9. 在开始使用钝头探针压力痛觉计进行测量前，让犬休息 5 分钟。

3. 钝头探针压力痛觉计

1. 仪器设置
   1. 确保钝头小探针已牢固地旋入设备中（图2A）。
   2. 打开记录设备，当屏幕提示时按下 MAX 按钮继续。反复按下 UNIT 按钮，直到屏幕顶部显示单位为克（g）（图2B）。
   3. 按下 ZERO 按钮将仪器归零。
2. 数据采集
   1. 将犬置于侧卧位以测量阈值。
      注：测量左肢阈值时，犬应置于右侧卧位；测量右肢阈值时，应置于左侧卧位。若仅通过语言指令犬无法自愿保持侧卧，QST 操作员和助手可手动将其置于侧卧位。
   2. 根据需要施加轻微至中度的约束，以保持犬处于侧卧位并相对静止。
      注：此步骤由助手完成。
   3. 当犬处于安静放松状态，且待测肢体大约伸展至70%时，施加刺激。用手轻柔地支撑待测肢体，使其离开地面，并提供稳定的反作用力支撑，但不应妨碍犬撤回肢体。
      注：此步骤由 QST 操作员完成。
   4. 将钝头探针垂直作用于待测区域的皮肤（图2C）。若犬因钝头探针接触皮肤而出现反射性动作（如足部抽动或在施加力量前撤回肢体），应等待犬肢体再次放松后重新放置探针。当探针接触皮肤不引起反射性动作时，再进行测量。
   5. 以稳定递增的力量施加探针（约20 g/s），直至犬撤回肢体、发出叫声、转头注视刺激部位，或出现其他表明其意识感知到刺激的动作或行为反应。一旦犬撤回肢体或达到最大作用力，立即移除刺激。
      注：作用力不得超过2,500 g。
   6. 记录记录设备上显示的最大施加力值。
      注：若达到2,500 g的安全上限而未出现反应，则记录感觉阈值为2,500 g，并注明在安全上限前无反应。
   7. 总共重复测量五次，每次测量之间间隔1分钟（试验间间隔）。每次测量后通过按下 ZERO 按钮将仪器归零。
      1. 若犬在试验间间隔期间仍保持相对安静放松，且无需或仅需轻微约束，可让其继续保持侧卧位。否则，允许犬坐起、站立或在 QST 实验室内自由活动以维持其舒适度。 下一次测量前需重新将犬置于侧卧位。
   8. 记录0–5分的可行性评分，以表示数据采集的难易程度。
      注：可行性评分标准如下：0 = 无困难，1 = 轻微困难，2 = 中度困难，3 = 显著困难，4 = 极其困难，5 = 无法完成。
   9. 在开始使用热刺激探针进行测量前，让犬休息5分钟。

4. 热热探针

1. 仪器设置
   1. 将热感觉分析仪连接到计算机 通过 连接USB线缆，并确保16 x 16 mm温度探头已连接至分析仪。打开分析仪电源。
   2. 打开计算机上的热感觉分析软件，从启动菜单中选择TSA II分析仪。点击 好的 在分析仪自检弹出警告时，请确保热刺激探头未连接受试者。
   3. 在 测试 标签（右上角），在下方 选择患者 在提示框（屏幕左侧）中，通过双击列表中的姓名来选择相应的患者。
      1. 要创建新患者，请点击 患者 位于右侧的标签 测试 标签。单击 新患者 左下角的图标，并填写患者信息（科室、患者姓名、身份证号、性别和出生日期）。
   4. 在……之下 选择项目 提示在 测试 在标签页中，通过双击列表中的程序来选择合适的程序。
      1. 要创建一个新程序，单击 项目 向右切换到 患者 标签。单击 新项目 左下角的图标，并填写程序详细信息。
         注意：本方案中，程序详细信息如下所示 表2身体部位无需在以下情况下进行选择 选择身体部位 提示在 测试 表。
   5. 选择合适的患者和程序后，单击 前往测试 提示位于下方 测试 单击标签。 前测 左下角的按钮，以将分析仪校准至指定程序。
   6. 预测试完成后， 前测 按钮被替换为 开始 按钮，测试窗口将显示：按开始按钮以启动测试（图3A).
   7. 解开热刺激探头的电缆，确保热刺激探头易于接触。
2. 数据采集
   1. 将犬置于侧卧位以测量热痛潜伏期。
      注意：测量左肢阈值时，将犬置于右侧卧位；测量右肢阈值时，将犬置于左侧卧位。若犬在给予口头指令后仍不愿主动采取侧卧姿势，QST操作者与助手可手动将其摆放至侧卧位。
   2. 根据需要施加最小至适度的约束，以保持犬只侧卧且相对静止。
      注意：此步骤由操作人员执行。
   3. 当犬只处于平静放松状态且待测肢体处于约70%伸展位置时，施加刺激。用手轻轻支撑待测肢体，使其离开地面，但不妨碍犬只回撤该肢体。同时，用支撑肢体的手持握并操作秒表。
      注意：此步骤由 QST 操作员执行。
   4. 将热刺激探头应用于待测区域的皮肤图3B). 如果狗对皮肤上的热刺激探头产生反射性动作（例如，在施加热量前出现脚掌抽动或肢体回缩），请等待狗的肢体再次放松后，重新放置热刺激探头。当热刺激探头接触皮肤不引起反射性动作时，进行测量。
   5. 点击 开始 左下角的按钮 测试 按 Tab 键以开始测试。
      注意：QST 操作员通过示意（如点头）向操作人员发出开始测试的信号，同时启动秒表。
   6. 当犬只出现肢体回缩、发声、转头注视刺激源，或其他表明其意识感知到刺激的行为反应，或达到最长潜伏期时，立即移除热刺激探头，同时停止秒表计时。
      注意：此步骤由定量感觉测试（QST）操作员执行。热探头应用时间不得超过20秒，最高温度不得超过49°C。
   7. 记录撤回潜伏期。若达到热刺激器应用的安全截止时间20 s，记录感觉潜伏期为20 s，并注明在安全截止前未出现反应。
   8. 重复测量共五次，每次测量之间间隔1分钟（试验间间隔）。点击 结束测试 按钮，然后 前测 每次测量之间按下按钮，以停止加热探头并重新校准，为下一次测量做准备。
      注意：此步骤由操作人员执行。
      1. 在试验间歇期，如果犬只保持相对平静和放松，且无需约束或仅需轻微约束，可让其保持侧卧姿势。否则，允许犬只在定量感觉测试室内坐、站立或自由活动，以维持其舒适状态。 将犬重新置于侧卧位，再进行下一次测量。
   9. 记录0到5之间的可行性评分，以表示数据收集的难易程度。
      注：可行性评分标准如下：0 = 无困难，1 = 轻度困难，2 = 中度困难，3 = 显著困难，4 = 极其困难，5 = 无法完成。

