Name: Multimodale signalen voor het analyseren van de pijn reacties op thermische en elektrische Stimuli (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Leer multimodale pijnanalyse met thermische en elektrische stimuli voor neurofysiologisch onderzoek. Deze methode synchroniseert fysiologische, visuele en paralinguïstische signalen voor objectieve pijndetectie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs bedank Verena Friedrich, Maria Velana, Sandra Gebhardt, Romy Bärwaldt en Tina Daucher voor hun waardevolle hulp bij het uitvoeren van de studie. Bovendien, gaat een speciale dank uit naar Dr. Stefanie Rukavina voor haar wetenschappelijke ondersteuning. Dit onderzoek maakte deel uit van de DFG/TR233/12 (http://www.dfg.de/) "Advancement en systematische validatie van een geautomatiseerde pijn erkenning on the Basis of Facial Expression en psychobiologische systeemparameters" project, gefinancierd door het Duits onderzoek Stichting.

<ol><li>Hawker, G. A., Mian, S., Kendzerska, T., French, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measures+of+adult+pain%3A+Visual+analog+scale+for+pain+%28vas+pain%29%2C+numeric+rating+scale+for+pain+%28nrs+pain%29%2C+mcgill+pain+questionnaire+%28mpq%29%2C+short%E2%80%90form+mcgill+pain+questionnaire+%28sf%E2%80%90mpq%29%2C+chronic+pain+grade+scale+%28cpgs%29%2C+short+form%E2%80%9036+bodily+pain+scale+%28sf%E2%80%9036+bps%29%2C+and+measure+of+intermittent+and+constant+osteoarthritis+pain+%28icoap%29%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+Care+%26+Research%22%5BJournal%5D)">Measures of adult pain: Visual analog scale for pain (vas pain), numeric rating scale for pain (nrs pain), mcgill pain questionnaire (mpq), short‐form mcgill pain questionnaire (sf‐mpq), chronic pain grade scale (cpgs), short form‐36 bodily pain scale (sf‐36 bps), and measure of intermittent and constant osteoarthritis pain (icoap).</a> Arthritis Care & Research. 63 (11), 240-252 (2011).</li>
<li>Kehlet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+pain+control+and+accelerated+postoperative+surgical+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22Surgical+Clinics%22%5BJournal%5D)">Acute pain control and accelerated postoperative surgical recovery.</a> Surgical Clinics. 79, 431-443 (1999).</li>
<li>McQuay, H., Moore, A., Justins, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treating+acute+pain+in+hospital%5BTitle%5D)+AND+%22British+Medical+Journal%22%5BJournal%5D)">Treating acute pain in hospital.</a> British Medical Journal. 314 (7093), 1531-1535 (1997).</li>
<li>Brahnam, S., Chuang, C. F., Shih, F. Y., Slack, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SVM+classification+of+neonatal+facial+images+of+pain.+Fuzzy+Logic+and+Applications+%28revised+selected+papers+from+the+6th+International+Workshop%2C+WILF+2005%2C+Crema%2C+Italy%2C+September+15-17%2C+2005%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lecture+Notes+in+Computer+Science%22%5BJournal%5D)">SVM classification of neonatal facial images of pain. Fuzzy Logic and Applications (revised selected papers from the 6th International Workshop, WILF 2005, Crema, Italy, September 15-17, 2005).</a> Lecture Notes in Computer Science. 3849, 121-128 (2005).</li>
<li>Basler, H. D., Bloem, R., Casser, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ein+strukturiertes+Schmerzinterview+f%C3%BCr+geriatrische+Patienten%5BTitle%5D)+AND+%22Schmerz%22%5BJournal%5D)">Ein strukturiertes Schmerzinterview für geriatrische Patienten.</a> Schmerz. 15, 164-171 (2001).</li>
<li>Zwakhalen, S. M. G., Hamers, J. P. H., Abu-Saad, H. H., Berger, M. P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pain+in+elderly+people+with+severe+dementia%3A+a+systematic+review+of+behavioural+pain+assessment+tools%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Central+Geriatrics%22%5BJournal%5D)">Pain in elderly people with severe dementia: a systematic review of behavioural pain assessment tools.</a> BioMed Central Geriatrics. 6 (3), (2006).</li>
<li>Herr, K., Bjoro, K., Decker, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tools+for+assessment+of+pain+in+nonverbal+older+adults+with+dementia%3A+a+state-of-the-science+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pain+and+Symptom+Manage%22%5BJournal%5D)">Tools for assessment of pain in nonverbal older adults with dementia: a state-of-the-science review.</a> Journal of Pain and Symptom Manage. 31 (2), 170-192 (2006).</li>
<li>Handel, E., Gnass, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHandel%2C+E+%22Praxishandbuch+ZOPA+%3A+Schmerzeinsch%C3%A4tzung+bei+Patienten+mit+kognitiven+und%2Foder+Bewusstseinsbeeintr%C3%A4chtigungen%22">Praxishandbuch ZOPA : Schmerzeinschätzung bei Patienten mit kognitiven und/oder Bewusstseinsbeeinträchtigungen</a>. , Huber. Bern. (2010).</li>
<li>Abbey, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Abbey+pain+scale%3A+a+1-minute+numerical+indicator+for+people+with+end-stage+dementia%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+Of+Palliative+Nursing%22%5BJournal%5D)">The Abbey pain scale: a 1-minute numerical indicator for people with end-stage dementia.</a> International Journal Of Palliative Nursing. 10 (1), 6-13 (2004).</li>
<li>Gruss, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pain+intensity+recognition+rates+via+biopotential+feature+patterns+with+support+vector+machines%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Pain intensity recognition rates via biopotential feature patterns with support vector machines.</a> PLoS ONE. 10, 1-14 (2015).</li>
<li>Walter, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+pain+quantification+using+autonomic+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Psychology+%26+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Automatic pain quantification using autonomic parameters.</a> Psychology & Neuroscience. 7 (3), 363(2014).</li>
<li>Werner, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+pain+assessment+with+facial+activity+descriptors%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Affective+Computing%22%5BJournal%5D)">Automatic pain assessment with facial activity descriptors.</a> IEEE Transactions on Affective Computing. 8 (3), 286-299 (2017).</li>
<li>Thiam, P., Kessler, V., Walter, S., Palm, G., Schwenker, F. Audio-Visual Recognition of Pain Intensity. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThiam%2C+P+%22IAPR+Workshop+on+Multimodal+Pattern+Recognition+of+Social+Signals+in+Human-Computer+Interaction%22">IAPR Workshop on Multimodal Pattern Recognition of Social Signals in Human-Computer Interaction</a>. , Springer. Cham. (2016).</li>
<li>Niese, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+Pain+Recognition+in+Post-Operative+Phases+Using+3D-based+Features+from+Video+and+Support+Vector+Machines%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Digital+Content+Technology+and+its+Applications%22%5BJournal%5D)">Towards Pain Recognition in Post-Operative Phases Using 3D-based Features from Video and Support Vector Machines.</a> International Journal of Digital Content Technology and its Applications. 3 (4), 21-33 (2009).</li>
<li>Hammal, Z., Kunz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pain+monitoring%3A+A+dynamic+and+context-sensitive+system%5BTitle%5D)+AND+%22Pattern+Recognition%22%5BJournal%5D)">Pain monitoring: A dynamic and context-sensitive system.</a> Pattern Recognition. 45 (4), 1265-1280 (2012).</li>
<li>Werner, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+pain+recognition+from+video+and+biomedical+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Pattern+Recognition+%28ICPR%29%2C+22nd+International+Conference+on+Pattern+Recognition%22%5BJournal%5D)">Automatic pain recognition from video and biomedical signals.</a> Pattern Recognition (ICPR), 22nd International Conference on Pattern Recognition. , 4582-4587 (2014).</li>
<li>Walter, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostik+der+Schmerzintensit%C3%A4t%2C+basierend+auf+multimodalen+Signalen+und+maschinellen+Lernen%5BTitle%5D)+AND+%22Habilitationsschrift%22%5BJournal%5D)">Diagnostik der Schmerzintensität, basierend auf multimodalen Signalen und maschinellen Lernen.</a> Habilitationsschrift. , (2017).</li>
