Abstract
Talrige kvalitative og kvantitative teknikker kan bruges til at teste sensoriske nerver og smerter i både forskning og kliniske indstillinger. Den aktuelle undersøgelse viser en kvantitativ sensorisk test protokol ved anvendelse af teknikker til at måle taktile fornemmelse og smerte tærsklen for tryk og varme ved hjælp af bærbare og let adgang udstyr. Disse teknikker og udstyr er ideelle til nye laboratorier og klinikker, hvor omkostningerne er en bekymring eller en begrænsende faktor. Vi demonstrerer måleteknikker for følgende: kutan mekanisk følsomhed på arme og ben (von-Frey filamenter), strålende og kontakt varme følsomhed (med både tærskel og kvalitative vurderinger ved hjælp af Visual Analog Scale (VAS)), og mekanisk tryk følsomhed ( algometer, med både tærskel og VAS). De teknikker og udstyr, der beskrives og demonstreres her, kan let købt, opbevares og transporteres af de fleste klinikker og forskningslaboratorier verden over. En limitatipå ved denne fremgangsmåde er en mangel på automatisering eller computerstyring. Således kan disse processer være mere arbejdskrævende i forhold til personalets uddannelse og dataregistrering end den mere avanceret udstyr. Vi leverer et sæt af pålidelighed data for de demonstrerede teknikker. Fra vores beskrivelse, bør et nyt laboratorium kunne etablere og drive disse tests, og til at udvikle deres egne interne pålidelighed data.
Introduction
Kroniske smertetilstande er en global klinisk problem. Mere end 1,5 milliarder mennesker verden over lider af kroniske smerter, og ca. 5% af verdens befolkning lider af neuropatisk smerte, med incidensrater stigende med alderen 1. I Amerika, anslås det, at smerter påvirker flere mennesker end diabetes, hjertesygdomme og cancer, kombineret 2. Mens bevidsthed om dette problem er stigende, behandlinger er ikke altid lykkes, kan være dyrt og kan have alvorlige bivirkninger, herunder afhængighed. Forskning i behandling er i gang, men som smerte varierer meget mellem individer, kan smerte måling for forskning eller diagnose være problematisk. Især afhængigheden af kvalitative metoder, såsom Visual Analog Scale (VAS), til bestemmelse af behandlingseffekt har været problematisk på grund af den subjektive og personlige karakter af smerte 3. Efterhånden som flere forskningslaboratorier og mindre klinikker rundt om i verden svar spørgstioner om og behandle smerter, foranstaltninger, som er nøjagtige, konsistente, bærbare, kvantitativ, og overkommelige er i stor efterspørgsel.
En vigtig forskel i smerte måling er akut versus kroniske smerter. Akut smerte er en normal reaktion på skade, infektion eller anden skadelig stimulus. Akutte smerter normalt løser med behandling og tid, og smerterne placering er normalt site-specifikke. Kronisk smerte, men kan relateres til en første anfald af akut smerte, eller det kan være idiopatisk. Kronisk smerte kan vedrøre læsionsstedet, men det er ofte udbredt i hele legemet 4. Kroniske smerter kan vare i uger, måneder og endda år, der forårsager betydelige fysiske, psykiske, og monetære byrder patienterne og deres familier, arbejdsgivere og samfund. Evnen til at identificere og kvantificere smerte er afgørende for korrekt diagnose, evaluering af igangværende behandling, og udvikling af nye smertestillende behandlinger. Kvantitativ og kvalitativ sensorisk test er thos kritisk for diagnose og behandling.
Adskillige fremgangsmåder kan anvendes til at undersøge perifere fornemmelse og smerte: nerveledningshastighed (NCV), somatosensoriske evoked potentials (SEP), hudbiopsier og kvantitativ sensorisk prøvning (QST). Klinikere også rutinemæssigt bruger bedside neurologisk sensorisk test, men denne test er ikke kalibreret og bruger ikke en standardiseret sæt af instruktioner 5. Eksamen i NCV og september kan være oplysende, men i forhold til QST, de kræver højt specialiseret udstyr, typisk kun undersøge store nervefibre, kun måle tab af funktion, og ikke teste hele somatosensoriske system 6,7. Hudbiopsier anvendes til at vurdere nerve fiberdensitet, men sammenlignet med QST, de er invasive og kræver vævsbehandling og mikroskopi tid, som kan tage flere dage at udrette 8. Endvidere biopsi undersøger kun en lille, bestemt område af somatosensoriske system og tester ikke nervefunktion. QST-målinger overvinde de fleste af de begrænsninger af andre testmetoder. For nylig har standardiserede normative data for QSTs blevet stillet til rådighed, hvilket yderligere tilføje til deres værktøj til at vurdere smerte og neurale sensation 9-11. Vi fokuserer derfor den nuværende protokol om QST foranstaltninger for kroniske smerter.
Nye teknologier har gjort bedømmelsen af smerte og fysisk fornemmelse (fx tryk og varme) præcis og pålidelig inden veludstyrede laboratorier, der har etableret interne protokoller 12. Mange af disse teknologier, er dog ikke nemt at transportere og er omkostningseffektive uoverkommelige for nye eller små forskningslaboratorier og medicinske klinikker. Derudover er protokoller for teknologi brug ikke standardiseret på tværs af laboratorier 13, som kan påvirke pålidelighed. Derfor er målet med dette manuskript er at demonstrere en effektiv og pålidelig smerte og sensoriske foranstaltninger, der kan udføres med udstyr, der er til rådighed ifleste klinikker eller forskningslaboratorier. Begrundelsen for udviklingen af den nuværende protokol er, at mens mange mennesker lider af kroniske smertetilstande, og præcis vurdering af smerte er nødvendig for diagnose og behandling, er der ingen offentliggjorte protokoller med visuelle demonstrationer af analyser.
