Artykuł metodologiczny

Dynamiczne ilościowe testy sensoryczne w celu scharakteryzowania przetwarzania bólu ośrodkowego

DOI:

10.3791/54452

⸱

16 lutego 2017

 ,  ,  , 
1Anesthesiology, Perioperative and Pain Medicine, Stanford University School of Medicine

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Oceniając ból w odpowiedzi na powtarzające się lub różne rodzaje standardowych bodźców, dynamiczne ilościowe testy sensoryczne (QST) mogą ujawnić zmiany w centralnym przetwarzaniu bólu. Przedstawiamy metody optymalizacji i indywidualizacji dwóch dynamicznych miar QST: sumowania czasowego (TS) i modulacji bólu warunkowego (CPM).

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Centralne ułatwianie i modulacja przychodzących sygnałów nocyceptywnych odgrywają ważną rolę w percepcji bólu. Zakłócenia w przetwarzaniu bólu w ośrodku występują w wielu przewlekłych stanach bólowych i mogą wpływać na reakcje na określone terapie. W związku z tym możliwość precyzyjnego opisania stanu przetwarzania bólu w ośrodku ma ogromne znaczenie kliniczne zarówno w prognozowaniu, jak i przewidywaniu. Ponieważ nie jest praktyczne rejestrowanie odpaleń neuronalnych bezpośrednio w ludzkim rdzeniu kręgowym, zastępcze testy zachowania stają się ważnym narzędziem do oceny stanu przetwarzania bólu w ośrodku. Jednym z takich testów jest dynamiczny QST, który może badać zarówno narastającą facylitację, jak i opadającą modulację przychodzących sygnałów nocyceptywnych odpowiednio za pośrednictwem TS i CPM. Ze względu na dużą zmienność między osobnikami w wrażliwości na szkodliwe sygnały, standaryzowane testy TS i CPM mogą nie dostarczyć żadnych istotnych danych nawet u 50% populacji ze względu na efekty dolnego lub górnego pułapu. Przedstawiamy metodologie indywidualizacji TS i CPM, dzięki czemu możemy uchwycić te miary w szerszym zakresie osób niż było to wcześniej możliwe. Z powodzeniem zastosowaliśmy te metody w kilku badaniach w laboratorium, a dane z jednego trwającego badania zostaną przedstawione w celu wykazania wykonalności i potencjalnych zastosowań metod.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Międzynarodowe Stowarzyszenie Badań nad Bólem (IASP) definiuje ból jako "nieprzyjemne doświadczenie zmysłowe i emocjonalne." Ból przewlekły odnosi się do bólu, który utrzymuje się dłużej niż 6 miesięcy. Przewlekły ból jest poważnym problemem w Stanach Zjednoczonych, dotykającym ponad 100 milionów dorosłych Amerykanów, a jego koszt wynosi ponad 635 miliardów dolarów rocznie. 1 Ze względu na subiektywną naturę bólu, badaczom i klinicystom trudno jest obiektywnie zmierzyć bolesne doświadczenia danej osoby, co utrudnia ocenę i leczenie bólu. Z tego powodu ważne jest, abyśmy opracowali standaryzowane testy, aby jak najbardziej obiektywnie określić ilościowo ból. Jednym z takich testów jest QST, w którym standaryzowane bodźce sensoryczne są podawane i oceniane przez badanego. 2 Istnieją statyczne i dynamiczne QST. Pierwszy z nich zazwyczaj ocenia progi sensoryczne lub ocenę pojedynczego bodźca, podczas gdy drugi ocenia reakcję na szereg bodźców. 3 Ostatnio dynamiczne QST zyskuje coraz większe zainteresowanie, ponieważ oferuje możliwość badania centralnego przetwarzania przychodzących sygnałów nocyceptywnych. 4,5,6

Dwa kluczowe składniki dynamicznego QST to sumowanie czasowe (TS) i warunkowa modulacja bólu (CPM). Sumowanie czasowe odnosi się do zwiększonej percepcji bólu spowodowanego powtarzającymi się, szkodliwymi bodźcami. TS jest behawioralnym korelatem nakręcania, zjawiska, w którym rdzeniowe neurony wtórne wykazują zwiększone wystrzeliwanie z powodu powtarzających się danych wejściowych włókna c. 7,8 Ogólnie rzecz biorąc, TS może być indukowany za pomocą różnych szkodliwych bodźców, takich jak ciepło, elektryczność i metody dotykowe (np. nacisk lub nakłucie szpilką), pod warunkiem, że częstotliwość powtarzającego się bodźca jest większa niż 0,3 Hz, naturalna częstotliwość włókien c. 9,10 Wielu badaczy używa powtarzających się impulsów cieplnych do generowania TS ze względu na łatwość wytwarzania i standaryzacji szkodliwych bodźców cieplnych. 11

CPM odnosi się do zjawiska "ból hamuje ból", gdzie obecność drugiego szkodliwego bodźca zmniejsza percepcję bólu w stosunku do początkowego szkodliwego bodźca. 12 Początkowy bodziec szkodliwy, który jest mierzony przed i po (lub w trakcie) zastosowania drugiego bodźca, jest określany jako bodziec testowy. Bodziec testowy może być termiczny, elektryczny lub dotykowy. W tym przypadku bodziec termiczny jest często używany jako bodziec testowy ze względu na jego łatwość dostosowania i standaryzacji. 13 Drugi bodziec, zwany bodźcem warunkowającym, zazwyczaj składa się z kąpieli w zimnej lub gorącej wodzie nałożonej na dystalną kończynę. 13 CPM jest behawioralnym korelatem Diffuse Noxious Inhibitory Control (DNIC), zjawiska fizjologicznego, w którym dane wejściowe z obwodowych włókien c powodują rozproszone hamowanie z pnia mózgu wszystkich przychodzących bodźców, w których pośredniczy włókno c z pól heterotopowych. 12,14