<li>Chu, Y., Zhao, X., Han, J., Su, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+Signal-Based+Method+for+Measurement+of+Pain+Intensity%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+aneuroscience%22%5BJournal%5D)">Physiological Signal-Based Method for Measurement of Pain Intensity.</a> Frontiers in aneuroscience. 11, (2017).</li>
<li>Kächele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+data+fusion+for+person-independent%2C+continuous+estimation+of+pain+intensity%5BTitle%5D)+AND+%22Engineering+Applications+of+Neural+Networks%22%5BJournal%5D)">Multimodal data fusion for person-independent, continuous estimation of pain intensity.</a> Engineering Applications of Neural Networks. , 275-285 (2015).</li>
<li>Walter, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+BioVid+Heat+Pain+Database+-+Data+for+the+advancement+and+systematic+validation+of+an+automated+pain+recognition+system%5BTitle%5D)+AND+%22Cybernetics+%28CYBCONF%29%2C+IEEE+International+Conference+on+Cybernetics%22%5BJournal%5D)">The BioVid Heat Pain Database - Data for the advancement and systematic validation of an automated pain recognition system.</a> Cybernetics (CYBCONF), IEEE International Conference on Cybernetics. , 128-131 (2013).</li>
<li>Velana, M., Walter, S., Gruss, S., Werner, P., Al-Hamadi, A. The SenseEmotion Database: A Multimodal Database for the Development and Systematic Validation of an Automatic Pain- and Emotion-Recognition System. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVelana%2C+M+%22Multimodal+Pattern+Recognition+of+Social+Signals+in+Human-Computer-Interaction.+MPRSS+2016.+Lecture+Notes+in+Computer+Science%22">Multimodal Pattern Recognition of Social Signals in Human-Computer-Interaction. MPRSS 2016. Lecture Notes in Computer Science</a>. Schwenker, F., Scherer, S. , Springer. Cham. (2017).</li>
<li>Lautenbacher, S., Peters, J. H., Heesen, M., Scheel, J., Kunz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age+changes+in+pain+perception%3A+a+systematic-review+and+meta-analysis+of+age+effects+on+pain+and+tolerance+thresholds%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+%26+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Age changes in pain perception: a systematic-review and meta-analysis of age effects on pain and tolerance thresholds.</a> Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 75, 104-113 (2017).</li>
<li>Kállai, I., Barke, A., Voss, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+experimenter+characteristics+on+pain+reports+in+women+and+men%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">The effects of experimenter characteristics on pain reports in women and men.</a> Pain. 112 (1), 142-147 (2004).</li>
<li>McCambridge, J., Witton, J., Elbourne, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+review+of+the+Hawthorne+effect%3A+New+concepts+are+needed+to+study+research+participation+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Epidemiology%22%5BJournal%5D)">Systematic review of the Hawthorne effect: New concepts are needed to study research participation effects.</a> Journal of Clinical Epidemiology. 67 (3), 267-277 (2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het gepresenteerde protocol is gericht op de experimentele verdieping van thermische (warmte) en elektrische pijn terwijl opname fysiologische, visuele en paralinguistic signalen. Deze nieuwe aanpak, het combineren van twee pijn modellen met verschillende stimuli intensiteit en de duur van twee verschillende prikkels (phasic en tonic), biedt een breed perspectief over de psychofysiologische patronen en uitingen van pijn. Echter voor de realisatie van dit protocol moeten verschillende stappen worden beschouwd.
In het algemeen, als werken met pijn stimuli is het cruciaal om de veiligheid van de proefpersonen. Alle pijn stimuli moeten sterk worden gecontroleerd en moeten alleen worden uitgevoerd door ervaren onderzoekers. Bovendien, voor de registratie en het verzamelen van betrouwbare en kwalitatief hoogstaande gegevens, de juiste bevestiging van apparaten (elektroden), de perfecte werking van opname-apparaten en een vlotte communicatie tussen computers wordt sterk aanbevolen. Alle bronnen van interferentie moeten worden geëlimineerd of tot een minimum beperkt. Om te garanderen van samenhang tussen deelnemers, is het belangrijk om te voorzien in gestandaardiseerde instructies en onveranderlijke experimentele omstandigheden.
Volgens onze ervaring, het vinden van geschikte deelnemers die aan alle criteria voldoen en willen ontvangen talrijke pijnlijke stimuli, duurt lang en is zeer uitdagend. Naast dat, moet de monetaire compensatie hoog genoeg zijn om aan te trekken van de onderwerpen aan de studie. Vooral personen die reizen tussen 30 en 50 jaar zijn moeilijk te vinden. Dit kan zijn omdat het experiment te is lang (ca. 4 uur, met inbegrip van aankomst en vertrek) en ze hebben een halve dag opstijgen van het werk.
Omdat de veiligheid van de deelnemers topprioriteit, kan pijn inductie moeten worden beperkt. Als gevolg van ethische richtlijnen overschrijden de stimulans intensiteiten bepaalde niveaus Voorkom brandwonden en bewusteloosheid op het gebied van thermische en elektrische pijn inductie, respectievelijk niet. Een algemene cutoff van intensiteit kan resulteren in een plafond effect als sommige vakken de plafonds voor de intensiteit bereiken kunnen voordat het gevoel van ondraaglijke pijn. In deze studie bereikt ongeveer 42% (gelet op thermische kalibratie deel 1 en 2) van de deelnemers de thermische cutoffs (Zie representatieve resultaten). Als ze hun "echte" pijn toleranties niet heeft bereikt, misschien hun fysiologische reacties op de hoogste thermische stimuli anders gedragen in tegenstelling tot de fysiologische reacties van onderwerpen die hen bereikt. Zo ja, het mengen van deze twee groepen classificatie resultaten op het gebied van de erkenning van de pijn te kan beïnvloeden.
Een belangrijk punt naar adres is de pijn modaliteiten in dit experiment. Deelnemers worden onderworpen alleen aan thermische en elektrische pijn prikkels (wijten aan het feit dat dit zeer beheersbare in een experimentele omgeving zijn). Dus, als behandeling van pijn patronen met betrekking tot kwaliteit, bevindingen kunnen niet vertalen naar andere modaliteiten van de pijn zoals druk, chemische of viscerale pijn. De dezelfde behandeling op de overdraagbaarheid van de resultaten geldt voor het monster studie. Het protocol is ethisch beperkt tot gezonde volwassenen. Het omvat bijvoorbeeld niet kinderen of cognitief en verbaal verminderde personen. Bovendien, onze studie alleen Europese mensen deelnamen. Ook hier, analyseresultaten kunnen niet van toepassing op groepen niet beschouwd in dit experiment.
Een andere beperking kan betrekking hebben op de Hawthorne effect24: de onderwerpen weten dat ze gefilmd/waargenomen in de studie worden. Dit kan veranderen hun gedrag.
In vergelijking tot de bestaande gegevensbanken van de pijn, het protocol biedt aanzienlijke voordelen voor het analyseren van pijn reactie patronen zoals het combineert twee pijn modellen en twee tijdsverloop (phasic en tonic): naast de intensiteit en de duur van de pijn, het is ook van mening de kwaliteit van pijn. Zoals thermische pijn is anders dan elektrische pijn beschreven (bijvoorbeeld branden vs. sharp), het kan ook verschillen in de reacties van de pijn. Zo ja, kon deze bevindingen een pijn responsverloop link naar de onderliggende gegevensbron van de pijn. Bovendien, de studie is multimodale uit te breiden het bereik van pijn onderzoek kansen: dienst 5 psychofysiologische signalen, 2 gezicht (voor-en zijkant) camera signalen, 1 body weergave camera signaal, 1 thermische camera en 1 audio signaal, pijn kan worden geanalyseerd en meer precies beoordeeld.
Voor een meer complexe onderzoek van pijn reactie patronen, moeten toekomstige uitbreidingen voor deze methode bevatten meer biosignals zoals elektro-encefalografie (EEG), de lichaamstemperatuur en de ademhaling. Het zou ook van groot nut zijn voor de gecontroleerde druk in dienst als een verdere pijn-model. Onderzoekers die gericht zijn op erkenning van de automatische pijn via gegevens die zijn verzameld met dit protocol moeten verder veelbelovende machine leren modellen testen met klinische controlegroepen.

