一种用于测量人类感觉与疼痛的手动测试方案

摘要

本实验的目的是展示一系列用于人体感觉和疼痛测量的定量技术。所描述的设备和技术在疼痛门诊中常见，或易于获取。

摘要

在科研和临床环境中，可采用多种定性与定量技术来检测感觉神经和疼痛。本研究展示了一种定量感觉测试方案，使用便携且易于获取的设备，测量触觉、压力痛阈和热痛阈。这些技术和设备非常适合预算有限或成本为限制因素的新建实验室和诊所。我们演示了以下项目的测量方法：四肢皮肤的机械敏感性（von-Frey纤维丝）、辐射热和接触热敏感性（使用视觉模拟量表（VAS）进行阈值和定性评估），以及机械压力敏感性（压力测痛计，同时进行阈值和VAS评估）。文中所述及演示的技术和设备在全球大多数诊所和科研实验室中均易于购买、储存和运输。该方法的一个局限性在于缺乏自动化或计算机控制，因此与更先进的设备相比，这些操作在人员培训和数据记录方面可能需要更多人力投入。我们提供了所演示技术的一组可靠性数据。根据我们的描述，新建实验室应能够建立并开展这些测试，并生成自身的内部可靠性数据。

引言

慢性疼痛是一种全球性的临床问题。全球有超过15亿人遭受慢性疼痛的困扰，约5%的人口患有神经病理性疼痛，且发病率随年龄增长而上升¹。在美国，受疼痛影响的人数估计超过糖尿病、心脏病和癌症患者人数的总和²。尽管人们对这一问题的认识正在提高，但现有治疗方法并不总是有效，可能费用昂贵，并可能产生严重的副作用，包括成瘾性。针对疼痛治疗的研究仍在持续进行，但由于个体间疼痛差异显著，用于研究或诊断的疼痛测量方法往往存在困难。特别是依赖视觉模拟评分（VAS）等定性方法来评估治疗效果，因疼痛本身具有主观性和个体差异性而受到质疑³。随着全球越来越多的研究实验室和小型诊所致力于疼痛相关问题的研究与治疗，对准确、一致、便携、定量且经济可行的测量方法的需求日益迫切。

疼痛测量中的一个关键区别是急性疼痛与慢性疼痛。急性疼痛是对损伤、感染或其他有害刺激的正常反应。急性疼痛通常随着治疗和时间推移而缓解，且疼痛部位通常具有特异性。然而，慢性疼痛可能与最初的一次急性疼痛发作有关，也可能为特发性。慢性疼痛可能涉及损伤部位，但往往在全身广泛存在⁴。慢性疼痛可持续数周、数月甚至数年，给患者及其家庭、雇主和社会带来巨大的身体、心理和经济负担。准确识别和量化疼痛的能力对于正确诊断、评估持续治疗效果以及开发新的镇痛治疗方法至关重要。因此，定量和定性感觉测试对于诊断和治疗具有重要意义。

方案

所有涉及人类受试者的研究均须获得各机构审查委员会的批准。本研究中所描述的所有测试均已获得杜肯大学机构审查委员会关于人类受试者研究的批准。各项测量指标的培训与具体描述如下：

1. 皮肤机械敏感性检测¹³

注意：要求入选的受试者坐在椅子上，并对其待测肢体提供支撑。该检测旨在确定对无害皮肤刺激的感觉阈值。刺激使用标准感觉评估用 von Frey 单丝（参见仪器部分）。这些细小的尼龙单丝各自施加单一的力（范围从 0.078 mN (0.008 g) 到 4.08 mN (1.0 g)）。

1. 在第一次实验开始之前，让受试者感受并操作细丝。将细丝交给受试者，使其轻轻弯曲并接触其手部皮肤。
2. 每次试验期间，要求受试者不要注视其前臂或小腿。将细丝施加于受试者的前臂或小腿，直至其弯曲，并询问受试者是否感觉到细丝。
3. 从最小的细丝（0.078 mN；低于人类感知的感觉阈值）开始，对受试者的前臂或小腿使用每根细丝进行五次试验。
   1. 使用每根细丝（例如，0.078 mN 细丝），在"阳性"试验中施加四次。
   2. 在另一次试验中，不施加细丝，但仍询问受试者是否感觉到细丝。
      注：此"阴性"试验将随机插入四次"阳性"试验中，旨在检测假阳性反应（即<....

