Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

En protokoll av manuelle tester for å måle Sensation og smerte hos mennesker

Published: December 19, 2016 doi: 10.3791/54130

Abstract

Tallrike kvalitative og kvantitative teknikker kan brukes til å teste sensoriske nerver og smerte i både forskning og kliniske miljøer. Den aktuelle studien viser en kvantitativ sensorisk testing protokollen ved hjelp av teknikker for å måle taktil følelse og smerte terskelen for trykk og varme ved hjelp av bærbart og lett tilgjengelig utstyr. Disse teknikkene og utstyret er ideelt for nye laboratorier og klinikker der kostnaden er et problem eller en begrensende faktor. Vi viser måleteknikk for følgende: kutan mekanisk følsomhet på armer og ben (von-Frey filamenter), utstråling og kontaktvarme følsomhet (med både terskel og kvalitative vurderinger ved hjelp av Visual Analog Scale (VAS)), og mekanisk trykk følsomhet ( algometer, med både terskel og VAS). Teknikker og utstyr som er beskrevet og vist her kan enkelt kjøpes, lagres og transporteres av de fleste klinikker og forskningslaboratorier rundt om i verden. En limitatipå denne tilnærmingen er en mangel på automatisering eller datastyring. Dermed kan disse prosessene være mer arbeidskrevende i form av opplæring og dataregistrering enn mer avansert utstyr. Vi tilveiebringe et sett av pålitelighets data for den påviste teknikker. Fra vår beskrivelse, bør et nytt laboratorium kunne sette opp og kjøre disse testene og til å utvikle sine egne interne pålitelighetsdata.

Introduction

Kroniske smertetilstander er et verdensomspennende klinisk problem. Mer enn 1,5 milliarder mennesker verden over lider av kronisk smerte, og ca 5% av verdens befolkning lider av nevropatisk smerte, med forekomst øker med alderen 1. I Amerika, er det anslått at smertene påvirker flere mennesker enn diabetes, hjertesykdom og kreft, kombinert to. Mens bevisstheten om dette problemet er økende, behandlinger er ikke alltid vellykket, kan være dyrt, og kan ha alvorlige bivirkninger, inkludert avhengighet. Forskning på behandlinger er pågående, men som smerte varierer mellom individer, kan smerte måling for forskning eller diagnose være problematisk. Spesielt avhengigheten av kvalitative metoder, som den visuelle analoge skala (VAS), for å bestemme behandlingseffekten har vært problematisk på grunn av den subjektive og personlig karakter av smerte 3. Etter hvert som flere forskningslaboratorier og mindre klinikker rundt om i verden svar spørssjoner om og behandle smerte, tiltak som er nøyaktig, konsekvent, bærbar, kvantitativ, og rimelig er svært etterspurt.

En viktig forskjell i smerte målingen er akutt versus kroniske smerter. Akutte smerter er en normal reaksjon på skade, infeksjon eller annen skadelige stimuli. Akutte smerter vanligvis løser med behandling og tid, og smertene plasseringen er vanligvis stedsspesifikke. Kronisk smerte, men kan være relatert til en første anfall av akutt smerte, eller det kan være idiopatisk. Kroniske smerter kan være knyttet til stedet av skader, men det er ofte utbredt i hele kroppen 4. Kroniske smerter kan vare i uker, måneder og kanskje år, forårsaker betydelige fysiske, psykologiske og økonomiske byrder på pasienter og deres familier, arbeidsgivere og samfunn. Evnen til å identifisere og kvantifisere smerte er avgjørende for korrekt diagnose, vurdering av pågående behandling, og utvikling av nye smertestillende behandlinger. Kvantitativ og kvalitativ sensorisk testing er thoss kritisk for diagnose og behandling.

Flere metoder kan brukes til å undersøke perifer følelse og smerte: nerveledningshastighet (NCV), somatosensoriske fremkalt respons (SEP), hud biopsier og kvantitativ sensorisk testing (QST). Klinikere også rutinemessig bruker natt nevrologiske sensorisk testing, men denne testingen er ikke kalibrert og bruker ikke et standardisert sett med instruksjoner 5. Eksamener av NCV og september kan være informative, men sammenlignet med QST, de krever høyt spesialisert utstyr, vanligvis bare undersøke store nervefibre, bare måle tap av funksjon, og ikke teste hele somatosensoriske system 6,7. Skin biopsi brukes til å vurdere nerve fiber tetthet, men sammenlignet med QST, de er invasiv og krever vev behandling og mikros tid, noe som kan ta flere dager å oppnå åtte. Videre biopsi undersøker bare et lite, spesifikt område av somatosensory system og tester ikke nervefunksjon. QST målinger overvinne de fleste av begrensningene i andre testmetoder. Nylig har standardiserte normative data for QSTs blitt gjort tilgjengelig, som videre legge til deres nytte for å vurdere smerte og nevrale sensasjon 9-11. Vi fokuserer derfor gjeldende protokollen på QST tiltak for kroniske smerter.