Pijn is een zeer persoonlijke en onaangename sensatie die door iedereen anders wordt waargenomen. Het duurt van seconden tot maanden en kan variëren in zijn kwaliteit (kloppend, scherp, branden, etc.). Als onvoldoende behandeld, pijn invloeden van fysieke en psychologische functies van het lichaam, vermindert de kwaliteit van leven, en draagt het risico van een chronische aandoening geworden. In klinische zorg is de correcte inschatting van de intensiteit van de pijn en de kwaliteit zeer relevant zijn voor het verstrekken van de succesvolle pijn management1,2. Gouden standaard methoden voor de beoordeling van de pijn, zoals de visuele analoge schaal (VAS), de numerieke rating schaal (NRS) of de McGill pijn vragenlijst3, vertrouwen op zelf rapporten van patiënten en daarmee het werk van slechts voldoende met cognitief en verbaal onberispelijke personen. Derhalve vastgesteld die alle methoden gebrek aan validiteit en betrouwbaarheid als het gaat om de pasgeborenen4, ijlen, ingeslapen, ingetogen, of geventileerde patiënten5, of mensen die lijden aan dementie6,7. In aanvulling op of als alternatief voor zelfrapportage schalen, zijn methoden voor het meten van pijn door middel van observatie door geschoold personeel (bijvoorbeeld de Zurich waarneming pijn beoordeling8 of de abdij pijn schaal9) ontwikkeld in de afgelopen jaren. Niettemin, zelfs deze hulpprogramma's lijden aan beperkingen in betrouwbaarheid en validiteit, aangezien ook getrainde beoordelaars een objectieve beoordeling niet kunnen waarborgen. De toepassing is bovendien vaak te tijdrovend voor klinisch personeel wanneer pijn beoordeling op een regelmatige basis gebeuren moet.
Verschillende onderzoeksteams hebben gericht op de ontwikkeling van de geautomatiseerde pijn herkennen systemen, waardoor voor het meten van pijn door middel van fysiologische, visuele, en/of paralinguistic signaal ingesteld als nieuwe methoden voor de evaluatie en de controle van de pijn en de intensiteiten objectief. Eerdere studies veelbelovende resultaten in opsporen en differentiatie van de pijn10,11,12,13,16,17,18 weergeven of discriminerende pijn van basisemoties14,15 , uitsluitend op basis van het signaal ingesteld10,11,12,13,14, 15 , evenals op een combinatie/fusion16,17,19 van de sets. De modaliteiten van de bovengenoemde reageren bijna autonoom op stressvolle prikkels zoals pijn. Het gebruik van hen heeft het voordeel dat zij vereisen niet iemands vermogen om te melden zijn/haar pijn. Deze personen zouden sterk profiteren van een objectieve pijn erkenningssysteem waarin dergelijke modaliteiten. Data sets bestaande uit reacties op pijn ontlokte bieden waardevolle informatie voor het analyseren van de patronen van de pijn en de ontwikkeling van praktische toepassingen voor de opsporing en controle van de pijn. Walter et al.20 gemaakt o.a. de "BioVid warmte pijn Database", een multimodale database die publiekelijk beschikbaar is en biedt gegevens uit kort geïnduceerde pijnlijke warmte stimuli en bijbehorende psychofysiologische en visuele reacties. De "SenseEmotion-Database" van Velana et al.21 bevat biosignals, video's, en paralinguistic informatie van vrijwilligers beïnvloed door phasic warmte pijn en emotionele stimuli.
Terwijl deze databases geschikt zijn voor de behandeling van pijn reacties, zijn ze meestal gebaseerd op één specifieke pijn-model. Zoals pijn in kwaliteit (vermoedelijk afhankelijk van het model van de pijn) en in de duur verschilt, het ook kan verschillen in de fysiologische, visuele en paralinguistic correleert. Tot de beste van de auteurs kennis bestaan geen multimodale studies of databases die twee of meer pijn modellen combineren en variëren van pijn prikkels in intensiteit en duur om niet alleen pijn patronen kunt ontdekken maar ook onderscheid worden gemaakt tussen de kwaliteiten van de pijn.
In deze paper wordt een protocol over hoe doe een complexe psychofysiologische experiment om het uitlokken van pijn en tegelijkertijd record fysiologische reacties (bijv. ECG, EMG van de Musculus trapezius, corrugator superciliien zygomaticus grote, SCL) en audiogegevens en video (bijv. mimiek, gebaren van het lichaam, temperatuur van de huid van het gelaat). Deelnemers worden gestimuleerd met korte (phasic) en meer duurzame (tonica) warmte en pijn van de elektrische stimuli die in intensiteit verschillen. Een kalibratiefase reeds zijn geïnstalleerd voorafgaand aan het experiment bepaalt pijn drempels voor elk onderwerp afzonderlijk.
De studie is gericht op het verzamelen van multimodale gegevens voor het onderzoeken van de pijn (patronen) met betrekking tot de intensiteit, de kwaliteit en de lengte door middel van statistische methoden, machine learning algoritmen, enz. Bovendien, is de reeds verzamelde gegevens gepland om te worden bekendgemaakt voor doeleinden van academisch onderzoek onder de naam "X-ITE (Experimentally iknduced Thermal en Electrical) pijn Database". Het kan uitbreiden van de bestaande databases, zoals de BioVid warmte pijn en SenseEmotion20,21, en bijdragen aan de verdere ontwikkeling, verbetering en/of evaluatie van geautomatiseerde pijn herkenning systemen op het gebied van geldigheid, betrouwbaarheid en real-time erkenning.
De rest van het papier wordt georganiseerd op de volgende manier. Het protocol wordt beschreven hoe de pijn verdieping studie stap voor stap uit te voeren. De representatieve resultaten presenteren dan de uitkomst van het experiment. Tot slot, de discussie heeft betrekking op kritische stappen, beperkingen en voordelen van de studie, gevolgd door suggesties voor toekomstige uitbreidingen.