Et eksempel på en næsten fuldautomatisk anordning til test af akut smerte er Neuro Sensorisk Analyzer, som pålideligt kan vurdere termisk smerte sensation, som det fremgår af Angst et al. efter en kutan brænde i mennesker 14. Enheden er modulopbygget, og yderligere sensoriske testindretninger kan tilføjes. I deres undersøgelse, Angst et al. også vise pres sensoriske test med brug af afbrudte Pressure Probes, brugerdefineret blev bygget. Mens disse prober bør tilbyde mere konsistente resultater, få laboratorier eller klinikker har dem.
Den nuværende protokol viser QST foranstaltninger for kroniske smerter: von Frey filamenter til kutan sensorisk test, en strålende ( "Hargreaves" metoden) og kontakt varme teknik, og Trykalgometri til dyb smerte væv. Disse QST målinger er ikke enestående. Tværtimod, de er de mest almindelige og generelt accepterede målinger for menneskelig sensorisk test i medicinske klinikker, hospitaler og forskningslaboratorier 13,15,16. Mekanisk og termisk stimulation anvendes til at undersøge hud- og dyb fornemmelse. Disse foranstaltninger, desuden omfatter en evaluering af både små og store fiber følsomhed for normal fornemmelse og smerte. For at vurdere dyb væv smerter (muskel), er Trykalgometri anvendes, som er den hyppigst anvendte teknik til kvantificering af smerter i blødt væv, såsom muskler 17,18. Både A-delta og C fibre mægle smerte fremkaldt af tryk stimulering 19. Stimulering af begge fibre er en fordel og en ulempe, idet den undersøger flere veje, hvilket gør det til en god samlet mål, men det er enlso mindre specifik. For at undersøge anslagsfølsomhed, er mekanisk stimulering af huden med von Frey filamenter bruges, fordi de er en af de mest almindeligt anvendte sensoriske enheder i smerte og medicinske neurale klinikker. Von Frey-filamenter stimulerer A-beta fibre 20, men er ikke specifikke, da både lave tærskelværdier mekanoreceptorer og nociceptorer kan aktiveres 21. Brugen af disse filamenter er blevet kritiseret, hovedsagelig på grund af potentielle variabilitet af ansøgningsproceduren (grad af endeløse indrykning eller utilsigtet bevægelse af hånden) og bekymringer, de mekaniske endeløse egenskaber kan ændre sig over tid 22,23. Denne protokol behandler disse spørgsmål ved at give detaljerede instruktioner med et script og kalibrering af filamenter.
Til termisk smerte, er strålevarme metoden "Hargreaves" (synligt lys og ramping temperatur) og en varmeblok til at undersøge kontaktvarme anvendes. Kontakt og strålevarme aktivere termiskreceptorer forskelligt og kan endda forvirre hinanden. Det har vist sig, at dynamisk kontakt kan hæmme termisk nociception 24. Dette svarer til begrebet termisk henvisning, hvori kontakten bidrager til en normal temperatur opfattelse 25-27. Derfor er et mål for termisk sensation og to mål for termisk smerte inkluderet. Først strålevarme anvendes til at bestemme tærsklen for detektering temperaturændring (startende fra stuetemperatur). Sekund, den strålende varmekilde anvendes til at bestemme tærsklen for varme smerter. Påvisningen af varm termisk ændring (ikke-nociceptive) medieres delvist af forbigående receptor potentielle (TRP) kanaler på C-fibre, mens varme smerter medieres af TRPV1 / V2 og andre højere tærskel kanaler på C og A-delta fibre 28 -30. På tærsklen beslutsomhed, hurtig opvarmning huden aktiverer først en-delta fibre, der svarer til den "første smerte," efterfulgt af et C fiber-medieret "anden smerte," descriseng som "dunkende, brændende, eller hævelse" 31. Varme giver en fortrinsret aktivering af C-fibre og er den bedste vurdering af anden smerte 32. I kontakten varme analysen, er en konstant nociceptiv temperatur anvendes til at bestemme den kvalitative intensitet og affektive aspekter af smerte.
Anden variabel overvejes i udviklingen af QST protokollen er anatomiske placering. For akut eller stedspecifikke smerte, er det anatomiske sted af den smerte, der typisk anvendes til testning. Fordi protokollen er designet med kroniske smertetilstande i tankerne, tager vi en mere global tilgang. Protokollen vurderer sensation på underarmen og ben i stedet for hånden, da det har vist sig, at varme smertetærsklen er betydeligt højere på hånden end på underarmen 33 og at termisk nociception kan opfattes på hånden, dog mindre hyppigt og mindre intenst end på underarmen 24. Mens protokollen blev designet til majority af kroniske smertetilstande, vi advare brugerne om, at visse kroniske smertetilstande påvirker specifikke anatomiske regioner, og dette bør tages i betragtning ved at modificere protokollen for en bestemt patientgruppe.
Mens disse QST foranstaltninger er de mest almindeligt anvendte og er accepteret som nogle af de mest pålidelige, de er billige og fælles nok, at de fleste klinikker og forskningslaboratorier måske allerede har adgang til dem, har råd til dem, og kan transportere dem. Denne QST protokol er nyttigt at nogen laboratorium eller klinik, hvor der er behov for foranstaltninger for mennesker med kroniske smerter. Til dato er der i øjeblikket ingen offentliggjorte visuelle rapporter, som viser en protokol for brug og pålideligheden af disse foranstaltninger. Baseret på denne protokol demonstration og tips om forbedring af pålidelighed, kan et laboratorium eller klinik let undersøge deres egne test-retest pålidelighed. Fordi mange klinikker bliver nødt til at udnytte flere teknikere til at måle alle patienter, inter-rotteER pålidelighedsdata ville være nyttigt i at vælge en protokol. Vi inkluderer et lille sæt af data, der tyder på, at protokollen har god pålidelighed, men hver klinik og laboratorium anbefales stærkt at bruge dette som et eksempel, da hver klinik og hver patientgruppe med kroniske smerter er unik.
Bemærkninger om risiko skade for sensorisk og smerte test:
Risiko for skader relateret til kutan mekanisk test er yderst sjældne og usandsynlige. Mekanisk test er sikker og meget anvendt. Risici for den enkelte er minimale, fordi 1) denne ikke er en smertefuld eller skadelig stimulus; 2) fag er instrueret at de kan stoppe enhver procedure til enhver tid, uden nogen negative konsekvenser; og 3) omfanget af sensation opleves af emner er langt under deres tolerancetærskel og tærskel for smerte.
Risiko for skader relateret til termisk smerte test er minimal. Termisk test er sikker og meget anvendt. Mens termisk test gør prodUCE smerte, risici for den enkelte er minimale, fordi 1) smerte er forbigående og aftager generelt umiddelbart efter proceduren; 2) fag er instrueret at de kan stoppe enhver procedure til enhver tid, uden nogen negative konsekvenser; og 3) omfanget af smerte opleves af emner er under deres tolerancetærskel. Med Hargreaves termisk stimulering, der er en meget lille risiko for at modtage en forbrænding, men dette er minimeret således: 1) den positive lockout af stimulusparametre over 50 ° C; 2) den indbyggede nedlukningssystem i stimulatoren der forhindrer leveringen af længerevarende eller højintensive stimuli (20 sek); og 3) det elektroniske termometer, der måler temperaturen på glasoverfladen før og under hver brug (se nedenfor i instrumentet afsnit). Smerter tærskel forsøg vil forløbe, hvis den opdages i 20 sek cutoff temperatur er ≤50 ° C.
Risiko for skader relateret til pres smerte test er minimal. Pressikker test er sikker og meget anvendt. Mens test pres ikke producerer smerte, risici for den enkelte er minimale, fordi 1) smerte er forbigående og aftager generelt umiddelbart efter proceduren; 2) fag er instrueret at de kan stoppe enhver procedure til enhver tid, uden nogen negative konsekvenser; 3) omfanget af smerte opleves af emner er under deres tolerancetærskel; og 4) den anvendte smerte er aldrig mere end det motivets smertegrænsen, hvilket er langt under nogen form for pres, der kan forårsage skade. En sjælden bivirkning af trykprøvning er blå mærker på stimulus site. I denne situation bør et emne ikke testes igen på det sårede sted. Chancen for blå mærker kan minimeres ved studiet udelukkelse af enkeltpersoner, der nemt får blå mærker eller tager blodfortyndende medicin.
I perioden tilmelding, får deltagerne en fuldstændig beskrivelse af alle sensoriske og smerte foranstaltninger der vil blive anvendt. Med indledende samtykke, alle deltagere er alloons at opleve alle sensoriske og smerte foranstaltninger før fuld indskrivning. Alle sensoriske og smerte analyser er baseret på veletablerede assays, der anvendes i både raske deltagere og i kroniske smertepatienter 34. Alle assays involverer enten uskadelige (ikke-smertefulde stimuli) eller akutte skadelige stimuli (smertefulde stimuli), der ikke skader væv. Tiden mellem forskellige tests er> 5 min, for at tillade emnet at hvile og at reducere risikoen for sensoriske træthed eller sensibilisering. Den sekventielle rækkefølge af test er det samme under hver test session. Specifikke steder af test er begrænset til T1 dermatom på venstre og højre underarme og L3 / S2 dermatom i venstre og højre kalve. Alle steder til test er markeret med en markør, og de enkelte steder er spredt ud for at undgå overlapninger modtagelig aktivering felt (Figur 1). Se Materialer og udstyr Tabel for den fulde materialer listen. For retest pålidelighed studier, enkelte fag, vire testet af to eksperimentatorer på en enkelt dag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle forsøg med menneskelige forsøgspersoner skal godkendes af Institutional Review Board på den enkelte institution. Alle test er beskrevet for den aktuelle undersøgelse blev godkendt af Duquesne University Institutional Review Board for menneske forskning. Træning for og beskrivelser af hver foranstaltning er som følger:
1. Kutan Mekanisk Følsomhed Assay 13
BEMÆRK: Indskrevet deltagerne bedt om at sidde i en stol, med støtte til ekstremiteten, der skal testes. Analysen involverer bestemmelse af Mærkbarhedstærsklen for uskadelige kutan stimulation. Stimulering er forsynet med standard sensorisk evaluator von Frey filamenter (se afsnittet udstyret). Disse små nylonfilamenter hver anvender en enkelt kraft (i området fra 0,078 mN (0,008 g) til 4,08 mN (1,0 g)).
- Før starten af den første eksperimentelle forsøg, tillade deltageren at føle og manipulere filamenterne. Giv fibeklage til deltageren og lad dem forsigtigt bøje det mod huden af deres hånd.
- Under hvert forsøg, bede emnet at kigge væk fra deres underarmen eller kalv. Påfør glødetråden til motivets underarmen eller kalv, indtil den buer, og spørge, om de føler glødetråden.
- Startende med den mindste glødetråd (0,078 mN, under den sensoriske tærskel for menneskelig påvisning), foretage fem forsøg om emnet underarm eller kalv for hver glødetråd.
- Med hver filament (fx den 0,078 mN filament), gælder glødetråden fire gange i de "positive" forsøg.
- For det andet forsøg, ikke gælder glødetråden, men stadig spørge emnet, hvis de føler glødetråden.
BEMÆRK: Denne "negative" forsøg vil blive tilfældigt indsat med de fire "positive" forsøg, og er designet til at teste for falske reaktioner (dvs. emnet mener, de føler noget selv om ingen stimulus er anvendt). Dette er nødvendigt for sensorisk tærskel testing, fordi tilfældig støj i det sensoriske system og / eller andre stimuli (f.eks, en let vind) kan forårsage en falsk reaktion.
- Hvis et emne registrerer ≥3 af de positive prøver og 0 negative forsøg for en glødetråd, så registrerer, at glødetråden som emne er "mekanisk sensorisk tærskel" på data formularen.
- For en enkelt glødetråd, hvis motivet registrerer <2 af de reelle forsøg og / eller> 0 af de falske forsøg derefter starte en ny runde af 5 forsøg med den næste største glødetråd indtil den sensoriske tærsklen er nået.
BEMÆRK: Sensoriske tærskler varierer for de menneskelige deltagere, men i erfaring, de typisk spænder fra 1.57-9.81 mN (data ikke vist). Denne kraft er tilstrækkelig til at føle lyset uskadelige tryk. Typisk testtid for hver kropsdel (underarm og kalv) er omkring 5 min. Det er også muligt at måle nålelignende smerte med disse filamenter, men dette normalt indebærer anvendelse af større diameter filamenter.
2. Radiant Heat Følsomhed Assay 35
BEMÆRK: Indskrevet deltagerne bedt om at sidde i en stol, med støtte til ekstremiteten, der skal testes. Analysen involverer bestemmelse af Mærkbarhedstærsklen for ikke-smertefulde varme forandring og for smertefulde termisk stimulering. Stimulering er forsynet med en strålevarme indretning 35. Denne enhed bruger en fokuseret lysstråle til langsomt at opvarme et individs hud gennem et stykke af 0,64 mm tykt sikkerhedsglas (se nedenfor i instrumentet afsnit).
- Før starten af uddannelsen og eksperimentelle forsøg, viser enheden til emnet; give dem mulighed for at føle stimulus med deres hånd.
- Bede underlagt hvile deres underarmen eller kalv på rumtemperaturen glasplade, der skal dækkes med en gummi-isolerende lag bortset fra den lille vindue for stimulus præsentation.
BEMÆRK: isolerende ark tillader individet at fokusere på stimulus præsentation uden afkøling sensation forbundet med at placere en krop mod en rum-temperatur objekt. - Ved hjælp af et spejl, placere lyskilden under en markant område om emnet underarm eller kalv (figur 1).
BEMÆRK: Når benet eller armen er hævet fra overfladen af glasset, stopper den termiske stimulus automatisk, og gang siden begyndelsen af forsøget derefter registreres som "latenstid til at reagere." - Komplet to forsøg for hver test på hvert ben (detektion uskadeligt temperatur og smertetærskel) i to forskellige afmærkede områder for at undgå genprøvning på et enkelt sted.
- For det uskadeligt afsløring temperatur retssag, bede emnet at hæve deres ben eller arm eller trykke på knappen "stop", når de føler temperaturændringen.
- Indstil enheden, så den typiske tilbagetrækning tærskel forekommer ved ca. 10 sek ind i forsøg og således at enheden slukker efter 20 sek. For at opnå dette tilbagetrækning grænse, indstille device til rampe temperaturen, således at stimulus når 47 ° C ved 10 sek.
BEMÆRK: uskadelige påvisning temperatur forsøg, den typiske temperatur på glasset ved tærskel er 37 ° C (99 ° F). I smertegrænsen retssagen, er emner besked på at hæve deres ben eller arm eller trykke på knappen "stop", når de føler stimulus overgang fra "uskadelige varme eller varme" til "smertefuld varme." Den typiske temperatur på glasset ved tærskel er ~ 47 ° C (121 ° F). Den maksimale temperatur af forsøget ved 20 sek cutoff tidspunkt er 50 ° C, hvilket er langt under den kumulative temperatur, der forårsager vævsbeskadigelse i mennesker 36.
- Indstil enheden, så den typiske tilbagetrækning tærskel forekommer ved ca. 10 sek ind i forsøg og således at enheden slukker efter 20 sek. For at opnå dette tilbagetrækning grænse, indstille device til rampe temperaturen, således at stimulus når 47 ° C ved 10 sek.
- Brug konstant temperatur assay 28 (varme blok) for at evaluere både kvaliteten og ubehageligheder af termisk smerte. Brug af varmeblok, indstille temperaturen til 45 ° C i stimulus.