Chociaż zarówno TS, jak i CPM mają potencjał do odzwierciedlania stanów i zmian w przetwarzaniu bólu ośrodkowego, istnieją ograniczenia w obu. 4,5 Na przykład, ponieważ istnieje duża zmienność w wrażliwości osób na ciepło, zastosowanie uniwersalnego bodźca może skutkować brakiem TS nawet u 50% badanych osób. 11,15 Podobnie, bodziec testu termicznego często skutkuje bardzo różnymi ocenami bólu, które mogą uniemożliwić test CPM ze względu na wpływ podłogi lub sufitu. 16 Dlatego, aby uchwycić TS i CPM w szerokim zakresie, potrzebny jest protokół, który dostosowuje bodziec cieplny do danej osoby. W przypadku TS dostosowujemy temperatury impulsów cieplnych tak, aby mogły generować odpowiedni wzrost oceny bólu z każdym kolejnym impulsem; podczas gdy w przypadku CPM dostosowujemy bodziec testu termicznego do umiarkowanie bolesnego (6 z 10) dla każdej osoby, tak aby po zastosowaniu bodźca kondycjonującego nadal mogły istnieć odpowiednie oceny bólu.

Dla wszystkich testów psychofizycznych, szkolenie uczestnika w zakresie właściwej oceny bolesnych bodźców jest kluczowe dla dokładności i powtarzalności tych testów behawioralnych. 17 Jest to szczególnie istotne dla TS, gdy wiele bodźców jest prezentowanych w szybkim tempie i, w przypadku CPM, gdy dwa różne bodźce są stosowane jednocześnie do uczestnika. Co więcej, w przypadku TS z impulsów cieplnych szczególnie ważne jest przeszkolenie uczestnika, aby oceniał drugi ból za pośrednictwem włókna c (powolny, palący, zwykle pojawia się około 1 sekundy po impulsie cieplnym), a nie pierwszy ból (za pośrednictwem włókien A-delta i pojawia się natychmiast wraz z impulsem cieplnym). 18,19 Jest to mniejszy problem w CPM, ponieważ bodźce są tam znacznie dłuższe (>30 s), a odczucie za pośrednictwem włókna C zdominowałoby szkodliwą percepcję w takich sytuacjach. 19,20 W poniższym protokole szczegółowo omówimy prawidłowe szkolenie uczestników.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Protokół sumowania czasowego