Ny teknologi har gjort vurdering av smerte og fysisk følelse (f.eks trykk og varme) presis og pålitelig innen velutstyrte laboratorier som har etablert interne protokoller 12. Mange av disse teknologiene er imidlertid ikke lett bærbar og er kostnads ​​uoverkommelige for nye eller små forskningslaboratorier og medisinske klinikker. I tillegg er protokoller for teknologi bruk ikke standardisert på tvers av laboratorier 13, noe som kan påvirke påliteligheten. Derfor er målet med dette manuskriptet er å demonstrere effektiv og pålitelig smerte og sensoriske tiltak som kan gjennomføres med utstyr som er tilgjengelig imest klinikker eller forskningslaboratorier. Begrunnelsen for utviklingen av den aktuelle protokoll er at mens mange mennesker lider av kroniske smertetilstander, og nøyaktig vurdering av smerte er nødvendig for diagnose og behandling, det er ingen publiserte protokoller med visuell demonstrasjon av analyser.

Et eksempel på en nesten helautomatisk enhet for testing akutte smerter er Neuro Sensory Analyzer, som sikkert kan vurdere termisk smerte sensasjon, som demonstrert av Angst et al. etter en kutan brenne i mennesker 14. Enheten er modulbasert, og ytterligere sensoriske testing enheter kan legges til. I sin studie, Angst et al. også demonstrere press sensorisk testing med bruk av krydres Trykk prober, som ble tilpasset bygget. Selv om disse probene bør tilby mer konsistente resultater, få laboratorier eller klinikker har dem.

Den nåværende protokoll demonstrerer QST tiltak for kronisk smerte: von Frey filamenter for kutan sensorisk testing, en strålende ( "Hargreaves" -metoden) og kontaktvarme teknikk, og trykk algometry for dype vev smerte. Disse QST målingene er ikke unik. Nei, de er de mest vanlige og allment aksepterte målinger for menneskelig sensorisk testing i medisinske klinikker, sykehus og forskningslaboratorier 13,15,16. Mekanisk og termisk stimulering blir brukt til å undersøke kutan og dyp følelse. Disse tiltakene dessuten omfatte en evaluering av både små og store fiber følsomhet for normal følelse og smerte. For å vurdere dype vev smerte (muskel), blir press algometry brukt, noe som er den mest hyppig anvendt teknikk for kvantifisering av smerte i mykt vev, for eksempel muskler 17,18. Både A-delta og C fibre megle smerter forårsaket av press stimulering 19. Stimulering av både fiber er en fordel og en ulempe, ved at den undersøker flere veier, noe som gjør det til en god samlet mål, men det er enLSO mindre spesifikk. For å undersøke berøringsfølsomhet, er mekanisk stimulering av huden med von Frey filamenter brukt fordi de er en av de mest brukte sensoriske enheter i smerte og medisinske nevrale klinikker. Von Frey filamenter stimulere A-beta fibre, 20 men er ikke spesifikk som både lavterskel mechanoreceptors og nociseptorer kan aktiveres 21. Bruken av disse trådene har blitt kritisert, hovedsakelig på grunn av potensiell variasjon av søknadsprosessen (grad av filament innrykk eller utilsiktet bevegelse av hånden) og bekymring for at de mekaniske filament egenskaper kan endres over tid 22,23. Denne protokollen løser disse problemene ved å gi detaljerte instruksjoner med et manus og kalibrering av filamenter.

For termisk smerte, er strålevarme bruke "Hargreaves" -metoden (synlig lys og ramping temperatur) og en varmeblokk for å undersøke kontaktvarme brukes. Kontakt og strålevarme aktivere varmereseptorer annerledes og kan også forvirre hverandre. Det har vist seg at dynamisk kontakt kan hemme termisk nocicepsjon 24. Dette er i likhet med begrepet termisk henvisning, i hvilken kontakten bidrar til normal temperatur oppfatning 25-27. Derfor er en måling av termisk følelse og to mål av termisk smerte inkludert. Først blir strålingsvarme anvendes for å bestemme terskelen for temperaturendringen deteksjon (som starter fra værelsestemperatur). For det andre er strålings varmekilde brukes for å bestemme terskelen for varme smerte. Påvisning av varm termisk endring (non-nociceptive) er mediert delvis av transient receptor potensielle (TRP) kanaler på C fibre, mens varmen smerte formidles av TRPV1 / V2 og andre høyere terskel kanaler på C og A-delta fibre 28 -30. På terskelen besluttsomhet, aktiverer rask hud oppvarming første A-delta fibre, som tilsvarer den "første smerte", etterfulgt av en C fiber-mediert "andre smerte," descriseng som "bankende, brennende, eller hevelse" 31. Oppvarming gir en fortrinnsrett aktivering av C fibre og er den beste vurderingen av andre smerte 32. I kontaktvarme analysen blir en konstant temperatur nociceptive anvendt for å bestemme den kvalitative intensitet og affektive aspekter av smerte.

