The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.
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.
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.
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-fors…
The authors have nothing to disclose.
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).
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 clincial settings. Our set of 8 filaments covers a range of sensitivites. 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. |
0.64cm 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 4X6mm 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 envrionmental 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 2x3cm. |