Summary
Algoritmer bedöma värme och mekanisk smärttröskeln i experimentellt inflammerad hud av mänskliga försökspersoner visas. De två smärtan testning paradigm självständigt granska nociceptiv bearbetning av de två stora perifera populationer nervtråd överföra smärta, det vill säga icke-myeliniserade C-fibrer och små myeliniserade A-delta-fibrer.
Abstract
I en tidigare artikel i Journal of visualiseras experiment har vi visat tekniker hud mikrodialys för insamling av vävnad-specifika nociceptiv och inflammatoriska biokemikalier hos människor. I denna artikel kommer vi att visa smärta-tester paradigm som ofta används tillsammans med mikrodialys förfaranden. Kombinera smärta tester med mikrodialys ger den kritiska länken mellan beteende och biokemiska data som gör att identifiera viktiga biokemiska ansvarig för att generera och sprida smärta.
Två modeller att framkalla smärta i inflammerad hud mänskliga deltagarna i studien visas. Den första modellen väcker smärta med hjälp av värme stimuli. Värme framkallat smärta som beskrivs här är huvudsakligen medieras av små, icke-myeliniserade perifer nociceptiv nervtrådar (C-fibrer). Den andra modellen väcker smärta via avbrutna trycket stimuli. Kantats tryck framkallat smärta är främst förmedlas av små myeliniserade perifer nociceptiv nervtrådar (A-delta-fibrer). De två modellerna är mekaniskt distinkt och självständigt granska nociceptiv bearbetning av de två stora perifera populationer nervtråd inblandade i smärta signalering.
Värme smärta är framkallade med hjälp av TSA II, en kommersiellt tillgänglig termo-sensoriska analysator (Medoc Advanced Medical Systems, Durham, NC). Stimulus konfiguration och leverans sker med hjälp av särskild programvara. Thermodes varierar i storlek och form men i princip består av en metallplatta som kan värmas upp eller kylas vid olika priser och för olika tidsperioder. Algoritmer bedömer värme-framkallat smärta är många. I försöken som visas här, är studiedeltagarna ombedd att ange vid vilken tidpunkt de börjar uppleva smärta medan thermode i kontakt med huden värms till en förutbestämd kurs börjar vid en temperatur som inte framkallar smärta. Den thermode temperatur vid vilken ett ämne börjar uppleva smärta utgör tröskeln värme smärta.
Mekanisk smärta är framkallade med avbrutna sonder. Sådana givare finns kommersiellt tillgängliga från flera tillverkare (von Frey hår). Emellertid har riktigheten av von Frey hår kritiserats och många utredare använda skräddarsydda avbrutna tryckgivare. I försöken som visas här åtta skräddarsydda avbrutna sonder med olika vikter tillämpas i följd, en så kallad förfarande upp-ned algoritm för att identifiera perceptional avledningspunkter, dvs en förändring från att känna någon smärta till att känna smärta eller vice versa. Medelvikten orsakar en perceptional omläggning utgör den mekaniska smärtgränsen.
Protocol
Värme Smärta tester med Thermostimulator TSA II
1. Inledning
- Detta förfarande använder TSA II, en kommersiellt tillgänglig termo-sensoriska analysator som levererar värme stimuli på huden med en thermode (Medoc Advanced Medical Systems, Durham, NC). En central enhet genererar och sänder signalen till thermode. Denna signal styrs av proprietär programvara vanligtvis lagras på en bärbar dator ansluten till centralenheten. Anslutet till den centrala enheten är en handhållen kontroll som gör att en studie föremål för att stoppa uppvärmningen av thermode.
- Sju sekventiella och identiska värme stimuli levereras med inter-stimulus intervall på 30-talet. Den basala thermode Temperaturen är inställd på en bekväm 35 º C. Den kurs till vilken thermode värms upp är inställd på 1 º C / s, medan den takt som det har svalnat är satt till 10 º C / s. Den maximala thermode temperaturen är satt till 52 º C.
2. Förberedelser och utbildning de ämnen
- För att förbereda ämnen för värmen smärtan provningssätet dem bekvämt i en tillbakalutad stol som ger tillräckligt stöd för huvudet, armar och ben. Stolen bör också tillåta enkel tillgång till de undersökta på kroppen.