结果

 本文描述了使用VAS（图2）在人类受试者中测量无害感觉和疼痛的具有成本效益的定性与定量检测方法的实施过程。视觉化呈现非常重要，因为这些检测的准确和精确结果依赖于技术人员对方案的正确且一致的操作。此外，了解多位技术人员按照所述方法操作是否能够收集到可重复的数据也具有重要价值。尽管本研究的目的并非进行一项全面的信度分析（即，我们未对多次检验进行统计学校正），但结果展示了测量的一致性，并为各实验室在首次采用该技术时可能进行的信度量化分析提供了示例。为检验检测方法的实验者间信度，两名独立实验者（一男一女）对六名受试者进行了测试。所有受试者均顺利完成研究，未发生任何不良事件。两名实验者在同一天对受试者进行测试，两次测试间隔30分钟。实验者测试顺序（男性先测或女性先测）在六名受试者中随机分配。受试者的平均年龄为21.8岁（标准差 = 2.0），平均BMI为23.5（标准差 = 3.3）；六名受试者中有三名为女性。如表1和图3所示，机械、热和压力测试的实验者间信度均.......

讨论

我们已展示了一种经济且简便的定性与定量感觉测试方法，可用于评估人体受试者的机械感觉、温度感觉与疼痛以及压力痛觉。这些检测方法的价值在于易于实施且所需培训时间极少。每位实验人员仅需接受少量培训（一次试观察和一次试操作），因此可在一天内培训多名技术人员。结果表明，不同实验人员之间以及同一受试者内部均具有良好的可靠性。根据各实验室所进行测试项目的数量，建议对多次ICC检验进行多重比较的统计学校正。

实验者间信度的一个测量指标——机械敏感性——未达到统计学显著性（ICC = 0.76，p = 0.08）。我们重新检查了其中两名受试者的实验记录本，未发现数据采集过程中存在异常。尽管更大的样本量可能达到统计学显著性，但我们认为该结果仍值得注意，原因有三：第一，疼痛作为一种主观体验，难以准确测量，因此对测试过程进行标准化的努力再怎么强调也不为过；第二，在进行此类测量时，应考虑疼痛测试中可能存在性别偏差；最后，可能存在比例性偏差，即在所考察的范围末端 "高灵敏度" 检测结果的可靠性可能会降低。需要开展更广泛的研究，以准确确定是否存在这种偏差。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
压力测痛计/测力计	Wagner Instruments	FDK 20	压力测痛计用于量化压力痛阈。它配备一个橡胶尖端附件，由研究人员将其施加于标记好的皮肤部位。表盘记录压力值，每次测量后需重置。
von Frey 皮肤刺激器	Touch Test	NC1275-01 至 -08	这些 von Frey 纤维丝常用于科研和临床环境中检测感觉敏感性。我们使用的8根纤维丝覆盖一系列敏感度，其力度分别为 1.65 mN、2.36 mN、2.44 mN、2.83 mN、3.22 mN、3.61 mN、3.84 mN 和 4.08 mN。
"Hargreaves" 装置，测试平台	定制	n/a	使用一个完整的底座和四个支撑柱构成平台，用于承载一块安全玻璃，热源通过该玻璃将热量传递至受试者放置在玻璃上的手臂或腿部。热灯置于玻璃下方。
0.64 cm Pyrex 安全玻璃	DuPont	n/a	安全玻璃至关重要，可在玻璃表面意外破裂时防止伤害。
电子温度计/热电偶 53 IIB	Fluke	3821062	热电偶用于温度测试。将其放置于受试者手臂或腿部下方的玻璃表面，以测量玻璃层面的温度。
IITC Plantar Analgesia Meter	Life Science Inc. Woodland Hills, CA	390	这是 Hargreaves 测试所用的热源和计时器。该设备的热源具有“待机状态”，便于精确放置热源位置。热源为辐射光，光束聚焦至玻璃顶部，在手臂或腿部形成一个 4 mm × 6 mm 的高强度光斑。
检查员操作脚本	定制	n/a	每次测试均使用书面脚本供检查员遵循。由于疼痛和敏感性可能受环境压力影响，我们力求在不同受试者之间保持最大程度的一致性。每次测量时，检查员均需严格按照脚本宣读内容，以确保语言表达的一致性。
测试部位标记笔	Sharpie	n/a	若无需进行多日连续测试，可优先选用可擦除标记笔。
恒温热刺激块	Benchmark Scientific	BR10-00	该刺激块采用数字控制，其表面尺寸为 2 cm × 3 cm。