En annen variabel vurderes i utviklingen av den QST protokollen er anatomisk plassering. For akutt eller stedsspesifikke smerte, er den anatomiske området av smerte vanligvis brukt til testing. Fordi protokollen ble utformet med kroniske smertetilstander i tankene, tar vi en mer global tilnærming. Protokollen vurderer følelse på underarmen og ben i stedet for hånd, da det har vist seg at varmesmerteterskler er betydelig høyere på den side enn på underarmen 33 og det termiske nocicepsjon kan oppfattes på den side, selv om mindre hyppig og mindre intenst enn på underarmen 24. Mens protokollen er designet for majority av kroniske smertetilstander, advarer vi brukere som noen kroniske smertetilstander påvirker spesifikke anatomiske regioner, og dette bør tas i betraktning når du endrer protokollen for en bestemt pasientgruppe.

Selv om disse QST tiltakene er de mest brukte og er akseptert som noen av de mest pålitelige, de er billig og så vanlig at de fleste klinikker og forskningslaboratorier kanskje allerede har tilgang til dem, har råd til dem, og kan transportere dem. Dette QST protokollen er nyttig til noe laboratorium eller klinikk hvor tiltak er nødvendig for mennesker med kroniske smerter. Til dags dato er det i dag ingen publiserte visuelle rapporter som viser en protokoll for bruk og pålitelighet av disse tiltakene. Basert på denne protokollen demonstrasjon og tips om hvordan du forbedrer pålitelighet, kan et laboratorium eller klinikk lett undersøke sin egen test-retest reliabilitet. Fordi mange klinikker må utnytte flere teknikere for å måle alle pasienter, inter-rotteer pålitelighetsdata vil være nyttige i å velge en protokoll. Vi har et lite sett med data som tyder på at protokollen har god pålitelighet, men hver klinikk og laboratorium på det sterkeste å bruke dette som et eksempel, som hver klinikk og hver pasientpopulasjonen med kroniske smerter er unik.

Merknader om skaderisiko for sensorisk og smerte testing:

Fare for personskader knyttet til kutan mekanisk testing er ekstremt sjelden og usannsynlig. Mekanisk testing er trygg og utbredt. Risiko for den enkelte er minimal fordi 1) dette er ikke en smertefull eller skadelige stimuli; 2) fag er instruert om at de kan stoppe enhver prosedyre når som helst, uten negative konsekvenser; og 3) nivået av følelse oppleves av individer er godt under deres toleransenivå, og terskel for smerte.

Fare for personskader knyttet til termisk smerte testing er minimal. Termisk testing er trygg og utbredt. Mens termisk testing gjør produce smerte, risiko for den enkelte er minimal fordi 1) smerten er forbigående og vanligvis avtar umiddelbart etter inngrepet; 2) fag er instruert om at de kan stoppe enhver prosedyre når som helst, uten negative konsekvenser; og 3) nivået av smerte som oppleves av individer er under deres toleransenivå. Med Hargreaves termisk stimulering, det er en meget liten risiko for å motta et brannsår, men dette blir minimalisert ved følgende: 1) den positive låsing av stimuleringsparametre over 50 ° C; 2) den innebygde stengesystemet i det stimulator som hindrer levering av forlenget eller høy-intensitet stimuli (20 sec); og 3) den elektroniske termometer som måler temperaturen på glassoverflaten før og under hver bruk (se nedenfor i instrumentet avsnitt). Smerteterskelen forsøkene vil fortsette bare hvis temperatur detekteres ved 20 sek cutoff er ≤50 ° C.

Fare for personskader i forbindelse med trykksmerter testing er minimal. Presat testing er trygg og utbredt. Mens trykktesting produserer smerte, risiko for den enkelte er minimal fordi 1) smerten er forbigående og vanligvis avtar umiddelbart etter inngrepet; 2) fag er instruert om at de kan stoppe enhver prosedyre når som helst, uten negative konsekvenser; 3) nivået av smerte som oppleves av individer er under deres toleransenivå; og 4) smerten som påføres er aldri mer enn at motivets smerteterskel, som er godt under noe press som kan føre til skader. En sjelden bivirkning av trykktesting er blåmerker på stimulus nettstedet. I denne situasjonen bør et emne ikke testes på nytt på kvestet nettstedet. Sjansen for blåmerker kan minimeres ved studium utelukkelse av personer som lett får blåmerker eller tar blodfortynnende.