  1. sprzęt
    1. Dostarczanie impulsów ciepła i lokalizacja:
      1. Użyto okrągłej termody o średnicy 2,9 cm. Ten termod posiada sterowany mikroprocesorem, zautomatyzowany system sterowania i element peltiera, który umożliwia szybką zmianę temperatury. Umieść termodę na wyniesieniu tylnym obiektu i użyj rękawicy, aby zabezpieczyć miejsce.
    2. Interfejs komputera:
      1. Połącz termodę z oprogramowaniem na laptopie, które precyzyjnie kontroluje dostarczanie temperatury. Zaprogramuj odpowiednie bodźce cieplne dla każdego etapu protokołu (tylko trening 1 i 2, ponieważ optymalizacja i próby końcowe przebiegają według tej samej struktury impulsów co trening 2) zgodnie ze specyfikacjami wymienionymi w tabeli 1.
      2. Wykonaj dostarczanie impulsów cieplnych, wybierając program stymulacji ciepła odpowiedni dla każdego etapu w oprogramowaniu, dostosuj temperatury i naciśnij "start" w interfejsie użytkownika.
    3. Urządzenie do oceny bólu:
      1. Użyj skomputeryzowanej wizualnej skali analogowej (CoVAS).
        UWAGA: CoVAS to pudełko z ruchomą dźwignią na poziomym pręcie, który reprezentuje wizualną skalę analogową (VAS). Jest to akcesorium do głównej termody.
  2. szkolenie
    1. Zdefiniuj wizualną skalę analogową (VAS) w CoVAS:
      1. Przedstaw uczestnikowi CoVAS i określ punkty zakotwiczenia na VAS: 0 oznacza brak bólu, a 10 oznacza najgorszy ból, jaki można sobie wyobrazić. Upewnij się, że uczestnik czuje się komfortowo, z łatwością przesuwając dźwignię w lewo i w prawo.
    2. Zdefiniuj drugi ból:
      1. Poinstruuj uczestnika, aby skupił się na drugim bólu spowodowanym impulsem cieplnym. Zdefiniuj drugi ból jako "powolny, palący, obolały ból, który pojawia się około jednej sekundy po impulsie cieplnym".
    3. Oceń DRUGI ból od pojedynczego impulsu cieplnego (próba treningowa 1):
      1. Przymocuj termod do wybrzuszenia uczestnika. Poinstruuj uczestnika, aby użył CoVAS do oceny drugiego bólu z każdego pojedynczego impulsu dostarczonego przez termodę.
      2. Rozpocznij wstępnie zaprogramowany test na laptopie, naciskając przycisk "start" w menu oprogramowania. Każdy impuls cieplny trwa 0,5 sekundy i ma przerwę między bodźcami wynoszącą 10 s (patrz rys. 1). Kolejno zwiększaj temperaturę podstawową i szczytową impulsu cieplnego zgodnie z tabelą 2.
      3. Uważnie obserwuj ocenę drugiego bólu przez uczestników. Gdy tylko uczestnik oceni drugi ból jako większy niż 2/10, przerwij próbę treningową 1, naciskając przycisk stop w oprogramowaniu. Wyjmij termodę i zapisz końcowe parametry impulsu cieplnego (tj. temperaturę podstawową i szczytową).
    4. Oceniaj ból w sposób ciągły z badania TS (próba treningowa 2):
      1. Zabezpiecz termodę po przeciwnej stronie. Poinformuj uczestnika, że otrzyma serię 10 szybkich impulsów. Poinstruuj uczestnika, aby ocenił tylko drugi ból i nie skupiał się na szybszym odczuciu bólu cieplnego, które natychmiast towarzyszy każdemu pulsowi (pierwszy ból). Wyjaśnij uczestnikowi, że drugi ból może się nasilać, zmniejszać lub pozostawać taki sam między każdym impulsem.
      2. Rozpocznij wstępnie zaprogramowany test na laptopie. Należy użyć końcowego poziomu bazowego i temperatur szczytowych zarejestrowanych w kroku 1.2.3 powyżej. Utrzymuj szerokość impulsu na poziomie 0,5 s, a interwał między bodźcami na poziomie 2 s (rys. 2). Zmień rękę i powtórz tę próbę treningową, jeśli to konieczne, aż uczestnik poczuje się komfortowo, oceniając drugi ból w sposób ciągły w odpowiedzi na szybkie impulsy cieplne.
  3. optymalizacja
    1. Zdefiniuj P1, Pmax i TSE:
      1. Zdefiniuj P1 jako stopień bólu po około 2 s od dostarczenia temperatury szczytowej od pierwszego impulsu (patrz rys. 3). 11,21
        UWAGA:TS E to szacowana różnica między bólem P1 a bólem maksymalnym (Pmax).
    2. Regulacja temperatury impulsu. Dążyć do osiągnięcia TSE w zakresie od 30 do 70/100 poprzez sekwencyjną regulację temperatury szczytowej i podstawowej zgodnie z rysunkiem 4.
      UWAGA: Patrz rys. 4, aby zapoznać się z algorytmem optymalizacji.
    3. Zabezpiecz termodę: Za pomocą rękawicy chirurgicznej przymocuj termodę do wypukłości piersiowej uczestnika. Przełączaj rękę między każdą próbą.
    4. Dostarczaj impulsy cieplne: Poinstruuj uczestnika, aby ocenił tylko swój drugi ból z powodu impulsów cieplnych. Upewnij się, że uczestnik jest gotowy do rozpoczęcia, a następnie rozpocznij zaprogramowany test na laptopie.
    5. Iteracje: Powtarzaj kroki 1.3.2 -1.3.4, aż ocena bólu uczestnika na poziomie P1 wyniesie <50/100 VAS, a jego TSE wyniesie od 30/100 do 70/100 VAS. Przeprowadź nie więcej niż 5 prób optymalizacyjnych i upewnij się, że między każdą próbą jest 3 minuty przerwy. Jako parametry końcowe weź parametry z ostatniej próby.
  4. Próby końcowe
    1. Odpocznij przez 5 minut między próbą optymalizacyjną a próbami końcowymi. Powtórzyć czynności 1.3.3 i 1.3.4. przy użyciu parametrów końcowych z kroku 1.3.5 powyżej. Poproś uczestnika, aby odpoczął przez 3 minuty, a następnie powtórz ponownie.

2. Protokół modulacji bólu warunkowego

  1. Przegląd i wyposażenie:
    1. Bodziec testowy: 30-sekundowe ciepło kontaktowe (dostarczane przez tę samą termodę co powyżej) skalibrowane na 6 na 10 bólów (Heat-6). Szczegółowe informacje można znaleźć w sekcji 2.2.
    2. Bodziec kondycyjny:
      1. Zbuduj kąpiel z zimną wodą, używając przezroczystego plastikowego pudełka z perforowaną ścianką działową i wypełniając je lodem i wodą z jednej strony, a samą wodą z drugiej. Delikatnie wymieszaj, a następnie włóż termometr do strony przeznaczonej tylko dla wody, aby zapewnić stabilną temperaturę na poziomie 10 °C.
      2. Jeśli nie możesz uzyskać stabilnej temperatury, przymocuj pompę wodną z boku z lodem, aby utrzymać stabilną temperaturę poprzez ciągłą cyrkulację wody. Włączyć pompę i upewnić się, że temperatura po stronie wody jest stabilna i wynosi 10 °C.
    3. Czas i obliczanie CPM:
      1. Zastosuj bodziec testowy u uczestnika raz przed i raz w ciągu ostatnich 30 s kondycjonującej zimnej kąpieli. Oblicz CPM jako różnicę w poziomie bólu bodźca Heat-6 zastosowanego przed i w ciągu ostatnich 30 s zimnej kąpieli.
  2. Kalibracja dla Heat-6:
    1. Szacowanie ciepła 6 za pomocą rampy cieplnej:
      1. Przymocuj termodę do wypukłości grzbietowej niedominującej ręki uczestnika. Zaczynając od 32 °C, zwiększaj temperaturę z szybkością 0,3 °C na sekundę.
        UWAGA: Powolna szybkość narastania jest używana do preferencyjnej aktywacji włókien C20, które są odpowiedzialne za CPM. 12
      2. Zatrzymaj się, gdy uczestnik osiągnie tolerancję termiczną lub maksymalnie 51 °C. Poinstruuj uczestnika, aby stale oceniał ból podczas rampy cieplnej. Powtórz 3 razy i oblicz średnią temperaturę, w której ocena bólu wynosi 6/10.
    2. Precyzyjne progowanie: Zastosuj Heat-6 i poinstruuj uczestnika, aby ocenił ból. Jeśli ocena wynosi od 5 do 7/10, przejdź do punktu 2.3.2. Jeśli jest to >7 lub <5, zastosuj serię 30-sekundowych bodźców termicznych do uczestnika (naprzemiennie ręce między każdym bodźcem), w zakresie od 44 °C do 49 °C i zmieniających się w krokach co 0,5-1 °C, aż ocena wyniesie 5-7, pozwalając na 30-sekundowy odpoczynek między każdym bodźcem.
    3. Finalizacja Heat-6 i ocena kondycjonowania wstępnego, bodziec testowy:
      1. Zakończ cienkie progowanie, gdy ocena bólu uczestnika wynosi od 5 do 7/10. UWAGA: Użyj tego końcowego bólu w zakresie jako oceny bodźca do testowania przed kondycjonowaniem do obliczenia CPM. Zapisz również temperaturę ostatniego biegu-6, który zaowocował tą oceną.
  3. Protokół CPM
    1. Bodziec do badania warunków wstępnych zgodnie z krokiem 2.2.3.
    2. Bodziec kondycyjny:
      1. Zastosuj kąpiel w zimnej wodzie w temperaturze 10 °C na stopę po przeciwnej stronie przez 2 minuty. Poinstruuj uczestnika, aby ocenił ból spowodowany kąpielą w zimnej wodzie na 0, 30 i 90 s.
    3. Powtarzanie bodźca testowego podczas bodźca kondycjonującego:
      1. Zastosować ostatni bodziec Heat-6 z drobnego progowania (2.2.3) ponownie do tej samej ręki w ciągu ostatnich 30 s kąpieli w zimnej wodzie. Poinstruuj uczestnika, aby ocenił ból spowodowany upałem 6 pod koniec 30-sekundowego bodźca cieplnego, który jest również końcem 120-sekundowej zimnej kąpieli.
        UWAGA: CPM jest obliczany jako różnica w ocenie bólu bodźca testowego zgłaszanego przed i podczas zimnej kąpieli.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W trwającym badaniu klinicznym, w którym przeprowadziliśmy głębokie fenotypowanie pacjentów z przewlekłym osiowym bólem krzyża, włączyliśmy dynamiczny QST jako integralną część oceny. Poniższa tabela 3 podsumowuje dane wyjściowe od pierwszych 15 pacjentów, u których zastosowano dokładny protokół TS i CPM opisany powyżej. Należy zauważyć, że dane obejmują pacjenta #19, ponieważ nie wszyscy zrekrutowani pacjenci pojawili się na ocenie z powodu konfliktów harmonogramu i innych okoliczności. Rycina 5 przedstawia wizualnie dane TS i CPM obok siebie, aby ujawnić wzorce zmian w przetwarzaniu bólu ośrodkowego u tych pacjentów.

Jak pokazano powyżej, korzystając z zindywidualizowanego protokołu optymalizacji, uzyskaliśmy TS na najwyższym poziomie ze średnią 2,7 w skali 0-10 VAS. Udało nam się uzyskać TS u wszystkich 19 uczestników, z wyjątkiem Uczestnika 1, który nie był w stanie wiarygodnie zidentyfikować drugiego bólu bez przytłoczenia odczuciem z pierwszego bólu. Uczestnik 13 musiał wyjść wcześniej, więc nie został poddany zadaniu CPM. W przeciwnym razie wszyscy 18 uczestnicy wykazali CPM, którego średnia wynosi około 3,1. Udało nam się osiągnąć pewien stopień TS i CPM w większości przedmiotów; a skala TS i CPM jest zgodna z tym, co podaje literatura. 13,15,22

Ponadto, jak pokazano na rysunku 4, jednoczesny pomiar TS i CPM może prowadzić do wglądu w profil pacjenta w leczeniu bólu ośrodkowego. Mówiąc w uproszczeniu, wysokie TS może wskazywać na nienormalnie zwiększoną łatwość wstępowania, podczas gdy niskie CPM sugeruje upośledzone zstępujące hamowanie transmisji nocyceptywnej. Na przykład uczestnik 10 wykazał wysoki TS wynoszący 7,7 (na 10), podczas gdy uczestnik 18 wykazał zasadniczo brak CPM (-0,5/10). Kilka pionierskich badań wykazało, że tak różne profile przetwarzania bólu ośrodkowego mogą przewidywać różne tempo rozwoju przewlekłego bólu po operacji i różne reakcje na leki, które działają na określone ośrodkowe szlaki bólowe. 4,23,24,25 W tym przykładzie uzasadnione jest spekulowanie, że uczestnik 10 może reagować na gabapentynę, bloker kanału wapniowego, podczas gdy uczestnik 18, który ma upośledzony CPM, może reagować na duloksetynę, inhibitor wychwytu zwrotnego serotoniny i noradrenaliny. Oczywiście potrzeba więcej danych i badań, aby zweryfikować hipotezy. Badanie interwencyjne jest w toku i oceni reakcję tych pacjentów z bólem pleców na elektroakupunkturę verum i pozorowaną. Przedstawiona tutaj zindywidualizowana metoda QST pozwoliłaby nam dokładnie i podłużnie śledzić zmiany TS i CPM u jak największej liczby osób.

figure-results-1
Rysunek 1. Pojedyncze impulsy cieplne wykorzystane w próbie treningowej 1. Każda pula ciepła trwa 0,5 s i jest oddalona od następnego impulsu cieplnego o 10 s. Temperatura podstawowa i szczytowa każdego impulsu stopniowo wzrasta zgodnie z tabelą 2. Gdy tylko uczestnik dostrzeże drugi ból z któregokolwiek z impulsów, osiągany jest punkt końcowy próby treningowej 1, a ustawienia temperatury pulsu, które prowadzą do percepcji drugiego bólu, są rejestrowane i wykorzystywane w próbie treningowej 2. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2. Ciąg impulsów cieplnych używany w próbie treningowej 2, próbach optymalizacyjnych i końcowych TS. Dziesięć impulsów cieplnych, każdy o długości 0,5 s i oddalonych od siebie o 2 s, jest dostarczanych w standardowej próbie TS.

figure-results-3
Rysunek 3. Definiowanie P1, Pmax i TSE. P1: ocena drugiego bólu od pierwszego impulsu; Pmax: maksymalna ocena drugiego bólu w całym ciągu 10-pulsowym; TSE: szacowana wielkość sumowania czasowego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4. Algorytmy do indywidualnej optymalizacji sumowania czasowego. Celem jest znalezienie podstawowych i szczytowych temperatur impulsów, które skutkują szacowanym sumowaniem czasowym (TSE) między 3 a 7 z 10 VAS. Jeżeli TSE jest poniżej wartości docelowej, należy kolejno zwiększać temperaturę szczytową i wyjściową o 1 °C. Jeżeli TSE jest powyżej wartości docelowej, należy kolejno zmniejszać temperaturę podstawową i szczytową o 1 °C. Przed powyższym algorytmem upewnij się, że ocena bólu pierwszego impulsu cieplnego wynosi ≤ 5, zmniejszając temperaturę podstawową i szczytową impulsu o małe (0,5-1 °C) przyrosty. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5. Profile TS i CPM u pacjentów z trwającego badania klinicznego. Wyjściowy pomiar TS i CPM u pierwszych 19 pacjentów z przewlekłym bólem krzyża z trwającego badania klinicznego. Różne wzorce względnej wielkości TS i CPM ujawniają potencjalne różnice w przetwarzaniu bólu ośrodkowego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

proces# impulsówCzas trwania bodźcaOd szczytu do szczytu ISISzybkość narastaniaTemperatura linii bazowejMaksymalna temperatura
Próba szkoleniowa 11 impuls0,5 sekundy10 sekund40 °C/sZmienna (patrz tabela 2)Zmienna (patrz tabela 2)
Próba szkoleniowa 210 impulsów0,5 sekundy2 sekundy40 °C/sz Próby Szkoleniowej 1z Próby Szkoleniowej 1
Próby optymalizacyjne10 impulsów0,5 sekundy2 sekundy40 °C/szacznij od temps z Training Trial 1zacznij od temps z Training Trial 1
Próby końcowe 10 impulsów0,5 sekundy2 sekundy40 °C/sZindywidualizowaneZindywidualizowane

Tabela 1: Specyfikacje bodźców cieplnych stosowanych w protokole TS (w tym próby treningowe).

Rozdział
Numer impulsuTemperatura podstawowa (°C)Temperatura szczytowa (°C)
136Rozdział 45
cyfra arabska36Rozdział 46
337Rozdział 47
438 Rozdział 38Rozdział 48
539 Rozdział 39Rozdział 49
6Rozdział 4050
7Rozdział 4151 Rozdział 51
842 Rozdział 4251 Rozdział 51
9Rozdział 4351 Rozdział 51
10Rozdział 4451 Rozdział 51

Tabela 2: Ustawienia temperatury używane do wychwytywania drugiego bólu w próbie treningowej 1. Patrz rysunek 1, aby zapoznać się z kształtem pojedynczych impulsów ciepła dostarczanych przy tych parametrach temperatury.

pkt. pkt. TGL Rozdział pkt. pkt. pkt. pkt. TGL pkt. pkt. TGL TGL pkt. cm. pkt. TGL pkt. TGL TGL czasu pkt. jezdnego jedn. pkt. TGL TGL pkt. pkt. TGL TGL pkt. TGL pkt. pkt. TGL pkt. pkt. pkt. pkt. pkt. TGL
Identyfikator podrzędnyPodstawa TSzczyt TTsBieg-6Cpm
CelsjuszaCelsjuszaVasCelsjuszaVas
10Rozdział 444.4
cyfra arabskaRozdział 4151 Rozdział 510,4347,64,717
3Rozdział 40500,544,7Godzina 4,42
438 Rozdział 38Rozdział 490,45Rozdział 444,355
542 Rozdział 4251 Rozdział 513,287Rozdział 44Numer katalogowy: 4,0713
6Rozdział 4451 Rozdział 510,41545,54,5085
7Rozdział 4451 Rozdział 514,249545,5Numer katalogowy 4,12505
8Rozdział 4151 Rozdział 512,575Rozdział 454,2425
9Rozdział 4451 Rozdział 513,435Rozdział 484,4565
10Rozdział 4351 Rozdział 517,713Rozdział 443,6287
1139 Rozdział 3951 Rozdział 51Z dnia 4,5942,53,791
1239 Rozdział 39Rozdział 495,395Norma 43,3Numer katalogowy: 3,7905
13Rozdział 4451 Rozdział 51Z drugiej strony, 1650
1439 Rozdział 39Rozdział 49Godzina 2,5544,14,155
15Rozdział 4051 Rozdział 514,0635Rozdział 44Numer katalogowy: 3,99365
1642 Rozdział 4251 Rozdział 513.4566545,5Numer katalogowy 4.204335
17Rozdział 4051 Rozdział 510,95346,14,5147
Rozdział 1837,5Rozdział 490,2145,54,529
Rozdział 19Rozdział 4051 Rozdział 51Nr 2,213546,6Numer katalogowy 4.43865

Tabela 3. Wyniki TS i CPM z trwającego badania klinicznego. Na rycinie 4 przedstawiono TS i CPM od tych samych uczestników przedstawionych na wykresie obok siebie, aby ujawnić profile modulacji bólu.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kluczowe kroki w ramach protokołu

Protokół TS obejmuje następujące kluczowe kroki w porządku chronologicznym: trening wieloetapowy (przy użyciu wizualnej skali analogowej do oceny bólu, ocena drugiego bólu na podstawie pojedynczego impulsu cieplnego i ocena drugiego bólu na podstawie szybkich ciągów impulsów cieplnych); optymalizacja temperatur impulsów; uzyskać TS w 2-3 próbach ze zoptymalizowanymi temperaturami. Podobnie jak w przypadku większości środków psychofizycznych, szkolenie uczestników jest niezwykle ważne, aby zapewnić, że oceny bólu są spójne we wszystkich badaniach i są tak dokładne, jak to tylko możliwe. Równie ważny jest etap optymalizacji, w którym zarówno temperatura bazowa, jak i szczytowa impulsu są dostosowywane w taki sposób, aby wartość znamionowa pierwszego impulsu cieplnego była mniejsza niż 5/10, a przybliżony TS wynosił od 3 do 7.

Kluczowe kroki CPM obejmują trening oceny bólu na wizualnej skali analogowej, uzyskanie ciepła-6 z powolnych ramp ciepła, potwierdzenie ciepła 6 i drobne progowanie, jeśli to konieczne, zastosowanie zimnej kąpieli na przeciwległą dystalną kończynę i ponowne zastosowanie potwierdzonego ciepła-6 w ciągu ostatnich 30 s zimnej kąpieli. Podobnie jak w protokole TS, zarówno trening, jak i indywidualizacja bodźca cieplnego (Heat-6) mają kluczowe znaczenie w protokole CPM. Dodatkowo, zarówno z doświadczenia, jak i z literatury, powtarzanie bodźca Heat-6 w ciągu ostatnich 30 s zimnej kąpieli ma kluczowe znaczenie i daje większą wielkość CPM w porównaniu z zastosowaniem bodźca cieplnego po zimnej kąpieli. 26 Biorąc jednak pod uwagę, że niektóre osoby nie są w stanie tolerować pełnych 2 minut wyciskania na zimno w temperaturze 10 stopni Celsjusza, rozsądne może być rozważenie zastosowania bodźca testowego natychmiast po zakończeniu bodźca kondycjonującego w celu standaryzacji zbierania danych u wszystkich osób.

Modyfikacje i rozwiązywanie problemów

Najczęstszym problemem związanym z protokołem TS jest brak możliwości uzyskania TS, co może wynikać z 3 głównych przyczyn. Po pierwsze i najczęściej, ocena bólu od pierwszego impulsu cieplnego może być tak silna, że przytłacza percepcję jakiegokolwiek wzrostu bólu wraz z kolejnymi impulsami (TS). Najlepszym sposobem na zminimalizowanie tego problemu jest postępowanie zgodnie z protokołem i sekwencyjne zmniejszanie temperatury wyjściowej i szczytowej bodźca, aż ocena bólu pierwszego impulsu będzie mniejsza niż 5 (na 10) przed optymalizacją wielkości TS. Drugą przyczyną, przeciwną do pierwszej, jest to, że uczestnik nie odczuwa żadnego bólu pod koniec 10 impulsów, nawet przy najwyższych ustawieniach temperatury. W takich sytuacjach można rozważyć zwiększenie podstawowej temperatury tętna o 1 lub 2 °C. Czasami osoba może po prostu mieć trudności z rozpoznaniem i oceną drugiego bólu, prawdopodobnie z powodu czynników obwodowych i ośrodkowych. Bez wiarygodnego postrzegania drugiego bólu bardzo trudno jest uchwycić TS. W takich sytuacjach znajdujemy najlepszy zestaw temperatur, które dana osoba może tolerować i rejestrujemy TS jako zero.

Najczęstszymi barierami dla skutecznego protokołu CPM są niestabilność Heat-6 i niemożność tolerowania zimnej kąpieli (10 °C) przez 2 minuty. Użyj precyzyjnego progowania w obecnym protokole, aby rozwiązać pierwszy problem, dostosowując temperaturę bodźca cieplnego stopniowo, aż ocena bólu wyniesie od 5 do 7. Jeśli chodzi o drugą kwestię, należy zauważyć, że literatura sugeruje, że hamujący efekt bodźca kondycjonującego jest nasycony. 27 W związku z tym, nawet jeśli dana osoba nie jest w stanie utrzymać stopy w zimnej kąpieli przez 2 minuty, ten intensywnie bolesny bodziec zimny powinien wywołać wystarczający efekt CPM. Zmodyfikuj protokół, aby rejestrować czas zanurzenia stopy w kąpieli w zimnej wodzie i dostarczać bodziec cieplny natychmiast po tym, jak uczestnik wycofa stopę z zimnej kąpieli. CPM jest następnie obliczany jako ocena bólu bodźca cieplnego przed odjęciem przez ocenę bólu bodźca cieplnego zastosowanego natychmiast po zimnej kąpieli (nie w trakcie, jak wskazuje ogólny protokół).

