Протокол ручных тестов для измерения ощущений и боли у людей

Abstract

Многочисленные качественные и количественные методы могут быть использованы для тестирования чувствительных нервов и боли в обоих исследованиях и клинических условиях. Настоящее исследование показывает количественное сенсорное протокола тестирования с использованием методов для измерения тактильные ощущения и болевой порог для давления и тепла с использованием портативного и легко доступного оборудования. Эти методы и оборудование идеально подходят для новых лабораторий и клиник, где стоимость является проблемой или ограничивающим фактором. Мы демонстрируем методы измерения для следующих целей: кожный механической чувствительности на руках и ногах (фон-Frey нитей), сияющей и контактная чувствительность тепла (как с порогом и качественных оценок с использованием визуальной аналоговой шкалы (VAS)), а также чувствительность механического давления ( алгезиметр, как с порогом и дополнительных услуг). Методики и оборудование, описанное здесь и продемонстрированы можно легко приобрести, хранятся и транспортируются в большинстве клиник и научно-исследовательских лабораторий по всему миру. limitatiна такого подхода является отсутствие автоматизации или управления компьютером. Таким образом, эти процессы могут быть более трудоемким с точки зрения подготовки кадров и записи данных, чем более сложное оборудование. Мы предоставляем набор данных для повышения надежности демонстрируемых методов. Из нашего описания, новая лаборатория должна быть в состоянии установить и запустить эти тесты и разработать свои собственные данные внутренней надежности.

Introduction

Хронические боли являются во всем мире клинической проблемой. Более 1,5 миллиарда человек во всем мире страдают от хронической боли, и примерно 5% населения земного шара страдает от невропатической боли, с показателями заболеваемости увеличивается с возрастом ^1. В Америке, по оценкам, боль затрагивает больше людей , чем диабет, болезни сердца и рак, в сочетании ^2. В то время как осознание этой проблемы растет, лечение не всегда успешны, могут быть дорогими, и может иметь серьезные побочные эффекты, в том числе наркомании. Исследования в области лечения продолжается, но, как боль сильно различается между отдельными людьми, измерение боли для исследования или диагностики может быть проблематичным. В частности, зависимость от качественных подходов, таких как визуальной аналоговой шкалы (VAS), для определения эффективности лечения было проблематичным из - за субъективного и личного характера боли ^3. Поскольку все большее число научно-исследовательских лабораторий и небольших клиниках мира Ques ответания о и лечения боли, меры, которые являются точной, последовательной, портативный, количественный и доступным пользуются большим спросом.

Ключевое различие в измерении боли остро стоит по сравнению с хронической болью. Острая боль нормальная реакция на травмы, инфекции или другого болевые раздражители. Острая боль обычно решает с лечением и во времени, а также расположение боли, как правило, на конкретных участках. Хроническая боль, однако, может быть связано с первого приступа острой боли, или это может быть идиопатической. Хроническая боль может относиться к месту повреждения, но часто широко распространены по всему телу ^4. Хроническая боль может длиться в течение нескольких недель, месяцев и даже лет, в результате чего значительные физические, психологические и денежные бремя на пациентов и их семей, работодателей и общества в целом. Способность идентифицировать и количественно оценить боль имеет решающее значение для правильного диагноза, оценки проводимого лечения, а также развитие новых обезболивающих процедур. Количественные и качественные сенсорное тестирование являются йнам важно для диагностики и лечения.

Несколько методов могут быть использованы для изучения периферическое ощущения и боль: скорость нервной проводимости (проводимости нерва), соматосенсорной вызванные потенциалы (SEP), биопсию кожи, и количественное сенсорное тестирование (QST). Клиницисты также обычно используют у постели больного неврологической сенсорное тестирование, но это тестирование не откалиброван и не использует стандартный набор инструкций ^5. Экзамены по NCV и SEP может быть информативным, но по сравнению с ТПЗ, они требуют весьма специализированного оборудования, как правило , только изучить большие нервные волокна, измеряют только потерю функции, и не протестировать всю систему соматосенсорной ^6,7. Биопсия кожи используются для оценки нерва плотность волокон, но по сравнению с ТПЗ, они являются инвазивными и требуют обработки тканей и время микроскопии, которая может занять несколько дней , чтобы достичь ^8. Кроме того, биопсия только исследует небольшую определенную область соматосенсорной системы и не испытывает функции нерва. QSизмерения Т преодолеть большинство недостатков других методов тестирования. В последнее время , стандартизированные нормативные данные для QSTS были сделаны доступными, которые в дальнейшем добавить к их полезности для оценки боли и нервное ощущение ^9-11. Поэтому мы сосредоточены текущий протокол о мерах QST для хронической боли.

Новые технологии сделали оценку боли и физическое ощущение (например, давления и тепла) точной и надежной в хорошо оборудованных лабораториях, которые установили внутренние протоколы ^12. Многие из этих технологий, однако, не легко переносимым и являются экономически запретительной для новых или небольших научно-исследовательских лабораторий и медицинских учреждений. Кроме того, протоколы для использования технологии не стандартизированы по ¹³ лабораторий, которые могут повлиять на надежность. Таким образом, цель этой рукописи, чтобы продемонстрировать эффективную и надежную боль и сенсорные меры , которые могут быть проведены с оборудованием, которое доступно вбольшинство клиник или научно-исследовательских лабораторий. Основанием для разработки текущего протокола является то, что в то время как многие люди страдают от хронических болевых состояний, а также точная оценка боли необходима для диагностики и лечения, не существует никаких опубликованных протоколов с визуальной демонстрации анализов.

Примером почти полностью автоматизированном устройстве для тестирования острой боли является нейро Сенсорное анализатор, который может надежно оценить тепловое ощущение боли, как продемонстрировано Angst и соавт. после кожный ожог у людей ^14. Устройство имеет модульную конструкцию, а также дополнительные сенсорные устройства тестирования могут быть добавлены. В своем исследовании Angst и соавт. также демонстрируют давления сенсорную тестирование с использованием датчиков давления перемежается, которые были построены на заказ. В то время как эти зонды должны предложить более стабильные результаты, несколько лабораторий или клиники имеют их.

В настоящее время протокол демонстрирует QST меры для хронической боли: фон Freу нити для кожного тестирования сенсорных, радиант (метод "Hargreaves") и методика контактного теплообмена, и algometry давления для боли глубоких тканей. Эти QST измерения не являются уникальными. Скорее, они являются наиболее распространенными и общепринятыми измерения для сенсорного тестирования человека в медицинских клиниках, больницах и исследовательских лабораторий ^13,15,16. Механическая и термическая стимуляция используются для изучения кожных и глубокое ощущение. Эти меры, кроме того, включают в себя оценку как малой и большой чувствительности волокна для нормальной чувствительности и боли. Для оценки боли глубоких тканей (мышцы), используется algometry давление, которое является наиболее часто применяется метод для количественного определения боли в мягких тканях , таких как мышцы ^17,18. Оба А-дельта и С - волокна опосредуют боль , вызванную стимуляцией ¹⁹ давления. Стимуляция обоих волокон является преимуществом, так и недостатком, в том, что он рассматривает несколько путей, что делает его хорошим общая мера, но этоLSO менее конкретный характер. Для исследования чувствительности к силе нажатия, механическое раздражение кожи фон Фрея нитей используется, потому что они являются одним из наиболее часто используемых сенсорных устройств от боли и медицинских нервных клиниках. Фон Фрея волокна стимулируют А-бета волокна, ²⁰ , но не являются специфическими , поскольку оба с низким порогом механорецепторов и ноцицепторов могут быть активированы ^21. Использование этих нитей была подвергнута критике, в основном из - за потенциальной изменчивости процедуры подачи заявки (степень абзацем накаливания или случайного движения руки) и опасения , что механические характеристики нити могут изменяться со временем ^22,23. Этот протокол решает эти проблемы, предоставляя подробные инструкции с помощью сценария и калибровки нитей.

Для термической боли используются лучистого тепла с использованием метода "Hargreaves" (видимый свет и наращивают температуры) и тепловой блок для изучения контакта тепла. Контакты и лучистого тепла активации термическогорецепторов по-разному и могут даже запутать друг друга. Было показано , что динамический контакт может ингибировать термическую ноцицепции ^24. Это похоже на понятие теплового направления, в котором сенсорный способствует нормальному восприятию температуры ^25-27. Таким образом, одна мера температурной чувствительности и две меры тепловой боли включены. Во-первых, излучаемое тепло используется для определения порога обнаружения изменения температуры (от комнатной температуры). Во-вторых, лучистый источник тепла используется для определения порога тепла боль. Обнаружение теплого термического изменения (не ноцицептивной) опосредуется частично переходная потенциал рецепторов (ГТО) каналов на С - волокна, в то время как тепловая боль опосредуется TRPV1 / V2 и других высших пороговых каналов на С и А-дельта волокон ^{28 -30.} При определении порога, быстрый нагрев кожи активирует сначала-дельта волокна, что соответствует "первой боли", за которым следует С волоконно-опосредованной "второй боли," descriкровать , как "пульсация, жжение, отек или" ^31. Отопление дает преимущественное активации С - волокна и является лучшей оценкой второй боли ^32. В анализе контактного теплообмена, постоянная ноцицептивной температура применяется для определения качественного интенсивности и аффективные аспекты боли.

Другая переменная рассматривается в разработке протокола QST является анатомическое расположение. Для острого или местоположения конкретной боли, анатомическая боли, как правило, используется для тестирования. Поскольку протокол был разработан с хроническими болевыми состояниями в виду, мы берем более глобальный подход. Протокол оценивает ощущение на предплечье и ноги , а не руки, как это было показано , что тепловая болевой порог значительно выше , на руке , чем на предплечье ³³ и это может быть воспринято на руке тепловой ноцицепции, хотя и реже и менее интенсивно , чем на предплечье ^24. В то время как протокол был разработан для мajority хронических болевых состояний, мы предупреждаем пользователей, что некоторые хронические болевые состояния влияют специфические анатомические области, и это следует учитывать при изменении протокола для определенного контингента больных.