<table><tbody><tr><td>PATHWAY Model ATS</td><td>Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel</td><td></td><td>Thermische Stimulator</td></tr><tr><td>30 mm x 30 mm ATS Thermode</td><td>Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel</td><td></td><td>Thermode</td></tr><tr><td>PATHWAY Software Arbel 6.3.7.22.1</td><td>Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel</td><td></td><td>Thermische Stimulator Software</td></tr><tr><td>Digitimer DS7A Stroomstimulator</td><td>Digitimer Ltd., Hertfordshire, UK</td><td></td><td>Elektrische Stimulator</td></tr><tr><td>Inquisit 5</td><td>Millisecond Software, Seattle, WA, USA</td><td></td><td>Software voor het activeren van elektrische stimuli</td></tr><tr><td>Analog-to-Digital Converter</td><td>Wissenschaftliche Werkstatt Elektronik, University of Ulm, Ulm, Duitsland</td><td>op maat gemaakt</td><td></td></tr><tr><td>BIOPAC MP150 Systeem</td><td>BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA</td><td></td><td>Biosignal Opname Hardware</td></tr><tr><td>AcqKnowledge Software 4.1.1</td><td>BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA</td><td></td><td>Biosignal Opname Software</td></tr><tr><td>NTG-2 Dual Powered Directional Condenser Microfoon</td><td>R&Oslash;DE Microphones, Silverwater, Australië</td><td></td><td>Audio Opname Microfoon</td></tr><tr><td>Kinect v2</td><td>Microsoft, Redmond, WA, USA</td><td></td><td>Body View Camera</td></tr><tr><td>AV Pike F-145C</td><td>Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Duitsland</td><td></td><td>Face Camera (frontale weergave)</td></tr><tr><td>AV Prosilica GT 1600C</td><td>Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Duitsland</td><td></td><td>Face Camera (zijkant weergave)</td></tr><tr><td>PIR uc 180 Thermische Camera</td><td>InfraTec GmbH, Dresden, Duitsland</td><td></td><td>Thermische Face Camera</td></tr><tr><td>Synchronisatie Hardware</td><td>Werkstatt, IIKT, University of Magdeburg, Magdeburg, Duitsland</td><td>op maat gemaakt</td><td>Hardware triggering van camera's, trigger signaal wordt opgenomen door BIOPAC en Audacity</td></tr><tr><td>Opname en Synchronisatie Software</td><td>Philipp Werner, Neuro-Information Technology, University of Magdeburg, Magdeburg, Duitsland</td><td>op maat gemaakte software</td><td>Real-time opname, offline video codering, en offline synchronisatie</td></tr><tr><td>Examinatiebank</td><td>ClinicalCare GmbH, Bremen, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ag-AgCl Elektroden EL254 / EL254S (Herbruikbaar, 4mm opname diameter)</td><td>BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA</td><td></td><td>Wordt gebruikt om EMG M. corrugator en M. zygomaticus op te nemen</td></tr><tr><td>Ag-AgCl Elektroden BlueSensor P (Wegwerp, huidcontact grootte: 34 mm diameter, meetoppervlak 154 mm2)</td><td>Ambu GmbH, Bad Nauheim, Duitsland</td><td></td><td>Wordt gebruikt om ECG en EMG M. trapezius op te nemen. Ook gebruikt voor elektrische stimulatie</td></tr><tr><td>Audacity 2.1.2</td><td>Dominic Mazzoni (Audacity)</td><td></td><td>Audio Opname Software</td></tr><tr><td>Koud Gel Pakket</td><td>C+V Pharma Depot GmbH, Versmold, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panthenol 50mg/g</td><td>ratiopharm GmbH, Ulm, Duitsland</td><td></td><td>Zalf</td></tr><tr><td>Alumnium Profielen</td><td>item Industrietechnik GmbH, Solingen, Duitsland</td><td></td><td>Wordt gebruikt om alle camera's en microfoon te installeren</td></tr><tr><td>Elektrode Gel GEL1</td><td>BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ELPREP Huid Voorbereidings Gel</td><td>BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

multimodale signalen voor het analyseren van de pijn reacties op thermische en elektrische stimuli

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

De beoordeling van pijn berust meestal op methodes die vereisen een persoon om te communiceren. Voor mensen met cognitieve en verbale waardeverminderingen zijn bestaande methoden echter niet voldoende omdat ze gebrek aan betrouwbaarheid en validiteit. Om de aanpak van dit probleem, recente onderzoek richt zich op een beoordeling van de objectieve pijn vergemakkelijkt door de parameters van de reacties die zijn afgeleid van fysiologie, en video- en audiosignalen. Ontwikkeling van betrouwbare geautomatiseerde pijn herkenning systemen, zijn er inspanningen verricht in het maken van multimodale databases te analyseren van pijn en geldig pijn patronen kunt ontdekken. Terwijl de resultaten veelbelovend zijn, richten zij alleen op differentiërende pijn of pijn intensiteiten versus geen pijn. Om dit verder, moet onderzoek ook overwegen de kwaliteit en de duur van de pijn als ze extra waardevolle informatie voor meer geavanceerde pijnbeheersing opleveren. Ter aanvulling van de bestaande databases en de analyse van pijn met betrekking tot de kwaliteit en lengte, stelt dit document een psychofysiologische experiment om te ontlokken, meten en verzamelen van geldige pijn reacties. Deelnemers zijn onderworpen aan pijnlijke stimuli die in intensiteit (lage, gemiddelde en hoge), duur verschillen (5 s / 1 min), en modaliteit (warmte / elektrisch pijn) terwijl het audio, video (bijv. mimiek, gebaren van het lichaam, temperatuur van de huid van het gelaat), en fysiologische signalen (bijvoorbeeld Elektrocardiogram [ECG], huid huidgeleiding niveau [SCL], gezicht elektromyografie [EMG] en EMG van M. trapezius) worden vastgelegd. De studie bestaat uit een kalibratiefase reeds zijn geïnstalleerd om te bepalen van een onderwerp individuele pijn variëren (van lage tot ondraaglijke pijn) en een stimulatiekuur in welke pijn stimuli, afhankelijk van de gekalibreerde bereik, worden toegepast. De verkregen gegevens kunnen verfijnen, verbeteren en het evalueren van geautomatiseerde systemen op het gebied van de beoordeling van een objectieve pijn. Voor de verdere ontwikkeling van dergelijke systemen en te onderzoeken van de pijn reacties in meer detail, extra pijn modaliteiten zoals druk, moet chemische of koud pijn worden opgenomen in toekomstige studies. Geregistreerde gegevens van dit onderzoek zal worden vrijgegeven als de "X-ITE pijn Database".