Ograniczenia techniki

Ta metoda nie jest pozbawiona ograniczeń. Po pierwsze, pomimo naszych najlepszych starań, nie byliśmy w stanie wywołać TS i CPM u każdej osoby (pominięto odpowiednio 1 uczestnika w TS i 1 w CPM). Może to częściowo wynikać z dużej zmienności tych parametrów między osobnikami. 5,15,16,28,29 Jednak wskaźnik sukcesu wyniósł 94%, co było lepsze niż 50-60% wskaźnik sukcesu cytowany w literaturze. Po drugie, badacze powinni zachować ostrożność przy interpretacji różnic między osobnikami w TS generowanych tą metodą, ponieważ używamy różnych temperatur impulsów cieplnych do generowania TS u każdej osoby. Dlatego porównując TS w próbce przekrojowej, należy wziąć pod uwagę zarówno różnice w wielkości TS, jak i w temperaturach użytych do jego wytworzenia. Zindywidualizowana metoda TS najlepiej nadaje się do badań podłużnych, w których nacisk kładziony jest na zmiany zachodzące w tym samym indywidualnym czasie pracy w czasie. Ta sama obawa nie dotyczy zindywidualizowanego CPM, ponieważ ten sam bodziec warunkowający jest używany u wszystkich osób i rejestrowana jest tylko zmiana w percepcji bólu zindywidualizowanego Heat-6, a nie surowy wynik bólu Heat-6. Chociaż ta metoda pozwala na szerokie uchwycenie TS i CPM, zajmuje więcej czasu w porównaniu z metodami, w których stosuje się parametry uniwersalne. Wreszcie, technika ta wymaga doświadczonego operatora i zaawansowanych maszyn do testowania ciepła, z których oba nie są praktyczne do natychmiastowej adaptacji do ruchliwych warunków klinicznych. Zachęcamy do podejmowania w przyszłości wysiłków na rzecz uproszczenia metod.

Znaczenie techniki w odniesieniu do istniejących/alternatywnych metod

Nasza metoda indywidualizacji parametrów TS i CPM ma na celu wyeliminowanie wpływu efektu podłogi i sufitu wynikającego z różnic w peryferyjnej wrażliwości cieplnej. Przedstawione metody udoskonaliły poprzednie metody opublikowane przez naszą grupę, mając na celu zarówno szersze uchwycenie, jak i efektywność czasową. 11,30 Zaletą indywidualizacji TS i CPM jest możliwość uchwycenia stanu narastającego i opadającego przetwarzania bólu u szerokiego zakresu osób, co pozwala na wykorzystanie tych parametrów jako rozsądnej miary wyników w badaniach podłużnych.

Przyszłe zastosowania lub wskazówki po opanowaniu techniki

Przyszłe badania powinny koncentrować się na dodatkowych modyfikacjach w celu zaoszczędzenia czasu, gromadzeniu danych TS i CPM na dużych populacjach w celu scharakteryzowania zakresu tych parametrów u osób, które są wolne od bólu w porównaniu z osobami z bólem przewlekłym, oraz na korelacji różnorodności odpowiedzi TS i CPM na określone procesy fizjologiczne oprócz windup i DNIC.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów ani interesów finansowych.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dziękujemy za wsparcie finansowe od K23 AT008477 (Kong), NIH K23 DA031808 (Johnson) oraz Chris Redlich Endowment in Pain Research (Mackey, Dixon).

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
System CHEPS Medoc PathwayZaawansowane systemy medyczne Medoc   System ten obejmuje maszynę do wytwarzania ciepła kontaktowego (Pathway), termodę zdolną do szybkiej zmiany temperatury (CHEPS) oraz oprogramowanie Medoc.
Akcesorium CoVAS z systemami CHEPSMedoc Advanced Medical Systems   To urządzenie jest akcesorium Medoc, które umożliwia ocenę bólu w czasie rzeczywistym przez uczestnika.
LaptopLenovoJest to komputer, na którym działa oprogramowanie Medoc i komunikuje się z maszyną Pathway. 
RękawiceKimberly-ClarkGloves służą do mocowania termodu na brzuchu uczestnika.
Przezroczyste plastikowe pudełko z perforowaną ścianką działową - wypełnione lodem i wodąTo pudełko zapewnia kąpiel w zimnej wodzie do zadania CPM. 
Pompa akwariowa Systemy akwariowe Pompa Micro-Jet MC 450Ta pompa cyrkuluje wodę, aby utrzymać stabilną, równomierną temperaturę w kąpieli zimnej wody. 
Termometr na podczerwieńExergen Skaner czasowy, model TAT 2000 Do ciągłego monitorowania temperatury łaźni wodnej. 
StoperDowolny ręczny stoper lub stoper wbudowany w smartfonAby skłonić uczestnika do oceny bólu w określonych momentach podczas zadania CPM.