I løpet av måleperioden, er deltakerne gitt en fullstendig beskrivelse av alle sanse og smerte tiltak som vil bli brukt. Med innledende samtykke, alle deltakerne er allogifte å oppleve alle sensoriske og smerte tiltak før fullt påmelding. Alle sensoriske og smerte analyser er basert på veletablerte analyser som brukes i både friske mennesker deltakerne og i kroniske smertepasienter 34. Alle analyser involverer enten ufarlige (ikke-smertefulle stimuli) eller akutte skadelige stimuli (smertefulle stimuli) som ikke skader vevet. Tiden mellom ulike testene er> 5 min, slik at motivet for å hvile og for å redusere potensialet for sensorisk tretthet eller allergi. Den sekvensielle rekkefølgen av tester er den samme i løpet av hver testøkt. Spesifikke områder av testing er begrenset til T1 dermatome på venstre og høyre underarmer og L3 / S2 dermatome på venstre og høyre kalver. Alle områder for testing er merket med en markør, og enkelte steder er spredt ut for å unngå overlapping mottakelig feltet aktivering (figur 1). Se Materialer og utstyr tabell for materialliste full. For retest reliabilitetsstudier, enkeltfag vire testet av to forskere på en enkelt dag.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle tester med mennesker, skal være godkjent av Institutional Review Board ved den enkelte institusjon. All testing er beskrevet for den aktuelle studien ble godkjent av Duquesne University Institutional Review Board for menneskelige subjekt forskning. Opplæring for og beskrivelser av hvert tiltak er som følger:

1. Kutan Mekanisk følsomhet analysen 13

MERK: Registrerte deltakere blir bedt om å sitte i en stol, med støtte for ekstremitet som skal testes. Analysen omfatter å bestemme sensitivitetsterskelen til ufarlige kutan stimulering. Stimulering er utstyrt med standard sensorisk evaluator von Frey filamenter (se utstyr avsnitt). Disse små nylonfilamenter hver gjelde en enkelt kraft (som varierer fra 0,078 mN (0,008 g) til 4,08 mN (1,0 g)).

  1. Før starten av den første eksperimentelle studien tillate deltakeren å føle og manipulere filamenter. Gi fibeklage til deltakeren og la dem bøyer det forsiktig mot huden på hendene.
  2. Under hvert forsøk, spør om å se bort fra deres underarmen eller kalv. Påfør filament til motivets underarm eller kalv inntil den buer, og spør om de føler filament.
  3. Fra og med den minste filament (0,078 mN, under sensorisk terskel for menneskelig deteksjon), gjennomføre fem studier på emnet underarm eller kalv for hver glødetråd.
    1. Med hver filament (f.eks 0,078 mN filament), gjelder filament fire ganger i de "positive" prøvelser.
    2. For den andre rettssaken, gjelder ikke glødetråden, men likevel spørre faget hvis de føler filament.
      MERK: Denne "negative" rettssaken vil bli tilfeldig satt sammen med de fire "positive" prøvelser og er designet for å teste for falske svar (dvs. mener faget de føler noe selv om ingen stimulans er brukt). Dette er nødvendig for sensorisk terskel testing, fordi tilfeldig støy i sensorisk system og / eller andre stimuli (for eksempel en lett bris) kan føre til en falsk respons.
  4. Hvis en gjenstand oppdager ≥3 av de positive prøvelser og 0 negative forsøk for en glødetråd, deretter registrere at filament som subjektets "mekanisk sensorisk terskel" på dataskjemaet.
  5. For en enkelt filament, hvis motivet oppdager <to av de virkelige studier og / eller> 0 av falske prøvelser, og deretter starte en ny runde med 5 forsøk med neste største filament til sensorisk terskel er nådd.
    MERK: Sensoriske terskler variere for menneske deltakere, men i erfaring, de vanligvis varierer fra 1.57-9.81 mN (data ikke vist). Denne styrken er nok til å føle lys ufarlige press. Typisk testing tid for hver kroppsdel ​​(underarm og kalv) er ca 5 min. Det er også mulig å måle nål-lignende smerter med disse filamenter, men dette medfører vanligvis ved hjelp av større diameter filamenter.