结果

机械性和热性定量感觉测试（QST）已被用于在多种临床条件下检测实验犬和客户拥有的犬只的感觉阈值，包括健康正常犬、患有慢性疼痛疾病（如骨关节炎）的犬、患有急性脊髓损伤的犬，以及用于评估术后疼痛和镇痛药物的效果。尽管目前关于犬类QST的研究日益增多，但各种测试方法均尚未建立正常的参考值范围。然而，已有若干研究评估了机械性和热性QST在犬类中的可行性和可重复性，结果表明QST数据能够准确反映犬类的感觉阈值^8,9,15,16。

本文报告的数值来自先前发表的一项数据集，该数据集包含23只正常犬只，其年龄均大于2岁，体重超过15 kg，在骨科和神经学检查中未发现任何异常，且犬主未报告任何功能障碍史¹⁰。该组犬只包括8只混种犬、4只拉布拉多寻回犬、6只金毛寻回犬，以及各1只：美国斯塔福德郡梗犬、...

讨论

为了获得能够准确反映犬只感觉阈值的数据，每次测量时犬只必须尽可能保持平静、放松，并处于适当的位置。先前的研究指出，因束缚引起的躁动，或测试环境内外因素造成的分心，均会影响犬只对定量感觉测试（QST）刺激的反应¹⁶。若犬只因卧姿或束缚而变得躁动，或出现分心情况，应在采集测量数据前给予其足够时间使其安定；对于无法迅速平静下来的犬只，应让其短暂中断测试程序。过度焦虑或因测试过程产生应激的犬只可能出现应激性镇痛，导致测得的感觉阈值虚假升高⁹。焦虑或应激状态下的犬只也可能对刺激或测试操作表现出过度反应，看似感觉阈值降低。然而，这种情况很可能是犬只对刺激物的出现或QST操作人员的动作产生反应，而非真正感受到有害刺激所致。若犬只表现出明显焦虑或应激，应立即终止测试程序。对于肢体呈屈曲姿势静卧或存在肌肉紧张的犬只，QST操作人员可轻柔地将其肢体伸展并维持在伸展位，直至犬只放松，以获得更一致的回缩反应。对于探头或热刺激器接触皮肤时即出现反射性动作的犬只，操作人员可在正式接触前短暂触碰或极轻柔地摩擦测试区域皮肤，或在不施加力量或热量的前提下，先使探头或热刺激器持...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
电子 von Frey 镇痛仪	IITC Life Science Inc.	货号 # 23931	定制产品，配备最大负荷为 1000g 的力传感器
Medoc 主机软件	Medoc	（随 TSA-II 配套提供）
SMALGO：小型动物痛觉测量仪	Bioseb	型号 VETALGO
TSA-II 神经感觉分析仪	Medoc	DC 00072 TSA-II	已停产——新型号为 TSA-2，探头相同，功能相同