Хотя эти QST меры являются наиболее часто используемые и приняты как одни из самых надежных, они недороги и достаточно часто, что большинство клиник и научно-исследовательских лабораторий, возможно, уже имеют доступ к ним, могут позволить себе их, и может транспортировать их. Этот протокол QST полезен для любой лаборатории или клинике, где меры необходимы для людей с хронической болью. На сегодняшний день не существует в настоящее время не существует опубликованных визуальных отчетов, демонстрирующих протокол для использования и надежности этих мер. На основании этого протокола демонстрации и советы по повышению надежности, лаборатории или клиника может легко изучить их собственную надежность повторного тестирования. Поскольку многие клиники нужно будет использовать несколько технических специалистов для измерения всех пациентов, в крысиныхданные о надежности эр было бы полезно при выборе протокола. Мы включаем небольшой набор данных, который предполагает, что протокол имеет хорошую надежность, но каждая клиника и лаборатория настоятельно рекомендуется использовать это в качестве примера, в каждой клинике, и каждая популяция пациентов с хронической болью является уникальным.

Заметки о риске для травмы сенсорной и боли тестирования:

Опасность получения травм, связанных с кожным механических испытаний крайне редко и маловероятно. Механические испытания безопасен и широко используется. Риски для человека являются минимальными, потому что 1) это не является болезненным или вредным стимулом; 2) субъекты разъяснено, что они могут остановить любую процедуру в любое время, без каких-либо негативных последствий; и 3) уровень ощущения испытывают субъектов значительно ниже их уровня толерантности и порога боли.

Опасность травмирования в связи с испытаниями тепловой боли является минимальным. Тепловые испытания является безопасным и широко используется. В то время как тепловое испытание делает ПродUCE боль, риски для человека являются минимальными, потому что 1) боль временный характер и, как правило стихает сразу после процедуры; 2) субъекты разъяснено, что они могут остановить любую процедуру в любое время, без каких-либо негативных последствий; и 3) уровень боли, испытываемой предметов ниже их уровня допуска. С Hargreaves тепловой стимуляции, существует очень небольшой риск получения ожога, но это сведено к минимуму с помощью следующего: 1) положительного локаута параметров стимула выше 50 ° С; 2) встроенная система отключения в стимулятора, который предотвращает доставку длительных или высокой интенсивности стимулов (20 сек); и 3) электронный термометр, который измеряет температуру на поверхности стекла до и во время каждого использования (см ниже в разделе прибора). Болевой порог испытания будут продолжаться, только если температура обнаружена на 20 сек отсечки ≤50 ° C.

Опасность получения травм, связанных с испытывать боли давление минимально. Presуверен испытания безопасен и широко используется. В то время как давление испытания действительно производит боль, опасность для человека являются минимальными, потому что 1) боль временный характер и, как правило стихает сразу после процедуры; 2) субъекты разъяснено, что они могут остановить любую процедуру в любое время, без каких-либо негативных последствий; 3) уровень боли, испытываемой предметов ниже их уровня допуска; и 4) боль применяется никогда не бывает больше, чем болевой порог этого субъекта, что значительно ниже любого давления, которое может привести к повреждению. Редкий побочный эффект тестирования давления кровоподтеки на месте стимула. В этой ситуации, субъект не должен быть повторно в угнетенном месте. Шанс кровоподтеки могут быть сведены к минимуму путем исследования исключения людей, которые легко повреждаются или принимаете препараты для разжижения крови.

В течение периода регистрации, участники получают полное описание всех сенсорных и болевых мер, которые будут использоваться. С первоначального согласия, все участники аллоср, чтобы испытать все чувственные и болевые меры до полного охвата. Все сенсорные и болевые анализы основаны на хорошо зарекомендовавшие анализы , используемые в обоих здоровых участников и пациентов с хронической болью ^34. Все анализы включают либо безвредную (не болезненные стимулы) или острые вредные стимулы (болевые стимулы), которые не повреждают ткани. Время между различными тестами составляет> 5 мин, чтобы позволить тему в покое и уменьшить потенциал для сенсорной усталости или сенсибилизации. Последовательный порядок испытаний аналогично во время каждой тестовой сессии. Конкретные участки тестирования ограничены дерматоме T1 на левой и правой предплечий и L3 / S2 дерматома на левой и правой телят. Все сайты для тестирования помечены маркером, а отдельные сайты разложены , чтобы избежать перекрытия восприимчивую активации поля (рисунок 1). Смотрите материалы и оборудование Стол для полного перечня материалов. Для исследования надежности повторных испытаний отдельных предметов мыповторно протестированы двумя экспериментаторами в течение одного дня.

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.