2. Strålevarme Følsomhet analysen 35

MERK: Registrerte deltakere blir bedt om å sitte i en stol, med støtte for ekstremitet som skal testes. Analysen innebærer å bestemme sensitivitetsterskelen for ikke-smertefull varmeendringer og for smertefull termisk stimulering. Stimulering er forsynt med en strålevarmeanordning 35. Denne enheten bruker en fokusert lysstråle å sakte varme opp et emne hud gjennom et stykke 0,64 mm tykk sikkerhetsglass (se nedenfor i instrument avsnitt).

  1. Før starten av treningen og eksperimentelle studier viser at enheten skal faget; tillate dem å føle stimulus med hånden sin.
  2. Spør om å hvile armen eller leggen på romtemperaturen glassplate, som skal være dekket med en gummi isolasjon ark med unntak av det lille vinduet for stimulus presentasjon.
    MERK: isolasjonsmatte gjør faget til å fokusere på stimulus presentasjon uten kjøle sensation forbundet med å plassere en kropp mot en romtemperatur objekt.
  3. Ved hjelp av et speil, plasserer lyskilden under et markert område på motivets underarm eller kalv (figur 1).
    MERK: Når beinet eller armen er hevet fra overflaten av glasset, stopper den termiske stimulus automatisk og tiden siden begynnelsen av rettssaken blir da registrert som "latency til å svare."
  4. Komplett to forsøk for hver test på hvert ben (ufarlige temperatur deteksjon og smerteterskel) i to forskjellige merkede områder for å unngå retesting på ett sted.
  5. For den ufarlige temperaturmåler rettssaken, spør om å heve sine ben eller arm eller trykke "stopp" når de føler temperaturendringen.
    1. Still inn enheten slik at den typiske uttak terskel inntreffer omtrent 10 sekunder inn i rettssaken, og slik at enheten slår seg av etter 20 sek. For å oppnå dette tilbaketrekking terskelen, sette device til rampen temperaturen slik at stimulus når 47 ° C i 10 sek.
      MERK: For ufarlige temperatur gjenkjenning prøvelser, den typiske temperaturen på glasset ved terskelen er 37 ° C (99 ° F). I smertegrensen rettssaken, er fagene beskjed om å heve sine ben eller arm eller trykke "stopp" når de føler stimulans overgangen fra «ufarlige varme eller varme" til "smertefull varme." Den typiske temperaturen på glasset ved terskelen er ~ 47 ° C (121 ° F). Den maksimale temperatur på prøve på 20 sek tid cutoff punkt er 50 ° C, som er godt under den kumulative temperatur som forårsaker vevsskade hos mennesker 36.
  6. Bruk konstant temperatur analysen 28 (varme blokk) for å vurdere både kvalitet og ubehageligheter av termisk smerte. Ved hjelp av varmeblokk, temperaturen til 45 ° C for stimulus.
    MERK: 45 ° C er et standard temperatur som er typisk minimal stimulere tillus nødvendig å føle termisk smerte og er kjent for å aktivere TRPV1 nociceptive reseptorer 29.
    1. Før trinn 2.7.2, forklare standard 0-10 VAS og viser et 10 cm linjen til faget. Informer emnet som på "kvalitet skala", "0" representerer "ingen smerte" og "10" representerer "den verste smerten tenkelige", og som på "ubehagelig skala", "0" representerer "ikke ubehagelig" og " 10 "representerer" den mest ubehagelige følelsen tenkelig "(figur 2).
    2. Påfør stimulus (3 cm x 5 cm varmeblokken) i 3 sekunder til det merkede, på venstre underarm eller kalv (som vist i figur 1 på området som er merket "T").
    3. Umiddelbart etter stimulans, spør om å evaluere kvaliteten og ubehageligheter av smerten ved hjelp av en standard 0-10 VAS.

3. trykkfølsomhet analysen 13,37

MERK: Registrerte deltakere blir bedt om å sitte i en stol, med støtte for ekstremitet som skal testes. Analysen omfatter å bestemme sensitivitetsterskelen for smertefullt trykk stimulering og deretter bestemme kvaliteten og ubehageligheter på det samme trykk i en separat studie. Stimulering er utstyrt med en standard klinisk trykk algometer (se nedenfor i instrumentseksjonen i Materialer og utstyr tabell). Denne anordning består av en 2 cm sonde forbundet med en trykkmåler.