Pijn anders wordt waargenomen door een persoon en kan zich uiten divers in gezichtsuitdrukkingen, paralinguistic en/of fysiologische signalen. Het ontwerp van deze studie is geschikt voor het analyseren van de pijn reacties op talloze manieren met betrekking tot de onderliggende doelstellingen. De verkregen gegevens kunnen beantwoorden onderzoeksvragen, zoals: zijn er specifieke pijn reactie patronen? Zij verschillen met betrekking tot pijn model en duur?
Een totaal van 134 onderwerpen deelgenomen aan ons experiment. Er was de sex verhouding 50/50. Wij verdeelden hen in de volgende leeftijdsgroepen: 1) 18-29 jaar (N = 49, 23 mannen, 26 vrouwen), 2) 30-39 jaar (N = 45, 23 mannen, 22 vrouwen), 3) 40-50 jaar (N = 40, 21 mannen, 19 vrouwen). De gemiddelde leeftijd van alle onderwerpen was 31,4 (SD = 9.7), van alle mensen = 33,4 (SD = 9.3) en van alle vrouwen = 32,9 (SD = 10.2) jaar. De studie vond plaats op de afdeling medische psychologie van de Universiteit van Ulm, Duitsland.
Het belangrijkste resultaat van dit protocol is een set gegevens voor audio, video en psychofysiologische signalen als gevolg van de onderwerpen reacties op stimuli van de pijn. Tabel 1 geeft een algemeen overzicht over de technische kenmerken van de opgenomen signalen en de nummers van geïnduceerde pijn stimuli in de studie.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="5">Technische kenmerken</td>
		</tr>
<tr>
<td>Signaal:</td>
			<td colspan="2">Sampling-frequentie:</td>
			<td colspan="2">Kenmerken:</td>
		</tr>
<tr>
<td>Audio</td>
			<td colspan="2">44100 Hz</td>
			<td colspan="2">Mono, MP3 320 kbps</td>
		</tr>
<tr>
<td>Camera 1 (gezicht, frontaal uitzicht)</td>
			<td colspan="2">25 Hz</td>
			<td colspan="2">Kleur video: resolutie 1384 x 1032, HEVC gecodeerd met libx265 (CRF 16, preset medium)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Camera 2 (gezicht, zijaanzicht)</td>
			<td colspan="2">25 Hz</td>
			<td colspan="2">Kleur video: resolutie 1620 x 840, HEVC gecodeerd met libx265 (CRF 16, preset medium)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Lichaam Camera</td>
			<td colspan="2">ca. 30 Hz</td>
			<td colspan="2">Kleur video: resolutie 1500 x 600, HEVC gecodeerd met libx265 (CRF 16, preset medium); Diepte video: resolutie 500 x 200, lossless codering</td>
		</tr>
<tr>
<td>Thermische Camera</td>
			<td colspan="2">ca. 120.8 Hz</td>
			<td colspan="2">Oppervlaktetemperatuur video: resolutie 120 x 160, grijswaarden MPEG-4-AVC gecodeerd met libx264 (CRF 0, vooraf ingestelde veryfast), gecodeerde temperatuurbereik 26,5-52.0 ° C (in stappen van 0,1)</td>
		</tr>
<tr>
<td>ECG</td>
			<td colspan="2">1000 Hz</td>
			<td colspan="2">Hardware gefilterd via BioPac: 35 Hz LP, 0,5 Hz HP, 50 Hz notch filter</td>
		</tr>
<tr>
<td>SCL</td>
			<td colspan="2">1000 Hz</td>
			<td colspan="2">Hardware gefilterd via BioPac: 10 Hz LP, geen HP, geen notch filter</td>
		</tr>
<tr>
<td>EMG M. trapezius</td>
			<td colspan="2">1000 Hz</td>
			<td colspan="2">Hardware gefilterd via BioPac: 500 Hz LP, 10 Hz HP, geen notch filter</td>
		</tr>
<tr>
<td>EMG M. corrugator supercilii</td>
			<td colspan="2">1000 Hz</td>
			<td colspan="2">Hardware gefilterd via BioPac: 500 Hz LP, 10 Hz HP, geen notch filter</td>
		</tr>
<tr>
<td>EMG M. zygomaticus grote</td>
			<td colspan="2">1000 Hz</td>
			<td colspan="2">Hardware gefilterd via BioPac: 500 Hz LP, 10 Hz HP, geen notch filter</td>
		</tr>
<tr>
<td>Prikkels</td>
			<td colspan="2">Thermische</td>
			<td colspan="2">Elektrische</td>
		</tr>
<tr>
<td>Onderwerpen:</td>
			<td>Phasic Stimuli (5 s):</td>
			<td>Tonic Stimuli (60 s):</td>
			<td>Phasic Stimuli (5 s):</td>
			<td>Tonic Stimuli (60 s):</td>
		</tr>
<tr>
<td>Per onderwerp</td>
			<td>90 (30 per intensiteit)</td>
			<td>3 (1 per intensiteit)</td>
			<td>90 (30 per intensiteit)</td>
			<td>3 (1 per intensiteit)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Alle (N = 134)</td>
			<td>12060 (4020 per intensiteit)</td>
			<td>402 (134 per intensiteit)</td>
			<td>12060 (4020 per intensiteit)</td>
			<td>402 (134 per intensiteit)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Mannen (n = 67)</td>
			<td>6030 (2010 per intensiteit)</td>
			<td>201 (67 per intensiteit)</td>
			<td>6030 (2010 per intensiteit)</td>
			<td>201 (67 per intensiteit)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Vrouwen (n = 67)</td>
			<td>6030 (2010 per intensiteit)</td>
			<td>201 (67 per intensiteit)</td>
			<td>6030 (2010 per intensiteit)</td>
			<td>201 (67 per intensiteit)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 1: technische kenmerken en aantal geïnduceerde stimuli. De bovenste helft (technische kenmerken) toont de samplingfrequenties en kenmerken van de specifieke signalen. De onderste helft (prikkels) toont de nummers van de geïnduceerde specifieke (thermisch/elektrisch) pijn stimuli voor een onderwerp, voor alle vakken en voor elk geslacht. (MP3 = Moving Picture Experts Group Layer-3 Audio, kbps = kilobits per seconde, HEVC = High Efficiency Video Coding, CRF = constante snelheid Factor, MPEG-4-AVC = Motion Picture Experts Group Layer-4 Video Advanced Video Coding, Hz = Hertz, ° C graden Celsius, = s = seconden, ECG = Electrocardiogram, SCL = huid huidgeleiding Level, EMG = elektromyografie, LP = low-pass filter, HP = high-pass-filter, M. = Musculus).