BEMÆRK: 45 ° C er en standard temperatur, der er den typiske minimale stimulus nødvendigt at føle termisk smerte og er kendt for at aktivere TRPV1 nociceptive receptorer 29.- Inden trin 2.7.2, forklare den standard 0-10 VAS og vise en 10 cm linje til emnet. Informer det emne, der på "kvalitet skalaen", "0" repræsenterer "ingen smerte" og "10" repræsenterer "den værste smerte tænkelige", og at der på de "ubehageligheder skala", "0" repræsenterer "ikke ubehagelig" og " 10 "repræsenterer" den mest ubehagelige fornemmelse tænkelige "(figur 2).
- Påfør stimulus (3 cm x 5 cm varmeblok) i 3 sek til den markerede position på venstre underarm eller kalv (som vist i figur 1 på stedet mærket "T").
- Umiddelbart efter stimulus, bede emnet at vurdere kvaliteten og ubehageligheder af den smerte ved hjælp af en standard 0-10 VAS.
3. trykfølsomhed Assay 13,37
BEMÆRK: Indskrevet deltagerne bedt om at sidde i en stol, med støtte til ekstremiteten, der skal testes. Analysen involverer bestemmelse af Mærkbarhedstærsklen for smertefulde pres stimulation og derefter bestemme kvaliteten og ubehageligheder i samme tryk i en separat retssag. Stimulering er forsynet med en standard klinisk tryk algometer (se nedenfor i instrumentet afsnittet i Materialer og udstyr Table). Denne anordning består af en 2 cm probe forbundet til en trykmåler.
- Før den første træning og eksperimenterende forsøg, tillader emnet at anvende incitament til selv under nøje overvågning.
- For smertegrænsen retssagen, placere sonden om emnet underarm eller kalv og pres gradvist.
- Komplet to forsøg hver at underarmen og kalv på to forskellige steder (på hver led) for at undgå skade på et enkelt område.
- Under en retssag, lægge pres gradvist, Indtil de stimulerende overgange fra "uskadelige pres" til "smertefulde pres". Stil emnet at sige "stop" på dette tidspunkt, og fjern stimulus fra individets underarm eller kalv.
- Fjern algometer fra motivet. Enheden registrerer automatisk det største tryk påføres. Optag dette som "pres smertegrænsen" for forsøget.
- Informer det emne, de konstante forsøg tryk er næste.
- Efter bestemmelse af tærsklen pres for emnet, anvende et ekstra forsøg på den modsatte lemmer til at bestemme subjektets smerter forbundet med en smertefuld pres stimulus (i en tredje test site). Match den nøjagtige incitament til fagets smertegrænsen bestemmes under de grundlæggende forsøg (fx hvis baseline forsøg for underarmen angivet en tærskel på 50 N pres, så emnet vil blive bedt om at vurdere smerten ved det stimulus).
- I dette forsøg spørg the underlagt vurdere kvaliteten og ubehageligheder af et tryk stimulus givet for 3 sek.
- Brug en standard 0-10 VAS. Informer det emne, der på "kvalitet skalaen", "0" repræsenterer "ingen smerte" og "10" repræsenterer "den værste smerte kan forestille sig." På "ubehageligheder skala", "0" repræsenterer "ikke ubehagelig" og "10" repræsenterer "den mest ubehagelige fornemmelse tænkelige."
- I løbet af denne retssag, anvende en smertefuld stimulus, og derefter bede emnet til at vurdere, at smerte (på to Vass beskrevet ovenfor).
4. Pålidelighed Study
BEMÆRK: For at undersøge pålideligheden af protokollen, gennemførte vi en lille undersøgelse for at sammenligne ratings af emner mellem en mandlig og en kvindelig censor.
- Rekrutter deltagere ved udstationering flyers. Har de interesserede frivillige, som opfylder inklusionskriterierne (Supplemental 1) deltage i en ellerientation session, hvor forsøget beskrevet og de test teknikker demonstreres.
- Spørg potentielle frivillige spørgsmål og få dem læst og underskrive informeret samtykke dokumenter godkendt af University IRB.
BEMÆRK: De to eksaminatorer til denne undersøgelse var laboranter (en han og en hun), som blev trænet af undersøgelsens efterforskere, der har erfaring fra klinikken og laboratoriet i smerte og -forvaltning og i neurale sensation. - Test alle fag med to forskellige eksaminatorer, med de to undersøgelser 30 min fra hinanden.
- For at vurdere inter-rater pålidelighed for denne undersøgelse, beregne intraclass korrelationskoefficienter (model 3,2) [ICC (3,2)] ved hjælp af en to-vejs blandet variansanalyse (ANOVA) med absolut aftale for hvert variabel (otte i alt ) 38. En statistisk software kan bruges til alle statistiske analyser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Her beskriver vi implementeringen af omkostningseffektive kvalitative og kvantitative analyser til at måle uskadelig fornemmelse og smerte i menneskelige deltagere ved hjælp af VAS (figur 2). Den visuelle repræsentation er vigtig, fordi nøjagtige og præcise resultater af disse undersøgelser er afhængige af en korrekt og konsekvent protokol udførelse af teknikeren. Desuden er det værdifuldt at vide, om flere teknikere udfører teknikken som beskrevet kan indsamle reproducerbare data. Mens det ikke var hensigten med denne undersøgelse for at fuldføre en omfattende pålidelighed analyse (dvs. vi ikke udføre en statistisk korrektion for multiple test), demonstrerer resultaterne måling konsistens og giver et eksempel analyse af, hvad hvert laboratorium til nyligt vedtage denne teknik kan udføre at kvantificere pålidelighed. For at teste inter-forsøgslederen pålideligheden af de analyser, to individuelle Experimen TERS (en han og en hun), testet seks emner. Alle individer fuldførte undersøgelsen uden bivirkninger. Individer blev testet ved de to eksperimentatorer på en enkelt dag, med 30 min mellem prøverne. Rækkefølgen af forsøgslederen test (mandlige først versus kvindelige først) blev randomiseret på tværs af de seks emner. Emnerne gennemsnitlige alder var 21,8 år (SD = 2,0) og den gennemsnitlige BMI var 23,5 (SD = 3,3); tre af de seks forsøgspersoner var kvinder. Som det ses i tabel 1 og figur 3, inter-eksperimentatoren pålidelighed var stærk for mekaniske, termiske, og trykprøvning. Intraclass korrelation [ICC (3,2)] gennemsnitlige foranstaltninger for alle inter-forsøgslederen pålidelighed data var over 0,7. Desuden inter-eksperimentatoren pålidelighed [ICC (3,2)] Gennemsnitlig foranstaltninger blev alle statistisk signifikante, bortset fra den mekaniske følsomhed test (p = 0,075).
g "/>
Figur 1: Illustration af sensoriske test sites på venstre og højre underarm og kalv. Steder for individuel test er markeret med en standard kirurgisk markør. M = mekanisk; H = Hargreaves strålingsvarme Pp = Pressure smerter; Pt = Pressure smertegrænse; T = Konstant smerte temperatur. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Illustration af Visual Analog Scale (VAS). Dette tal repræsenterer en standard 0-10 visuel analog skala (VAS) med en 10-cm linje. Denne skala anvendes til at repræsentere kvaliteten af smerte, hvor "0" repræsenterer "ingen smerte" og "10" repræsenterer "værst tænkelige smerte", og ubehageligheder af smerte, hvor "0" repræsenterer "ikke unpleasant "og" 10 "repræsenterer" den mest ubehagelige fornemmelse tænkelige. " Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Evaluering af inter-forsøgslederen pålideligheden af sensorisk analyse humane deltagere. Enkelte fag (n = 6) blev analyseret for (A) mekanisk fornemmelse (p = 0,075), (B) konstant varme visuel analog skala (VAS) intensitet (p = 0,001), (C) konstant varme VAS ubehageligheder (p = 0,001 ), (D) strålevarme temperaturfølsomhed (p = 0,003), (E) strålevarme smertetærskel (p = 0,021), (F) tryk tærskel (p = 0,002), (G) konstant tryk VAS intensity (p = 0,001), og (H) konstant tryk VAS ubehageligheder (p = 0,001) på en enkelt dag (> 30 min mellem test) ved to separate eksperimentatorer. P-værdier repræsenterer intraclass korrelationskoefficient betydning. De stiplede linier er linjer af bedste pasform. Klik her for at se en større version af dette tal.
Tabel 1: Intraclass korrelationskoefficienter [ICC (3,2)] for de syv smerte og følsomhed foranstaltninger. Enkelte fag (n = 6) blev analyseret af to efterforskere (en han og en hun). Samtlige forsøg blev udført på samme dag (30 min fra hinanden). ICC (3,2) og tilsvarende P-værdier er angivet for hver enkelt foranstaltning. venligst CLIck her for at se en større version af denne tabel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi har demonstreret omkostningseffektive og simple kvalitative og kvantitative sensoriske test, der kan anvendes til at vurdere mekanisk sansning, termisk fornemmelse og smerte, og tryk smerter hos mennesker. Værdien af disse analyser er deres lette implementering og lav mængde af nødvendige uddannelse tid. Hver forsøgslederen modtaget en minimal mængde træning (en retssag observation og en implementering retssag). Således kunne flere teknikere uddannes i én dag. Resultaterne tyder på en stærk inter-forsøgslederen og inden for individet pålidelighed. Afhængig af antallet af prøver, der hver lab bruger, statistisk korrektion for multiple test ICC er tilrådeligt.
Et mål for inter-experimenter pålidelighed, mekanisk følsomhed, ikke nåede statistisk signifikans (ICC = 0,76, p = 0,08). Vi op til fornyet overvejelse dataindsamlingens procedure laboratorie noter for to af de fag og fandt ingen abnormiteter i dataindsamlingen. Selv om det er sandsynligt,at en større stikprøve ville have nået statistisk signifikans, mener vi, at det er bemærkelsesværdigt, af tre grunde. Første, smerte, en subjektiv oplevelse, er vanskelig at måle, og bestræbelser på at standardisere test kan ikke understreges nok. For det andet bør det overvejes muligheden for en kønsfordomme i smerte test, når der udføres af disse foranstaltninger. Endelig er der en mulighed for en proportional bias, ved, at den ende af spektret betragtes som "høj følsomhed" testene kan blive mindre pålidelige. En mere omfattende undersøgelse vil skulle udføres for at konstatere korrekt, hvis denne skævhed eksisterer.
Kritiske trin i at sikre sammenhæng læser fra et script, når forklarer tests til en deltager; kontrollere udøves af monofilamenter; og gøre en indsats for at sikre, at, at intensiteten, hyppighed, varighed, og lokalisering af de eksperimentelle stimuli involverede præcist styret. Derudover kunne stuetemperatur være en faktorunder måling fornemmelse, så stuetemperatur bør kontrolleres og registreres. For disse resultater, selv om det er umuligt med dette motiv lige disambiguate inden for individet og intra-eksperimentator pålidelighed, det forhold, at et emne demonstrerer ensartede tærskler tyder på, at disse assays er stabile nok til anvendelse i kliniske og videnskabelige forsøg. Desuden er dette et vigtigt resultat, fordi det viser en mangel på gentestning sensibilisering eller følsomhed træthed.
Vigtigst for store klinikker, disse data viser, at flere uddannede eksperimentatorer pålideligt kan gennemføre disse tests, og at kønsforskelle mellem eksperimentatorer og emner eller patienter er usandsynligt, at påvirke resultaterne. Protokollen er således bredt anvendelig til klinikker eller forskningslaboratorier, hvor medarbejder turn-over og uddannelse af nye teknikere opstår, da det er usandsynligt, at påvirke resultaterne af de QST assays.
En vigtig Limiførelsen af den aktuelle undersøgelse er antallet af prøver af raske frivillige. Der er talrige kroniske smertesyndromer, og hver patient population er unik. Snarere end at begrænse vores undersøgelse til én type eller klassificering af kroniske smerter, besluttede vi at teste raske frivillige som en generel model. Hver klinik eller laboratorium tilrådes at gennemføre deres egen intern analyse for en bestemt patientgruppe.
Den samlede betydning af protokollen er, at disse analyser er rimeligt prissat og let at medtage i typiske sensoriske test protokoller (forskning eller klinisk); de er også pålidelige, selv på tværs af eksaminatorer. Den eneste virkelige begrænsning er behovet for nogle uddannelse og til manuel registrering af alle oplysninger. Vi kunne ikke finde fejlfinding eller modifikationer at være nødvendig, så længe det rette udstyr er til rådighed.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Forfatterne anerkender følgende finansieringskilder: Duquesne University Faculty Development Fund tilskud til Kimberly Szucs, PhD og Alex Kranjec, PhD og Benedict Kolber, PhD og Matthew Kostek, PhD. Vi anerkender også Rachel Sweetnich for eksperimentel bistand og finansiering fra Duquesne University Pain Undergraduate Research Experience program tildelt Sweetnich (Mentorer: Szűcs og Kostek).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pressure Algometer/Force Dial | Wagner Instruments | FDK 20 | The pressure algometer quantifies pressure pain threshold. It has a rubber tip attachment that is applied to the marked skin site by the investigator. The dial records the pressure and is reset after each measurement. |
| von Frey cutaneous stimulators | Touch Test | NC1275-01 through -08 | These von Frey filaments are commonly used to examine sensitivity in research and clinical settings. Our set of 8 filaments covers a range of sensitivities. The individual filaments are 1.65 mN, 2.36 mN, 2.44 mN, 2.83 mN, 3.22 mN, 3.61 mN, 3.84 mN, 4.08 mN. |
| "Hargreaves" apparatus, testing platform | Custom | n/a | One complete base and four supporting columns are used to form a platform for a sheet of safety glass through which the heat source directs heat to the subjects arm or leg that is resting on the glass. The heat lamp is placed beneath the glass. |
| 0.64 cm Pyrex safety glass | DuPont | n/a | Safety glass is important to avoid injury in the unlikely event of a fracture in the glass surface. |
| Electronic thermometer/thermocouple 53 IIB | Fluke | 3821062 | The thermocouple is used for thermal testing. The thermocouple is placed on the glass underneath the subject's arm or leg and measures the temperature at the glass level. |
| IITC Plantar Analgesia Meter | Life Science Inc. Woodland Hills, CA | 390 | This is the heat source and timer for Hargreaves testing. The unit's heat source has an “idle state” that allows exact placement of the heat source. The heat source is radiant light and the light beam is focused to the top of the glass to creates a 4 mm x 6 mm intense spot on the arm or leg. |
| Examiner script | Custom | n/a | A written script for the examiner is used for every testing session. Because pain and sensitivity can be affected by environmental stresses, we attempt to maintain as much consistency as possible between subjects. The examiner reads directly from the script every time a measure is made to ensure verbal consistency. |
| Markers for testing site | Sharpie | n/a | Washable markers may be preferable for situations where multiple days of testing is not necessary |
| Constant heat stimulus block | Benchmark Scientific | BR10-00 | This block is digitally controlled. The surface of the block is 2 cm x 3 cm. |
References
- Analysts, G. I. Pain Management - A Global Strategic Business Report. Global Industry Analysts. , 727 (2012).
- AAPM Facts and Figures on Pain. Medicine, A. .A. .o.P. , (2015).
- Loeser, J. D., Treede, R. D. The Kyoto protocol of IASP Basic Pain Terminology. Pain. 137 (3), 473-477 (2008).
- Clauw, D. J. Fibromyalgia: a clinical review. JAMA. 311 (15), 1547-1555 (2014).
- Haanpaa, M., et al. NeuPSIG guidelines on neuropathic pain assessment. Pain. 152 (1), 14-27 (2011).
- Cruccu, G., et al. Recommendations for the clinical use of somatosensory-evoked potentials. Clin Neurophysiol. 119 (8), 1705-1719 (2008).
- Backonja, M. M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
- Mainka, T., Maier, C., Enax-Krumova, E. K. Neuropathic pain assessment: update on laboratory diagnostic tools. Curr Opin Anaesthesiol. 28 (5), 537-545 (2015).
- Maier, C., et al. Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): somatosensory abnormalities in 1236 patients with different neuropathic pain syndromes. Pain. 150 (3), 439-450 (2010).