  1. Før den første treningen og eksperimentell studie, at motivet for å bruke stimulus til seg selv under nøye oppsyn.
  2. For smertegrensen rettssaken, plasserer sonden på motivets underarm eller kalv og gjelder trykket gradvis.
    1. Komplett to forsøk hver til underarmen og leggen på to forskjellige steder (på hvert ben) for å unngå skade på et enkelt område.
    2. Under en rettssak, gjelder trykket gradvisInntil stimulanse overganger fra "ufarlige press" til "smertefullt press". Spør om å si "stopp" på dette punktet og fjerne stimulans fra motivets underarm eller kalv.
    3. Fjern algometer fra motivet. Enheten registrerer automatisk den største trykket. Spill dette som "trykksmerteterskel" for rettssaken.
  3. Informer tema som det konstante presset forsøkene er neste.
    1. Etter å bestemme trykket terskel for faget, bruke en ekstra prøve på motsatt lem for å fastslå motivets smerter forbundet med et smertefullt trykk stimulus (i en tredje teststed). Matche den eksakte stimulans til motivets smerteterskelen bestemmes under baseline studier (for eksempel hvis baseline studier for underarmen indikerte en trykkterskelen på 50 N, da faget vil bli bedt om å vurdere smerten av at stimulus).
    2. I denne studien spør the lagt for å evaluere kvaliteten og ubehageligheter av en trykk stimulans gitt i 3 sek.
    3. Bruk en standard 0-10 VAS. Informer emnet som på "kvalitet skala", "0" representerer "ingen smerte" og "10" representerer "den verste smerten tenkelige." På "ubehagelig skala", "0" representerer "ikke ubehagelig" og "10" representerer "den mest ubehagelig følelse tenkelig."
    4. I løpet av denne rettssaken, bruke en smertefull stimulans, og deretter spør om å evaluere at smerte (på to Vass beskrevet ovenfor).

4. Pålitelighet Study

MERK: For å undersøke påliteligheten av protokollen, gjennomførte vi en liten studie for å sammenligne rangeringer av fagene mellom en mann og en kvinne sensor.

  1. Rekruttere deltakere ved å legge ut flyers. Har de interesserte frivillige som oppfylte inklusjonskriteriene (Supplemental 1) delta i en ellerientation session der studien er beskrevet og testing teknikker demonstreres.
  2. Spør potensielle frivillige spørsmål og få dem lese og signere informert samtykke dokumenter godkjent av Universitetet IRB.
    MERK: De to sensorer for denne studien var laboranter (en mann og en kvinne) som ble opplært av studiesøkere som har erfaring fra klinikken og laboratoriet i smerte måling og styring og i nevrale sensasjon.
  3. Test alle fag med to forskjellige sensorer, med de to eksamener 30 min fra hverandre.
  4. For å vurdere inter-rater pålitelighet for denne studien, beregne intra korrelasjonskoeffisientene (modell 3,2) [ICC (3,2)] ved anvendelse av en to-veis blandet analyse av varians (ANOVA) med absolutte avtale for hver avhengige variabel (åtte total ) 38. En statistisk programvare kan brukes for alle statistiske analyser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Her beskriver vi gjennomføring av kostnadseffektive kvalitative og kvantitative analyser for å måle ufarlige følelse og smerte i menneskelige deltakere ved hjelp av VAS (figur 2). Den visuelle representasjonen er viktig, fordi nøyaktige og presise Resultatene av disse undersøkelsene er avhengig av en korrekt og enhetlig protokoll utførelse av teknikeren. I tillegg er det verdifullt å vite om flere teknikere som utfører teknikk som er beskrevet kan samle reproduserbare data. Mens det var ikke intensjonen med denne studien å fullføre en omfattende pålitelighetsanalyse (dvs. vi ikke utfører en statistisk korreksjon for multippel testing), resultatene viser målingen konsistens og gi et eksempel analyse av hva hvert laboratorium til nylig vedta denne teknikken kanskje utføre å kvantifisere pålitelighet. For å teste den inter-eksperimentator påliteligheten av analysene, to individuelle experimen meterne (en mann og en kvinne), testet seks fag. Alle fag fullførte studien uten bivirkninger. Fag ble testet ved de to forskere på en enkelt dag, med 30 minutter mellom testene. Rekkefølgen av eksperimentator testing (male først versus kvinnelige først) ble randomisert over seks fag. Fagene 'gjennomsnittsalder var 21,8 år (SD = 2,0) og gjennomsnittlig BMI var 23,5 (SD = 3,3); tre av de seks forsøkspersoner var kvinner. Som det fremgår av tabell 1 og figur 3, inter experimenter pålitelighet var sterk for mekanisk, termisk og trykktesting. Intra korrelasjon [ICC (3,2)] gjennomsnittlig tiltak for alle inter-inn eksperimentpålitelighetsdata var over 0,7. I tillegg inter experimenter pålitelighet [ICC (3,2)] gjennomsnittlig tiltak var statistisk signifikant, med unntak av den mekaniske sensitivitet test (p = 0,075).