Een secundaire resultaten betreffende de kalibratiefase reeds zijn geïnstalleerd van de studie wordt gepresenteerd in tabel 2. Het toont de gemiddelde stimulatie temperaturen en stromingen van pijn intensiteiten 1 en 3 (zoals berekend in stap 5.11 van het protocol) voor alle onderwerpen en bovendien voor de mannelijke en vrouwelijke deelgroep.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Prikkels</td>
			<td colspan="4">Thermische [in ° C] gemiddelde (SD)</td>
			<td colspan="4">Elektrische [in Massachusetts] gemiddelde (SD)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Onderwerpen</td>
			<td>pH1</td>
			<td>pH-3</td>
			<td>tH1</td>
			<td>tH3</td>
			<td>pE1</td>
			<td>pE3</td>
			<td>tE1</td>
			<td>tE3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Alle (N = 134)</td>
			<td>44.03 (2,25)</td>
			<td>49.17 (1.20)</td>
			<td>42.50 (2.14)</td>
			<td>47.76 (1.02)</td>
			<td>1.63 (0.94)</td>
			<td>5.64 (2.72)</td>
			<td>1.69 (1.12)</td>
			<td>5.70 (2,59)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Mannen (n = 67)</td>
			<td>44.56 (2.18)</td>
			<td>49.48 (0,89)</td>
			<td>43.11 (1.98)</td>
			<td>47.93 (1.04)</td>
			<td>1.94 (1.01)</td>
			<td>6.83 (3.02)</td>
			<td>1.96 (1.16)</td>
			<td>6,90 (2.72)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Vrouwen (n = 67)</td>
			<td>43.51 (2,74)</td>
			<td>48.87 (1.39)</td>
			<td>41.89 (2.14)</td>
			<td>47.59 (0,98)</td>
			<td>1.32 (0,75)</td>
			<td>4.45 (1.70)</td>
			<td>1.43 (1.01)</td>
			<td>4,51 (1.80)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 2: betekenen stimulatie temperaturen en stromingen van pijn intensiteiten 1 en 3. (pH1, pH3 = phasic warmte pijn met intensiteit 1, 3; tH1, tH3 = tonic warmte pijn met intensiteit 1, 3; pE1, pE3 = phasic elektrische pijn met intensiteit 1, 3; tE1, tE3 = tonic elektrische pijn met intensiteit 1, 3; ° C = graden Celsius; mA = milliampere, SD = standaard deviatie).
Als alle stappen van het protocol worden zorgvuldig uitgevoerd en geen technische problemen voordoen (in termen van computer of opname apparaat crashes, enz.), kan een succesvol resultaat lijken zoals afgebeeld in figuur 4. Alle signalen zijn van hoge kwaliteit en niet beïnvloed door externe bronnen van storingen. De deelnemer is duidelijk zichtbaar in elke camera.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59057/59057fig4.jpg"> Figuur 4 : Voorbeeldgegevens uit een succesvolle experiment. De afbeelding ziet opgenomen signalen een paar seconden vóór, tijdens en na een intense pijn stimulans. Alle signalen worden niet-gefilterd en gesynchroniseerd in de tijd. Voor de duidelijkheid, is alleen vertegenwoordiger screenshots van de video signalen worden hier getoond. (EMG = elektromyografie, SCL huid huidgeleiding niveau, ECG = Electrocardiogram, M=. = Musculus, s = seconden). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59057/59057fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Onverwachte incidenten kan echter de gegevens lawaaierige of beschadigd te worden. Naast computer of opname apparaat crasht, de komst-off van elektroden (vooral herbruikbare elektroden met kleine diameter die zijn verbonden door middel van dubbelzijdig klevende kragen) meestal tot onbruikbaar signalen leidt. Als voorbeeld voor een suboptimale gegevensset toont Figuur 5 het moment wanneer een EMG elektrode komt uit en maakt het corresponderende signaal nutteloos.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59057/59057fig5.jpg"> Figuur 5 : Voorbeeldgegevens uit een suboptimale experiment. De rode cirkel geeft aan dat de tijd tot de EMG elektroden (M. zygomaticus grote) viel de certificaathouder Wang. Dit zou zijn geweest als gevolg van zweet of hoofd beweging. Vanaf dat moment was het signaal verloren. (EMG = elektromyografie, SCL huid huidgeleiding niveau, ECG = Electrocardiogram, M=. = Musculus, s = seconden). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59057/59057fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Als gevolg van ethische richtlijnen moest de maximale intensiteiten van thermische en elektrische stimuli worden beperkt. Met betrekking tot thermische kalibratie controle deel (Zie aanvullende bestand), 37 onderwerpen (31 mannen, 6 vrouwen) bereikt de gegeven cutoff van 50,5 ° C (verhouding = 37/134 = 27.61%). Wat thermische kalibratie deel 1, 60 deelnemers (39 mannen, 21 vrouwen) bereikt de cutoff van 50.0 ° C (verhouding 60/134 = = 44.78%) en met betrekking tot deel 2, 57 personen (37 mannen, 20 vrouwen) bereikt de cutoff van 49,5 ° C (verhouding = 57/134 = 42.54%). De cutoff voor beide delen van de elektrische kalibratie was 25 mA. Geen van de 134 onderwerpen bereikt het.
Als we van plan te publiceren van de gegevens (zie volgende paragraaf), de datasets van deelnemers die hebben bereikt de cutoffs zal bovendien worden gemarkeerd en hun subjectieve pijn ratings voor de overeenkomstige cutoffs zullen worden opgenomen.
Wij zouden graag erop wijzen dat de belangrijkste focus van het protocol is het verkrijgen van multimodale signalen voor het analyseren van de thermische en elektrische pijn. Geen andere resultaten worden daarom hier besproken. Na controle en met uitzondering van de verzamelingen van gegevens als gevolg van ontbrekende gegevens of geweigerde schriftelijke toestemming voor het delen van gegevens, zal de datasets van deze studie beschikbaar onder de naam "X-ITE pijn Database" worden gemaakt. Bezoek https://github.com/philippwerner/pain-database-list voor meer informatie over wanneer en hoe te verkrijgen van de X-ITE pijn DB.
Aanvullende bestand 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59057/Supplementary_File_1.docx" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>