- Magerl, W., et al. Reference data for quantitative sensory testing (QST): refined stratification for age and a novel method for statistical comparison of group data. Pain. 151 (3), 598-605 (2010).
- Pfau, D. B., et al. Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): reference data for the trunk and application in patients with chronic postherpetic neuralgia. Pain. 155 (5), 1002-1015 (2014).
- Olesen, A. E., Andresen, T., Staahl, C., Drewes, A. M. Human experimental pain models for assessing the therapeutic efficacy of analgesic drugs. Pharmacol Rev. 64 (3), 722-779 (2012).
- Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. Eur J Pain. 10 (1), 77-88 (2006).
- Angst, M. S., Tingle, M., Phillips, N. G., Carvalho, B. Determining heat and mechanical pain threshold in inflamed skin of human subjects. J Vis Exp. (23), e1092 (2009).
- Dyck, P. J., et al. Cool, warm, and heat-pain detection thresholds: testing methods and inferences about anatomic distribution of receptors. Neurology. 43 (8), 1500-1508 (1993).
- Tena, B., et al. Reproducibility of Electronic Von Frey and Von Frey monofilaments testing. Clin J Pain. 28 (4), 318-323 (2012).
- Staahl, C., Christrup, L. L., Andersen, S. D., Arendt-Nielsen, L., Drewes, A. M. A comparative study of oxycodone and morphine in a multi-modal, tissue-differentiated experimental pain model. Pain. 123 (1-2), 28-36 (2006).
- Reddy, K. S., Naidu, M. U., Rani, P. U., Rao, T. R. Human experimental pain models: A review of standardized methods in drug development. J Res Med Sci. 17 (6), 587-595 (2012).
- Adriaensen, H., Gybels, J., Handwerker, H. O., Van Hees, J. Nociceptor discharges and sensations due to prolonged noxious mechanical stimulation--a paradox. Hum Neurobiol. 3 (1), 53-58 (1984).
- Burke, D., Mackenzie, R. A., Skuse, N. F., Lethlean, A. K. Cutaneous afferent activity in median and radial nerve fascicles: a microelectrode study. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 38 (9), 855-864 (1975).
- Woolf, C. J., Max, M. B. Mechanism-based pain diagnosis: issues for analgesic drug development. Anesthesiology. 95 (1), 241-249 (2001).
- Wylde, V., Palmer, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P. Test-retest reliability of Quantitative Sensory Testing in knee osteoarthritis and healthy participants. Osteoarthritis Cartilage. 19 (6), 655-658 (2011).
- Geber, C., et al. Test-retest and interobserver reliability of quantitative sensory testing according to the protocol of the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): a multi-centre study. Pain. 152 (3), 548-556 (2011).
- Green, B. G. Temperature perception on the hand during static versus dynamic contact with a surface. Atten Percept Psychophys. 71 (5), 1185-1196 (2009).
- Green, B. G. Referred thermal sensations: warmth versus cold. Sens Processes. 2 (3), 220-230 (1978).
- Green, B. G., Lederman, S. J., Stevens, J. C. The effect of skin temperature on the perception of roughness. Sens Processes. 3 (4), 327-333 (1979).
- Stevens, J. C., Green, B. G., Krimsley, A. S. Punctate pressure sensitivity: effects of skin temperature. Sens Processes. 1 (3), 238-243 (1977).
- Fowler, C. J., Sitzoglou, K., Ali, Z., Halonen, P. The conduction velocities of peripheral nerve fibres conveying sensations of warming and cooling. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 51 (9), 1164-1170 (1988).
- Tominaga, M. TRP Ion Channel Function in Sensory Transduction and Cellular Signaling Cascades. Frontiers in Neuroscience. Liedtke, W. B., Heller, S. , CRC Press/Taylor & Francis. Boca Raton. (2007).
- Yarnitsky, D., Ochoa, J. L. Warm and cold specific somatosensory systems. Psychophysical thresholds, reaction times and peripheral conduction velocities. Brain. 114 (Pt 4), 1819-1826 (1991).
- Hughes, A. M., Rhodes, J., Fisher, G., Sellers, M., Growcott, J. W. Assessment of the effect of dextromethorphan and ketamine on the acute nociceptive threshold and wind-up of the second pain response in healthy male volunteers). Br J Clin Pharmacol. 53 (6), 604-612 (2002).
- Handwerker, H. O., Kobal, G. Psychophysiology of experimentally induced pain. Physiol Rev. 73 (3), 639-671 (1993).
- Taylor, D. J., McGillis, S. L., Greenspan, J. D. Body site variation of heat pain sensitivity. Somatosens Mot Res. 10 (4), 455-465 (1993).
- Drury, D. G., Stuempfle, K. J., Shannon, R., Miller, J. An investigation of exercise-induced hypoalgesia after isometric and cardiovascular exercise. Journal of Exerc Physiol. 7 (4), (2004).
- Sternberg, W. F., Bokat, C., Kass, L., Alboyadjian, A., Gracely, R. H. Sex-dependent components of the analgesia produced by athletic competition. J Pain. 2 (1), 65-74 (2001).
- Yarmolenko, P. S., et al. Thresholds for thermal damage to normal tissues: an update. Int J Hyperthermia. 27 (4), 320-343 (2011).
- Kinser, A. M., Sands, W. A., Stone, M. H. Reliability and validity of a pressure algometer. J Strength Cond Res. 23 (1), 312-314 (2009).
- Portney, L. G., Watkins, M. P. Foundations of Clinical Research: Applications to Practice. , Prentice Hall. (2009).