g "/>
Figur 1: Illustrasjon av sensoriske testing nettsteder på venstre og høyre underarm og kalv. Nettsteder for individuell testing er merket med en standard kirurgisk markør. M = mekanisk; H = Hargreaves strålevarme; Pp = Trykk smerte; Pt = Trykksmerteterskel; T = konstant temperatur smerte. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: Illustrasjon av Visual Analog Scale (VAS). Dette representerer en standard 0-10 visuell analog skala (VAS) med en 10-cm linje. Denne skalaen brukes til å representere kvaliteten av smerte, hvor "0" representerer "ingen smerte" og "10" representerer "verste tenkelige smerte», og det ubehag av smerte, hvor "0" representerer "ikke unpleasant "og" 10 "representerer" den mest ubehagelig følelse tenkelig. " Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3: Evaluering av inter eksperimentator påliteligheten av sensorisk testing i menneskelige deltakere. Enkelte fag (n = 6) ble analysert med hensyn til (A) mekanisk følelse (p = 0,075), (B) konstant varme visuell analog skala (VAS) intensitet (p = 0,001), (C) konstant varme VAS ubehageligheter (p = 0,001 ), (D) strålevarme temperaturfølsomhet (p = 0,003), (E) strålevarme smerteterskel (p = 0,021), (F) trykkterskelen (p = 0,002), (G) konstant trykk VAS intensity (p = 0,001), og (H) konstant press VAS ubehageligheter (p = 0,001) på en enkelt dag (> 30 min mellom tester) av to separate forskere. P-verdiene representerer intra korrelasjonskoeffisient betydning. De stiplede linjene er linjer med best mulig passform. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tabell 1
Tabell 1: intra korrelasjonskoeffisienter [ICC (3,2)] for de syv smerte og følsomhet tiltak. Enkelte fag (n = 6) ble analysert ved to etterforskere (en mann og en kvinne). Alle testene ble utført på samme dag (30 min fra hverandre). ICC (3,2) og tilsvarende P-verdier er gitt for hvert tiltak. Vennligst CLIck her for å se en større versjon av denne tabellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi har vist kostnadseffektive og enkle kvalitative og kvantitative sensoriske tester som kan brukes til å vurdere mekanisk følelse, termisk følelse og smerte, og trykket smerte hos mennesker. Verdien av disse analysene er deres enkel implementering og lav mengde nødvendig opplæring tid. Hver eksperimentator fikk en minimal mengde trening (en prøve observasjon og en rettssak implementering). Dermed kan flere teknikere bli opplært i en dag. Resultatene tyder på sterk inter-eksperimentator og innen-faget pålitelighet. Avhengig av antall tester som hver lab bruker, er statistisk korreksjon for multippel ICC testing tilrådelig.

Et mål på inter experimenter pålitelighet, mekanisk følsomhet, nådde ikke statistisk signifikans (ICC = 0,76, p = 0,08). Vi reexamined datainnsamlingsprosedyre laboratorie notater for to av fagene og fant ingen avvik i datainnsamlingen. Selv om det er sannsynligat et større utvalg ville ha nådd statistisk signifikans, tror vi at dette er verdt å merke seg av tre grunner. Først smerte, en subjektiv opplevelse, er vanskelig å måle, og arbeidet med å standardisere testing kan ikke understrekes nok. For det andre, bør muligheten for et kjønn skjevhet i smerte testing vurderes når gjennomføre disse tiltakene. Til slutt er det en mulighet for en proporsjonal skjevhet, ved at det ved enden av spekteret betraktes som "høy følsomhet," testene kan bli mindre pålitelige. En mer omfattende undersøkelse må være gjennomført for å riktig fastslå om denne skjevhet eksisterer.

Kritiske trinn i å sikre konsistens leser fra et manus når forklare tester til en deltaker; kontroll av kraften som utøves av monofilamenter; og gjør innsats for å sikre at at intensitet, hyppighet, varighet og lokalisering av de eksperimentelle stimuli involvert er nøyaktig kontrollert. I tillegg kan romtemperatur være en faktormens måling sensasjon, så romtemperaturen bør kontrolleres og registreres. For disse resultater, selv om det er umulig med denne designen til virkelig disambiguate innenfor-emne og intra-experimenter pålitelighet, det faktum at et emne viser konsekvent terskler tyder på at disse analysene er stabil nok for bruk i kliniske og forskningsforsøk. Videre er dette meget viktig fordi den viser en mangel på retesting sensibilisering eller følsomhet tretthet.