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pizzo, P. A., Clark, N. M. Alleviating suffering 101--pain relief in the United States. N Engl J Med. 366 (3), 197-199 (2012).
  2. Backonja, M. M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
  3. Arendt-Nielsen, L., Yarnitsky, D. Experimental and clinical applications of quantitative sensory testing applied to skin, muscles and visera. J Pain. 10 (6), 556-572 (2009).
  4. Cruz-Almeida, Y., Fillingim, R. B. Can quantitative sensory testing move us closer to mechanism-based pain management? Pain Med. 15 (1), 61-72 (2014).
  5. Curatolo, M., Arendt-Nielsen, L., Petersen-Felix, S. Evidence, mechanisms, and clinical implications of central hypersensitivity in chronic pain after whiplash injury. Clin J Pain. 20 (6), 469-476 (2004).
  6. Kong, J. T., Schnyer, R. N., Johnson, K. A., Mackey, S. Understanding central mechanisms of acupuncture analgesia using dynamic quantitative sensory testing: a review. Evid Based Complement Alternat Med. 2013, 187182(2013).
  7. Price, D. D. Characteristics of second pain and flexion reflexes indicative of prolonged central summation. Exp. Neurol. 37 (2), 371-387 (1972).
  8. Price, D. D., Hu, J. W., Dubner, R., Gracely, R. H. Peripheral suppression of first pain and central summation of second pain evoked by noxious heat pulses. Pain. 3 (1), 57-68 (1977).
  9. Arendt-Nielsen, L., Petersen-Felix, S. Wind-up and neuroplasticity: is there a correlation to clinical pain? Eur J Anaesthesiol Suppl. 10, 1-7 (1995).
  10. Eide, P. K. Wind-up and the NMDA receptor complex from a clinical perspective. Eur J Pain. 4 (1), 5-15 (2000).
  11. Kong, J. T., Johnson, K. A., Balise, R. R., Mackey, S. Test-retest reliability of thermal temporal summation using an individualized protocol. J Pain. 14 (1), 79-88 (2013).
  12. Le Bars, D. The whole body receptive field of dorsal horn multireceptive neurones. Brain Res Brain Res Rev. 40 (1-3), 29-44 (2002).
  13. Pud, D., Granovsky, Y., Yarnitsky, D. The methodology of experimentally induced diffuse noxious inhibitory control (DNIC)-like effect in humans. Pain. 144 (1-2), 16-19 (2009).
  14. Yarnitsky, D., et al. Recommendations on terminology and practice of psychophysical DNIC testing. Eur J Pain. 14 (4), 339(2010).
  15. Anderson, R. J., et al. Temporal summation of second pain: Variability in responses to a fixed protocol. Eur J Pain. , (2012).
  16. Wilson, H., Carvalho, B., Granot, M., Landau, R. Temporal stability of conditioned pain modulation in healthy women over four menstrual cycles at the follicular and luteal phases. Pain. 154 (12), 2633-2638 (2013).
  17. Backonja, M. M., et al. Quantitative sensory testing in measurement of neuropathic pain phenomena and other sensory abnormalities. Clin J Pain. 25 (7), 641-647 (2009).
  18. Price, D. D., Dubner, R. Mechanisms of first and second pain in the peripheral and central nervous systems. J Invest Dermatol. 69 (1), 167-171 (1977).
  19. Van Hees, J., Gybels, J. C. nociceptor activity in human nerve during painful and non painful skin stimulation. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 44 (7), 600-607 (1981).
  20. Treede, R. D., Meyer, R. A., Raja, S. N., Campbell, J. N. Evidence for two different heat transduction mechanisms in nociceptive primary afferents innervating monkey skin. J Physiol. 483 (Pt 3), 747-758 (1995).
  21. Mauderli, A. P., Vierck, C. J., Cannon, R. L., Rodrigues, A., Shen, C. Relationships between skin temperature and temporal summation of heat and cold pain. J Neurophysiol. 90 (1), 100-109 (2003).
  22. Granot, M., Granovsky, Y., Sprecher, E., Nir, R. R., Yarnitsky, D. Contact heat-evoked temporal summation: tonic versus repetitive-phasic stimulation. Pain. 122 (3), 295-305 (2006).
  23. Eisenberg, E., Midbari, A., Haddad, M., Pud, D. Predicting the analgesic effect to oxycodone by 'static' and 'dynamic' quantitative sensory testing in healthy subjects. Pain. 151 (1), 104-109 (2010).
  24. Granovsky, Y., Yarnitsky, D. Personalized pain medicine: the clinical value of psychophysical assessment of pain modulation profile. Rambam Maimonides Med J. 4 (4), e0024(2013).
  25. Yarnitsky, D., Granot, M., Nahman-Averbuch, H., Khamaisi, M., Granovsky, Y. Conditioned pain modulation predicts duloxetine efficacy in painful diabetic neuropathy. Pain. 153 (6), 1193-1198 (2012).
  26. van Wijk, G., Veldhuijzen, D. S. Perspective on diffuse noxious inhibitory controls as a model of endogenous pain modulation in clinical pain syndromes. J Pain. 11 (5), 408-419 (2010).
  27. Granot, M., et al. Determinants of endogenous analgesia magnitude in a diffuse noxious inhibitory control (DNIC) paradigm: do conditioning stimulus painfulness, gender and personality variables matter? Pain. 136 (1-2), 142-149 (2008).
  28. Raphael, K. G., Janal, M. N., Anathan, S., Cook, D. B., Staud, R. Temporal summation of heat pain in temporomandibular disorder patients. J Orofac Pain. 23 (1), 54-64 (2009).
  29. Robinson, M. E., Bialosky, J. E., Bishop, M. D., Price, D. D., George, S. Z. Supra-threshold scaling, temporal summation, and after-sensation: relationships to each other and anxiety/fear. J Pain Res. 3, 25-32 (2010).
  30. Bernaba, M., Johnson, K. A., Kong, J. T., Mackey, S. Conditioned pain modulation is minimally influenced by cognitive evaluation or imagery of the conditioning stimulus. J Pain Res. 7, 689-697 (2014).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Sumowanie temporalnewarunkowa modulacja b luindywidualizacja bod c w termicznychszacowanie Heat 6warunkowanie w k pieli w zimnej wodziewizualna skala analogowa oceny b luprotok aplikacji termodyocena centralnego przetwarzania b luzindywidualizowana metodologia QST

Powiązane artykuły