- En testanläggning bör vara en behaglig rumstemperatur, och ger en lugn och neutral miljö utan distraktion.
- Innan du påbörjar experimentet bör alla deltagare vara väl utbildade i alla aspekter av värmen smärtan testning. Utbildningen kan ske när som helst före försöket.
- Interaktioner mellan försökspersoner och utredare bör begränsas till vad som är nödvändigt för insamling av data. Skämt och småprat avskräckta eftersom de kan äventyra uppgifter konsistens. Försökspersoner informeras att interaktioner avsiktligt blir något monoton och neutral under experimenten.
- Förvara instruktionerna tydliga, enkla och konsekventa. Betona att smärta är subjektiv och det finns inget rätt eller fel svar. Det är mycket viktigt att vara konsekvent. Definiera tröskeln värmen smärtan som den punkt mellan att vara "på väg att bli smärtsamt" och "bara blev smärtsamt."
- Det är viktigt att ett ämne vet exakt vad som väntar under ett test session. Varje "överraskningar" kan resultera i mindre konsekvent data eftersom confounders såsom ångest kan genereras. Till exempel, om syv värme smärta stimuli används för att bestämma tröskeln värmen smärta bör ämnet vet detta.
- När som helst kan motivet stoppa thermode från att få någon hetare genom att trycka på knappen för en handhållen kontroll. Att vara i kontroll kommer att minska en persons ångest och kommer att göra informationen mer tillförlitlig.
- Passet erbjuder en möjlighet att bedöma en studie ämne prestanda. Det kan vara bäst att träna ämnen under 3:58 testcykler så deras individuella smärttröskeln varierar med högst 0,8 ° C, och helst inte mer än 0,6 ° C mellan de två senaste testcykler. Personer som inte fungerar konsekvent är normalt uteslutna från studien.
3. Fastställande smärtgränsen
- Till att börja smärtgränsen testcykler markera placeringen av thermode på motivets hud. I detta experiment samma inflammerad hud lesion används för mikrodialys kommer att testas för smärta att lära sig om biokemikalier frisätts som svar på smärtan testning.
- Sedan initiera varje cykel genom att placera thermode på markerade hudområdet. Match position thermode med markeringarna så nära som möjligt. Låt temperaturen mellan huden och thermode till jämvikt till 35 ° C - en temperatur som säkert kommer att orsaka någon smärta. Detta kommer att ta ca 5 sekunder och kommer att indikeras med en läsning av 35 ° C på datorskärmen.
- Innan du börjar, ge handhållna kontrollen till ämnet.
- Använd konstant och lätt tryck för att hålla hela ytan av thermode i full kontakt med patientens hud under testningen.
- Nu startar de förprogrammerade testa algoritmen. Den thermode börjar värma på 1 ° C / s. Så fort ämnet upplever smärta, kommer de att trycka på handhållna enhet.
- Efter knapptryckning på handhållna enhet kommer thermode temperaturen orsakar smärta automatiskt registreras och kommer att börja minska i en takt på 10 ° C / s ner till sina grundläggande temperatur på 35 ° C.
- Den temperaturgivare kommer automatiskt att hållas vid 35 ° C i 30 s innan den börjar stiga igen vid 1 ° C / s, tills ett ämne igen trycker på knappen för handhållna enhet. Strax innan thermode temperaturen är på väg att öka igen, påminna ämne som detta håller på att hända. Detta kommer att hålla motivet fokuserat.
- Denna sekvens kommer att upprepas tills sju temperatur inspelningar har registrerats. Beräkna medeltalet av dessa Tempeperatur avläsningar, det är värmen smärtgränsen.
Mekanisk Smärta Provning med avbrutna tryckgivare
1. Inledning
- Vi använder skräddarsydda kalibrerade avbrutna tryckgivare, eftersom de ger jämnare resultat än traditionellt använda och kommersiellt tillgängliga von Frey hår. Sonder är gjorda av identiska cylindriska tråd av rostfritt stål (240 ìm diameter) monterade på koppar stavar av olika vikt (1, 2, 4, 8, 16, 32, 49, 64 och 81 gram) som rör sig fritt inom ett bredare hand- hålls aluminiumrör.
- Samma allmänna experimentella villkor som anges för värme smärta testning gäller för mekaniska smärta testning. Ämnena bör vara väl förberedda och utbildade. Det är särskilt viktigt att försäkra ämnen som de sonder är trubbiga och kommer inte att sticka hål på huden. Detta kommer att hjälpa patienter att slappna av och ge konsekventa data.
2. Bestämning av mekaniska Smärttröskel
- För att bestämma de mekaniska smärtgränsen, först ansöka spetsen ståltråd av de lättaste sonden vinkelrätt mot huden i centrum av den experimentellt inflammerade lesionen.
- Den handhållna aluminiumrör sedan ner mot huden utan att röra vid den. På så sätt vilar hela vikten på kopparstång inuti aluminiumröret på ståltråd spetsen.
- Studien ämnet visar då om sonden orsakar smärta genom att säga "ja" eller "nej".
- Om motivet svarar "nej" och sedan antingen samma sond eller nästa tyngre sond kommer att användas nästa. Denna algoritm kallas för en stigande stimulering sekvens. Slumpmässigt avgöra om nästa sonden är tyngre eller med samma vikt. Detta kommer att hålla ett föremål blind för algoritmen.
- Applicera sonder i stigande ordning tills ett ämne svarar "ja." Den genomsnittliga vikten på de två sista sonderna i denna serie redovisas som den första böjningen punkten.
- Efter ämnet svarar "ja", börja använda en fallande stimulans sekvens, och använder antingen en ljusare sond eller samma sond som tidigare. Slumpmässigt avgöra om nästa sonden ljusare eller med samma vikt. Detta kommer att hålla ett föremål blind för algoritmen.
- Applicera sonder i en fallande skala tills motivet svarar "nej". Medelvikten på de två sista sonderna i denna sekvens är den andra böjningen punkten.
- När motivet svarar "nej", gå tillbaka till en stigande stimulering sekvens. Växla mellan stigande och fallande sekvenser tills sju avledningspunkter registreras. Medelvärdet av dessa sju punkter är den mekaniska smärtgränsen.
Discussion
Denna video visar algoritmer för att bedöma de värme och mekaniska smärttröskel i inflammerad hud av frivilliga försökspersoner. Upplevelsen av smärta är subjektiv. Insamling av adekvata smärta data kräver en lämplig testanläggning (t.ex. lugn och tröstande), grundlig utbildning av deltagarna i studien med inbyggd uppgifterna åtgärder för kvalitetskontroll (test-retest reliabilitet) är strikt följsamhet till ett standardiserat studieprotokoll, och undvikande av felkällor (t.ex. stress, ångest). Pålitlig subjektiva data om smärtkänslighet, parad med interventioner såsom administration av ett smärtstillande läkemedel och insamling av mekanistiska data, såsom lokala utsläpp av nociceptiv mediatorer ger värdefull insikt i mekanismer för smärta, och betyder att förhindra eller dämpa den.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| TSA-II Neuro Sensory Analyzer | Tool | Medoc Advanced Medical Systems | ||
| Puntuated Pressure Probes | Tool | Custom Made | Alternatively, commercially available von Frey Hairs can be used. |
References
- Angst, M. S., Clark, J. D. Comment on Koltzenburg et al.: Differential sensitivity of three experimental pain models in detecting the analgesic effects of transdermal fentanyl and buprenorphine. Pain. 126, 165-174 (2006).
- Angst, M. S., Clark, J. D., Carvalho, B., Tingle, M., Schmelz, M., Yeomans, D. C. Cytokine profile in human skin in response to experimental inflammation, noxious stimulation, and administration of a COX-inhibitor: A microdialysis study. Pain. , (2008).
- Angst, M. S., Koppert, W., Pahl, I., Clark, J. D., Schmelz, M. Short-term infusion of the mu-opioid agonist remifentanil in humans causes hyperalgesia during withdrawal. Pain. 106, 49-57 (2003).
- Lotsch, J., Angst, M. S. The mu-opioid agonist remifentanil attenuates hyperalgesia evoked by blunt and punctuated stimuli with different potency: a pharmacological evaluation of the freeze lesion in humans. Pain. 102, 151-161 (2003).