Viktigst for store klinikker, disse dataene viser at flere utdannede forskere kan sikkert gjennomføre disse testene, og at kjønnsforskjeller mellom forskere og individer eller pasienter er usannsynlig å påvirke resultatene. Protokollen er dermed i stor grad gjelder for klinikker eller forskningslaboratorier hvor arbeidstaker turn-over og opplæring av nye teknikere oppstår, da dette antas ikke å påvirke resultatene av QST analyser.

En viktig Limitering av denne studien er dens utvalg av friske frivillige. Det er mange kroniske smertesyndromer, og hver pasientgruppen er unik. Snarere enn å begrense vår studie til én type eller klassifisering av kroniske smerter, bestemte vi oss for å teste friske frivillige som en generell modell. Hver klinikk eller laboratorium er bedt om å gjennomføre sin egen intern analyse for en bestemt pasientgruppe.

Den samlede betydningen av protokollen er at disse analysene er rimelig og enkel å ta med i typiske sensoriske testprotokoller (forskning eller klinisk); de er også pålitelig, også på tvers av sensorer. Den eneste virkelige begrensningen er behovet for litt trening og for manuell registrering av alle data. Vi fant ikke feilsøking eller modifikasjoner å være nødvendig, så lenge riktig utstyr er tilgjengelig.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Forfatterne erkjenner følgende finansieringskilder: den Duquesne University Faculty Development Fund bevilgninger til Kimberly Szucs, PhD og Alex Kranjec, PhD og til Benedict Kolber, PhD og Matthew Kostek, PhD. Vi erkjenner også Rachel Sweetnich for eksperimentell støtte og finansiering fra Duquesne University Pain Undergraduate Forskning Experience program tildelt Sweetnich (mentorer: Szucs 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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Analysts, G. I. Pain Management - A Global Strategic Business Report. Global Industry Analysts. , 727 (2012).
  2. AAPM Facts and Figures on Pain. Medicine, A. .A. .o.P. , (2015).
  3. Loeser, J. D., Treede, R. D. The Kyoto protocol of IASP Basic Pain Terminology. Pain. 137 (3), 473-477 (2008).
  4. Clauw, D. J. Fibromyalgia: a clinical review. JAMA. 311 (15), 1547-1555 (2014).
  5. Haanpaa, M., et al. NeuPSIG guidelines on neuropathic pain assessment. Pain. 152 (1), 14-27 (2011).
  6. Cruccu, G., et al. Recommendations for the clinical use of somatosensory-evoked potentials. Clin Neurophysiol. 119 (8), 1705-1719 (2008).
  7. Backonja, M. M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
  8. Mainka, T., Maier, C., Enax-Krumova, E. K. Neuropathic pain assessment: update on laboratory diagnostic tools. Curr Opin Anaesthesiol. 28 (5), 537-545 (2015).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. Eur J Pain. 10 (1), 77-88 (2006).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Tena, B., et al. Reproducibility of Electronic Von Frey and Von Frey monofilaments testing. Clin J Pain. 28 (4), 318-323 (2012).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Woolf, C. J., Max, M. B. Mechanism-based pain diagnosis: issues for analgesic drug development. Anesthesiology. 95 (1), 241-249 (2001).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Green, B. G. Temperature perception on the hand during static versus dynamic contact with a surface. Atten Percept Psychophys. 71 (5), 1185-1196 (2009).
  25. Green, B. G. Referred thermal sensations: warmth versus cold. Sens Processes. 2 (3), 220-230 (1978).
  26. 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).
  27. Stevens, J. C., Green, B. G., Krimsley, A. S. Punctate pressure sensitivity: effects of skin temperature. Sens Processes. 1 (3), 238-243 (1977).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Handwerker, H. O., Kobal, G. Psychophysiology of experimentally induced pain. Physiol Rev. 73 (3), 639-671 (1993).
  33. Taylor, D. J., McGillis, S. L., Greenspan, J. D. Body site variation of heat pain sensitivity. Somatosens Mot Res. 10 (4), 455-465 (1993).
  34. 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).
  35. 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).
  36. Yarmolenko, P. S., et al. Thresholds for thermal damage to normal tissues: an update. Int J Hyperthermia. 27 (4), 320-343 (2011).
  37. 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).
  38. Portney, L. G., Watkins, M. P. Foundations of Clinical Research: Applications to Practice. , Prentice Hall. (2009).

Tags

Behavior human nerve smerte følelse kostnadseffektiv sensoriske kvantitativ sensorisk testing
En protokoll av manuelle tester for å måle Sensation og smerte hos mennesker
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kostek, M., Polaski, A., Kolber, B., More

Kostek, M., Polaski, A., Kolber, B., Ramsey, A., Kranjec, A., Szucs, K. A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54130, doi:10.3791/54130 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter