Kwantyfikacja lokalizacji i intensywności bólu za pomocą multimodalnych diagramów ciała bólu
7 lipca 2023
Obecne skale bólu używane do ilościowego określania nasilenia bólu, takie jak wizualne skale analogowe, nie są w stanie uchwycić złożoności subiektywnych doświadczeń bólu. Diagramy ciała bólu są jakościowe, ale mogą być bardziej pouczające. Celem tej metody jest wyodrębnienie wskaźników ilościowych z diagramów ciała bolesnego przy użyciu nowatorskiej transformacji ciśnienia i odcienia.
Ból jest subiektywnym, wieloaspektowym doświadczeniem, które może być trudne do oceny za pomocą numerycznych skal ocen lub ankiet z deskryptorami. W tym miejscu pokazujemy, jak ilościowo uchwycić lokalizację i nasilenie bólu za pomocą połączonego narzędzia ilustracyjnego, diagramu ciała bólu. Numeryczna skala oceny, prosząca pacjentów o ocenę bólu od zera do 10, jest najczęściej używanym narzędziem oceny bólu.
Wizualna skala analogowa, oceniająca ból w skali od zera do 100, została zaprojektowana w celu zminimalizowania błędu zakotwiczenia, który może zniekształcać zgłaszane wartości pomimo różnych poziomów bólu. Ponadto Kwestionariusz Bólu McGilla pomaga zrozumieć somatosensoryczne i emocjonalne aspekty bólu poprzez opisowe podpowiedzi. Diagramy ciała bólu były używane jako narzędzie do oceny bólu do śledzenia objawów bólu w ujęciu podłużnym.
Diagramy specyficzne dla płci pozwalają respondentom lepiej identyfikować i zgłaszać ból. Ponadto włączenie koloru oznaczającego intensywność pozwala na skuteczną komunikację bólu ponad barierami kulturowymi i językowymi. Ból jest wszechobecnym, ale złożonym doświadczeniem.
Podczas gdy deskryptory werbalne i suwaki wizualne są obecnie złotym standardem wskaźników bólu, zaniedbują one pochodzenie bólu w układzie samego ciała. Przyszłe iteracje PBD mogą zostać rozszerzone, aby reprezentować somatyzację bólu lub bólu trzewnego w wymiernej metodzie. Ponadto narzędzie to może utorować drogę do zrozumienia metod leczenia bólu, takich jak większy nacisk naszego laboratorium na głęboką stymulację mózgu.
Aby rozpocząć, należy przeprowadzić badanie przesiewowe pacjentów przy użyciu wyświetlanych kryteriów włączania pacjentów. Następnie zaimportuj odpowiedni dla płci szablon PBD pokazujący zarówno przednią, jak i tylną powierzchnię ciała do aplikacji ilustracyjnej na dotykowym tablecie cyfrowym wyposażonym w narzędzie do rysowania wrażliwe na nacisk. Po pobraniu szablonu do biblioteki zdjęć tabletu i zaimportowaniu go, utwórz nową warstwę na szablonie PBD dla uczestnika, klikając ikonę warstw, a następnie przycisk plusa.
W ten sposób zostaną utworzone dwie warstwy, jedna z PBD, a druga na rysunek uczestnika z kolorami wskazującymi na ból. Następnie utwórz nowy pędzel z X równym naciskowi Y na krzywą transformacji odcienia, klikając ikonę Biblioteka pędzli i przycisk plusa, aby otworzyć Brush Studio. Kliknij przycisk dynamiki kolorów i przewiń do sekcji nacisku kolorów.
W przypadku suwaka barwy kliknij wartość procentową liczbową, aby uzyskać prostą linię o kącie 45 stopni na wykresie transformacji ciśnienia. Aby zdefiniować zakres gradientu odcienia od zielonego przez niebieski do czerwonego, dostosuj suwak barwy w sekcji nacisku koloru, klikając podaną liczbę procentową i wprowadzając wartość liczbową 81%Dostosuj suwak narzędzia Pióro, aby wybrać rozmiar odpowiedni do potrzeb uczestnika badania. Wyjaśnij diagram ciała bólu lub anatomię PBD i orientację szablonów ciała w trybie poziomym.
Opisz liniową transformację nacisku na odcień, pokazując, że zwiększony nacisk rysika przesuwa odcienie z zielonego na niebieski i czerwony, reprezentując odpowiednio łagodną, umiarkowaną i silną intensywność bólu. Następnie wyjaśnij narzędzia do rysowania i wymazywania oraz uszczypnij, aby powiększyć i przesunąć funkcje. Potwierdź, że uczestnik zrozumiał zadanie diagramu ciała z bólem za pomocą metody uczenia zwrotnego i poproś go, aby wyjaśnił proces własnymi słowami.
Przeznacz 15 minut na ćwiczenie rysowania diagramów ciała bólu na płaskiej powierzchni, zapewniając dokładne odwzorowanie lokalizacji i intensywności bólu. Przejrzyj PBD z każdym uczestnikiem, aby zweryfikować spójność i prawidłowe użycie kolorów. Poproś uczestników, aby zakończyli PBD na początku badania lub w różnych punktach czasowych po leczeniu lub interwencji, dając wystarczająco dużo czasu na zakończenie PBD.
Po zakończeniu zapisz PBD ze standardową nazwą pliku, w tym identyfikatorem pacjenta, datą i godziną zakończenia PBD. Wybierz żądane obrazy do eksportu zbiorczego za pomocą ikony wyboru. Kliknij przycisk Udostępnij, aby uzyskać dostęp do listy dostępnych formatów obrazów.
Wybierz format pliku przenośnego lub Photoshop, który zachowuje warstwy obrazu, i kliknij preferowany format. Pobierz żądane pliki PBD i otwórz je w edytorze obrazów rastrowych. Teraz odizoluj interesujące nas kolorowe piksele od górnej warstwy pliku PBD, dodając całkowicie czarną warstwę poniżej warstwy kolorowej i warstwę czarnej maski nad nią, aby wykluczyć piksele poza konturem treści szablonu, tworząc zmodyfikowany PBD z tylko kolorowymi pikselami w konturze treści na czarnym tle.
Aby wyeksportować przetworzone PBD jako przenośne sieciowe pliki graficzne, kliknij Plik, wybierz Eksportuj i wybierz Eksportuj jako.Wybierz format PNG, a następnie kliknij Eksportuj. Przekonwertuj każdą wartość piksela w PBD z przestrzeni kolorów RGB na HSV za pomocą pakietu OpenCV2 Python. Wyodrębnij wartość odcienia dla każdego piksela, wykonując skrypty Pythona zatytułowane measure_sanoblur i rgba2hsv.
Uruchom skrypt Pythona quantifypain, aby obliczyć trzy metryki PBD. Najpierw oblicz pokrycie PBD, dzieląc liczbę kolorowych pikseli przez całkowitą liczbę pikseli na diagramie ciała. Zakres dla kobiet wynosi od 1 do 820 452 pikseli, a dla mężczyzn od 1 do 724 608 pikseli.
Pomnóż wyniki przez 100, aby znormalizować dane ze skali od zera do 100. Następnie określ sumę intensywności PBD, dodając wartości odcienia dla wszystkich pikseli na diagramie ciała, co odbywa się za pomocą polecenia rgba2hsv. Zakres żeński wynosi od 0 do 114, 45, 354, a zakres męski od 0 do 101, 82, 816.
Podziel wynik przez maksymalną sumę intensywności PBD i pomnóż przez 100. Maksymalna intensywność sumy PBD zależy od całkowitej liczby pikseli na diagramie ciała pomnożonej przez 139,5. Oblicz średnią intensywność PBD, dzieląc sumę wszystkich wartości odcienia przez całkowitą liczbę kolorowych pikseli.
Na koniec przetwórz każdy plik PBD i skompiluj dane wyjściowe w arkuszu kalkulacyjnym w celu dalszej analizy. Wskaźniki PBD były skorelowane z Numerical Rating Intensity lub NRS, Visual Analog Scale lub VAS and McGill Pain Questionnaire lub MPQ dla większości pacjentów. U czterech z pięciu pacjentów wskaźniki PBD istotnie dzieliły się wzajemnymi informacjami lub MI z intensywnością NRS VAS, nieprzyjemnościami VAS i MPQ.
U wszystkich pacjentów NRS miał istotny wskaźnik MI z nasileniem VAS, nieprzyjemnościami VAS i MPQ, podczas gdy suma PBD dzieliła MI z pokryciem PBD i średnią PBD.
Przegląd
Niniejsza praca przedstawia schemat ciała bólu (PBD) jako nowatorskie narzędzie służące do ilościowego określania złożonego i subiektywnego doświadczenia bólu. Dzięki zastosowaniu technik transformacji nacisku i barwy, metoda ta standaryzuje raportowanie bólu poprzez reprezentację wizualną, co usprawnia komunikację pomiędzy różnymi grupami demograficznymi.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Ocena bólu
- Metryki ilościowe
Wprowadzenie
- Obecne skale bólu często nie oddają niuansów indywidualnych doświadczeń bólowych.
- Schematy ciała określające lokalizację bólu były historycznie jakościowe, lecz wykazują potencjał do analizy ilościowej.
- Istniejące narzędzia, takie jak numeryczna skala oceny bólu oraz kwestionariusz bólu McGill, mają ograniczony zakres.
- Wprowadzenie schematów specyficznych dla płci oraz kodowania kolorystycznego pozwala na zwiększenie dokładności raportowania.
Cel badania
- Opracowanie ilościowej metody określania lokalizacji i natężenia bólu przy użyciu PBD.
- Zilustrowanie, w jaki sposób PBD mogą niwelować bariery komunikacyjne w ocenie bólu.
- Zbadanie zastosowania tego narzędzia w celu zrozumienia metod leczenia bólu.
Zastosowane metody
- W badaniu wykorzystano aplikację do ilustracji cyfrowych na tabletach z ekranem dotykowym do rysowania PBD.
- Pacjenci korzystali z dopasowanych do płci szablonów PBD, aby wskazać natężenie bólu za pomocą intensywności koloru.
- Stworzono krzywą transformacji nacisku na odcień dla różnych poziomów natężenia bólu.
- Uczestnicy ćwiczyli rysowanie PBD, po czym przeprowadzono systematyczne gromadzenie i przetwarzanie danych.
Główne wyniki
- Metryki PBD korelowały z tradycyjnymi miarami bólu, co potwierdza trafność tego narzędzia.
- Zaobserwowano istotną wzajemną informację pomiędzy metrykami PBD a innymi skalami bólu.
- Metoda PBD dostarcza użytecznych, mierzalnych wskaźników, które mogą usprawnić oceny leczenia bólu.
Wnioski
- Niniejsze badanie potwierdza, że PBD jest kompleksową metodą pozwalającą na skuteczniejszą ocenę bólu.
- Wyniki zachęcają do dalszej eksploracji PBD w warunkach klinicznych w celu usprawnienia leczenia bólu.
- Ogólnie rzecz biorąc, podejście to może prowadzić do lepszego zrozumienia mechanizmów bólu oraz skuteczności leczenia.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowe schematy ciała w ocenie bólu (PBD) wprowadzają skalowalne i powtarzalne podejście do rejestrowania danych przestrzennych i intensywności subiektywnego bólu, wypełniając krytyczną lukę w opracowywaniu biomarkerów translacyjnych w badaniach nad bólem. Poprzez umożliwienie standaryzowanego, cyfrowego określania ilościowego lokalizacji i nasilenia bólu, PBD wspierają pewność prognostyczną i ograniczają ryzyko mechanistyczne na wczesnych etapach odkrywania leków oraz w punktach przegięcia fazy przedklinicznej. Możliwość ta usprawnia podejmowanie decyzji w zakresie portfela projektowego, dostarczając obiektywnych, podłużnych wskaźników bólu zgodnych z uznanymi skalami klinicznymi.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia ilościowe mapowanie fenotypów bólu w celu weryfikacji hipotez i wyjaśnienia szlaków sygnałowych.
- Wspiera biologiczne ograniczanie ryzyka poprzez korelację przestrzennych parametrów bólu z uznanymi skalami (NRS, VAS, MPQ).
- Ułatwia funkcjonalną walidację celów terapeutycznych dzięki powtarzalnym danym o bólu pochodzącym od pacjentów.
- Zwiększa pewność prognostyczną w zakresie rozwoju celów związanych z bólem w portfolio.
Przesiewy i opracowanie analizy
- Standaryzuje wyniki oceny bólu w celu ich integracji z cyfrowymi procesami przesiewowymi.
- Zapewnia powtarzalne, ilościowe mierniki do rozwoju i walidacji testów.
- Umożliwia skalowalne, podłużne monitorowanie reakcji bólowych na kandydackie interwencje.
- Wspiera rzetelną ocenę skuteczności związków w systemach istotnych dla przebiegu choroby.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje cyfrowe wskaźniki bólu z biomarkerami translacyjnymi w celu walidacji przedklinicznej.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkrywania do badań przedklinicznych poprzez monitorowanie modulacji bólu w czasie.
- Wspiera decyzje o rozwoju projektów z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o obiektywne, rozdzielcze przestrzennie dane dotyczące bólu.
- UłatwiaB redukcję ryzyka mechanistycznego w badaniach nad modulacją bólu.
Integracja potoku i przepływu pracy
PBD integrują się z kontinuum od etapu odkrywania do badań przedklinicznych, dostarczając standaryzowanych, ilościowych wskaźników bólu, które stanowią pomost między subiektywnymi raportami a obiektywną analizą.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez i mapowanie szlaków poprzez przestrzenną kwantyfikację bólu.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki do oceny związków i weryfikacji gotowości testów.
- Analityka: Umożliwia statystyczne porównanie parametrów bólu pomiędzy interwencjami i punktami czasowymi.
- Badania translacyjne: Jest spójne ze strategiami biomarkerów w celu zachowania ciągłości między etapem przedklinicznym a klinicznym.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę cyfrową do oceny bólu w różnych badaniach i wskazaniach.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad bólem.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje ocenę bólu, zapewniając powtarzalność i skalowalność w obrębie kohort.
- Wartość strategiczna: Uzasadnia decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) i zwiększa efektywność kapitałową poprzez dostarczanie obiektywnych wskaźników bólu.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój zasobów związanych z leczeniem bólu.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie obrazowania cyfrowego, analizy ilościowej oraz protokołów oceny bólu.
- Wymaga dostępu do tabletów czułych na nacisk, oprogramowania do ilustracji cyfrowej oraz potoków analizy obrazu.
- Wymaga standaryzacji międzyzespołowej w zakresie gromadzenia, przetwarzania i interpretacji danych.
- Można dostosować do różnych systemów modelowych i populacji pacjentów poprzez odpowiednią modyfikację szablonów.
- Zależne od zrozumienia instrukcji przez uczestników oraz konsekwentnego wykorzystania cyfrowych narzędzi do rysowania.