Dit artikel is gericht op de experimentele verdieping van pijn door middel van warmte (thermische) en elektrische stimulatie tijdens het opnemen fysiologische, visuele en paralinguistic reacties. Het is gericht op het verzamelen van geldige multimodale gegevens voor het analyseren van pijn op basis van haar intensiteit, kwaliteit en duur.

Multimodale signalen voor het analyseren van de pijn reacties op thermische en elektrische Stimuli

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...

De met de gepresenteerde methode verkregen gegevens kunnen licht werpen op het herkennen van pijnintensiteiten, onafhankelijk van het onderliggende pijnmodel. Het kan ook helpen om de pijnduur te beoordelen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de multimodaliteit in termen van signaalregistratie en pijnstimulatie.Het verbreedt de reikwijdte van pijnonderzoek aanzienlijk. Deze techniek kan worden toegepast om te controleren op aanwezigheid van pijn in de behandeling met pathologie voor efficiëntere pijnbestrijding. De uitvoering van hij protocol vereist veel complexe handmatige acties, zoals elektrode applicatie, die sneller en gemakkelijker te leren door middel van visuele demonstratie.Het aantonen van de procedure zal Sandra Gebhardt, een student uit mijn laboratorium die is opgeleid als een experimentator voor deze studie. Ter voorbereiding van de procedure, welkom de aankomende onderwerp en haar leiden naar de kalibratie kamer. Informeer haar in detail over de kalibratieprocedure en de volgende pijnstimulatie.Vervolgens voert u de pijnstimulatie uit in een door de camera bewaakte, temperatuurgecontroleerde en geluidsarme experimentele ruimte naast de kalibratiecontroleruimte. Gebruik geschikte opnamecomputers, software en opnameapparaten voor het vastleggen van fysiologische gegevens, audio, video's en thermische en elektrische stimulatoruitgangen tijdens het experiment. Voer de waarden in van de intensiteit van de phasische elektrische en warmtepijn en de tonicische elektrische en warmte-intensiteiten berekend op basis van de uitgevoerde kalibratie in de thermische en elektrische stimulator.Stel de basislijntemperatuur in op 32 graden Celsius en de temperatuur op 8 graden Celsius per seconde en sla vervolgens alle instellingen op. Bereid vervolgens het pijn-uitlokkingsscript voor, zoals hier wordt getoond. Stel het aantal van elke phasische stimulusintensiteit in op 30 en het aantal van elke tonic stimulus intensiteit op een.Stel vervolgens de duur van elke phasische stimulus in op vijf seconden en de duur van elke tonic stimulus op 60 seconden. Randomiseer de volgorde van alle stimuli en de pauzes tussen de phasische stimuli tot acht tot 12 seconden. Daarna stelt u de pauzes na de tonic stimuli in op 300 seconden.Om te beginnen pijn stimulatie, vraag het onderwerp om comfortabel te gaan liggen op het onderzoek bank. Reinig alle huidgebieden waar de elektroden worden bevestigd met alcoholoplossing. Verwijder dode huidcellen op het oppervlak van de linkerwang, achter het linkeroor, boven de linker wenkbrauw, en op het voorhoofd met schurende gel.Maak deze gebieden vervolgens opnieuw schoon met een alcoholoplossing. Voor de meting van het huidgeleidingsniveau, bevestig twee pre-gelled niet-verontreinigd zilver, zilverchloride elektroden aan de onderkant van de distale falanx van de rechter wijs- en middelvinger met klittenband. Om ECG vast te leggen, gebruik je drie pre-gelled lijmzilver, zilverchloride snap elektroden met cirkelvormige contactgebieden.Plaats de kathodeelektrode op de borst, ongeveer zes centimeter onder het rechtersleutelbeen en de anodeelektrode op de linker 9e en 10e rib. Bevestig de referentieelektrode aan de rechterzijtaille naast het bekkenbeen. Om EMG van van musculus trapezius op te nemen, gebruik ook drie pre-gelled lijmzilver, zilverchloride snap elektroden met cirkelvormige contactgebieden.Plaats de kathode en anode-elektroden naast elkaar op de trapeziusspier aan de linkerkant van de nek. Plaats vervolgens de referentieelektrode hieronder, op het linkersleutelbeen. Gebruik zes herbruikbare afgeschermde zilver, zilverchloride elektroden om de EMG's van musculus golfkartond supercilii en musculus zygomaticus major te meten.Bevestig één zijde van de dubbelzijdige kleefkragen aan de elektroden. Vul vervolgens de holtes van de elektroden met elektrolytgel. Verwijder de papierrugingen aan de andere kant van de dubbelzijdige kleefkragen.Voor musculus golfkartonaal, plaats de anode elektrode direct boven de linker wenkbrauw, naast de glabella lijn. Plaats vervolgens de kathodeelektrode een centimeter laterale op de anodeelektrode. Bevestig de referentieelektrode aan het midden van het frontale bot, net onder de haarlijn.Voor musculus zygomaticus major, teken een denkbeeldige lijn van de linker orale commissure naar de linker oorkwab. Plaats de anodelektrode iets onder het midden van de lijn en de kathodeelektrode van een centimeter ernaast. Bevestig de referentieelektrode aan de linker mastoïde.Sluit vervolgens alle elektroden aan op de overeenkomstige ingangen van het biosignal-opnameapparaat. Voer een visuele controle uit, met behulp van de biosignal opnamesoftware om ervoor te zorgen dat alle fysiologische signalen van goede, uitstekende kwaliteit zijn. Plaats vervolgens de zilveren, zilverchloride anodeelektrode aan de bovenzijde van de tussenliggende falanx van de linker wijsvinger en de kathodeelektrode aan de bovenzijde van de proximale falanx van de linker middelvinger.Sluit de elektroden aan op de elektrische stimulator. Breng de thermode aan op de bovenzijde van de linker onderarm van het onderwerp, ongeveer 30 millimeter proximale aan de pols, met een klittenband. Start alle camera's.Zorg ervoor dat de deelnemer perfect zichtbaar is in de camera. Start vervolgens alle opnameapparaten en voldoe aan de vereisten voor gegevenssynchronisatie. Voer de pijn uitlokking script.Controleer zorgvuldig het onderwerp en de voortgang van het pijnstimulatiegedeelte. Na het einde van de pijn uitlokking script, stop alle opname-apparaten. Controleer of de deelnemer in orde is en maak alle elektroden en de thermode los.Wikkel vervolgens een hygiënische, niet-geweven handdoek rond een koude gelpack. Vraag de deelnemer om het toe te passen op het huidgebied waar de thermode gedurende ten minste vijf minuten is geplaatst. Breng vervolgens zalf aan op het huidgebied waar de thermode is geplaatst.Bedank daarna de deelnemer en neem afscheid. Gooi alle wegwerpelektroden weg. Reinig alle herbruikbare elektroden, en het onderzoek bank.Hier worden de beelden van het onderwerp getoond voor, tijdens en na een intense pijnprikkel. Alle opgenomen signalen worden niet gefilterd en gesynchroniseerd in de tijd. Voor de duidelijkheid, alleen representatieve screenshots van de videosignalen worden weergegeven.Tijdens het proberen van deze procedure, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle signalen worden geoptimaliseerd voordat u met de pijnstimulatie begint. Zorg er ook voor dat alle opnameapparaten zijn ingeschakeld voordat u de pijn-ontlokking script. Na deze procedure kunnen andere methoden worden toegepast, zoals het implementeren van een nabij-infrarood nachtzichtcamera of het opnemen van biosignalen om pijn efficiënter te herkennen in een nachtelijke omgeving.Deze techniek maakt het mogelijk om pijn objectief te herkennen zonder dat er met de patiënt hoeft te worden gecommuniceerd. Het kan nuttig zijn om verschillende pijneigenschappen te onderscheiden en inzicht te geven in de onderliggende bron van pijn. Pijnstillers kunnen ernstige verwondingen veroorzaken als ze niet worden geopereerd door opgeleid personeel.Volg altijd de ethische en veiligheidsbeperkingen met betrekking tot stimulusintensiteitsverlagingen om de veiligheid van de deelnemers te garanderen.

multi-modal-signals-for-analyzing-pain-responses-to-thermal

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Algoritmes het beoordelen van warmte en mechanische pijn drempels in experimenteel ontstoken huid van de menselijke proefpersonen worden weergegeven. De twee pijn het testen van paradigma's onafhankelijk van elkaar nociceptieve verwerking van onderzoeken door de twee grote perifere zenuw fiber populaties verzenden van pijn, dat wil zeggen, niet-gemyeliniseerde C-vezels en kleine gemyeliniseerde A-delta vezels.

Het bepalen van warmte en mechanische pijngrens in ontstoken huid van proefpersonen

Menselijk pijnmodellen zijn waardevolle hulpmiddelen die worden gebruikt om het pijnstillende potentieel van nieuwe verbindingen te beoordelen en hun klinische werkzaamheid te voorspellen, vooral wanneer ze op een geïntegreerde manier worden gebruikt. Hoewel de implementatie van deze modellen complex is, kunnen de pijnmodellen die in dit protocol worden beschreven, met een goede uitvoering, voorspellende en betrouwbare resultaten opleveren.

Het bepalen van Pain Detectie en tolerantiedrempels Met behulp van een geïntegreerde, multimodale Pain Task Battery

Het doel van deze procedure is om een reeks kwantitatieve technieken te demonstreren voor sensorische en pijnmeting bij mensen. De apparatuur en technieken die worden beschreven, zijn gebruikelijk in pijnklinieken of zijn gemakkelijk verkrijgbaar.

Een protocol van handmatige tests te Sensation en pijn meten bij mensen

Door pijn te beoordelen als reactie op repetitieve of verschillende soorten gestandaardiseerde stimuli, kan dynamisch kwantitatief sensorisch testen (QST) veranderingen in de centrale verwerking van pijn onthullen. We presenteren methoden om twee dynamische QST-metingen te optimaliseren en te individualiseren: temporele sommati (TS) en geconditioneerde pijnmodulatie (CPM).

Dynamic Quantitative Sensory Testing te karakteriseren Central Processing Pain

Psychofysische methoden zoals de QUEST schattingsprocedure efficiënt robuuste schattingen van de stimulatie-intensiteit waarmee nonpainful sensaties overgang naar pijnlijke sensaties opleveren. Door herhaaldelijk te stimuleren op de drempel intensiteit, kunnen de schommelingen in de waardering reacties direct worden toegeschreven aan perceptuele classificaties in de daaropvolgende analyses.

Psychofysisch verankerd, Robuust Thresholding in het bestuderen Pijngerelateerde Lateralisatie van oscillerende prestimulus Activity

Verstrekt hier is een protocol dat details stappen om een diermodel van chronische post-ischemie pijn (CPIP) te vestigen. Dit is een goed herkend model nabootsen van humaan complex regionaal pijnsyndroom type-I. Mechanische en thermische overgevoeligheid worden verder geëvalueerd, evenals capsaïcine-geïnduceerde nocifensieve gedrag waargenomen in de CPIP rat model.

Chronische post-ischemie pijn model voor complexe regionale pijnsyndroom type-I bij ratten

Om nieuwe therapeutische interventies te ontwikkelen voor de preventie en het beheer van rugpijn, zijn diermodellen nodig om de mechanismen en effectiviteit van deze therapieën vanuit een translationeel perspectief te onderzoeken. Het huidige protocol beschrijft de BMS-test, een gestandaardiseerde methode om de mechanische gevoeligheid van de rug bij de rat te beoordelen.

Beoordeling van de mechanische gevoeligheid van de rug bij de rat voor mechanistisch onderzoek naar chronische rugpijn

Dit protocol beschrijft de chirurgische blootstelling van het dorsale wortelganglion (DRG) gevolgd door GCaMP3 (genetisch gecodeerde Ca2 + indicator; Green Fluorescent Protein-Calmodulin-M13 Protein 3) Ca2+ beeldvorming van de neuronale ensembles met behulp van Pirt-GCaMP3-muizen tijdens het toepassen van een verscheidenheid aan stimuli op de ipsilaterale achterpoot.

In Vivo Calciumbeeldvorming van neuronale ensembles in netwerken van primaire sensorische neuronen in intacte dorsale wortelganglia

APTrack is een softwareplug-in die is ontwikkeld voor het Open Ephys-platform en die real-time datavisualisatie en het closed-loop van elektrische drempeltracking van neuronale actiepotentialen mogelijk maakt. We hebben dit met succes gebruikt in microneurografie voor menselijke C-fiber nociceptoren en muis C-fiber en Aδ-fiber nociceptoren.

Open-source real-time closed-loop elektrische drempeltracking voor translationeel pijnonderzoek

Recente ontwikkelingen in pijnonderzoek benadrukken het potentieel van fotoneuromodulatie met behulp van groene lichtgevende diodes (GLED) als niet-medicamenteuze behandeling. GLED moduleert pijnpaden en biedt effectieve pijnverlichting. Dit artikel heeft tot doel de GLED-blootstellingsprotocollen te standaardiseren en te verfijnen, de consistentie tussen onderzoeken te verbeteren en de klinische toepassing van deze therapie te bevorderen.

Optimalisatie van fotoneuromodulatietechnieken om de rol van groen lichtgevende diodes bij pijnbestrijding te evalueren

Hier presenteren we een methode voor het beoordelen van de activatie en blokkade van sensorische axonen in perifere zenuwen in acute, onder narcose en in vivo ratexperimenten met behulp van twee soorten spinale elektrofysiologische metingen die de activiteit van zenuwvezelsubtypes kunnen onderscheiden: Local Field Potentials en Wide Dynamic Range single-neuron opnames.

Elektrofysiologische methoden om perifere pijnblokkade bij een verdoofde rat te beoordelen

Leer multimodale pijnanalyse met thermische en elektrische stimuli voor neurofysiologisch onderzoek. Deze methode synchroniseert fysiologische, visuele en paralinguïstische signalen voor objectieve pijndetectie.

Multimodale signalen voor het analyseren van de pijn reacties op thermische en elektrische Stimuli

Meer video's verkennen