Abstract
Ett flertal kvalitativa och kvantitativa metoder kan användas för att testa sensoriska nerver och smärta vid både forskning och kliniska miljöer. Den aktuella studien visar en kvantitativ sensorisk testning protokollet använder tekniker för att mäta känsloupplevelse och smärttröskel för tryck och värme med hjälp av portabel och lätt nås utrustning. Dessa tekniker och utrustning är idealiska för nya laboratorier och kliniker där kostnaden är ett problem eller en begränsande faktor. Vi visar mättekniker för följande: kutan mekanisk känslighet på armar och ben (von-Frey filament), strålande och kontaktvärmekänslighet (med både tröskel och kvalitativa bedömningar med hjälp av visuell analog skala (VAS)), och mekaniskt tryck känslighet ( Algometern, med både tröskel och VAS). De tekniker och utrustning som beskrivs och demonstreras här kan lätt köpas, lagras och transporteras av de flesta kliniker och forskningslaboratorier runt om i världen. En limitatipå med detta tillvägagångssätt är en brist på automatisering eller datorstyrning. Således kan dessa processer vara mer arbetskrävande när det gäller utbildning av personal och datainsamling än mer sofistikerad utrustning. Vi tillhandahåller en uppsättning av tillförlitlighetsdata för de påvisade tekniker. Från vår beskrivning, bör ett nytt laboratorium kunna ställa upp och köra dessa tester och att utveckla sina egna interna tillförlitlighet.
Introduction
Kroniska smärttillstånd är ett globalt kliniskt problem. Mer än 1,5 miljarder människor i världen lider av kronisk smärta, och cirka 5% av världens befolkning lider av neuropatisk smärta, med incidens ökar med åldern 1. I Amerika, uppskattas det att smärta drabbar fler människor än diabetes, hjärtsjukdomar och cancer, kombinerat två. Även medvetenhet om detta problem ökar, behandlingar är inte alltid lyckas, kan vara dyrt, och kan ha allvarliga biverkningar, inklusive missbruk. Forskning om behandling pågår, men smärta varierar kraftigt mellan individer, kan smärtskattning för forskning eller diagnos vara problematisk. I synnerhet beroendet av kvalitativa metoder, såsom visuell analog skala (VAS), har för att bestämma behandlingseffekt varit problematisk på grund av den subjektiva och personliga karaktär av smärta tre. När fler forskningslaboratorier och mindre kliniker runt om i världen svar questioner om och behandla smärta, åtgärder som är korrekt, konsekvent, bärbara, kvantitativ, och prisvärd är mycket efterfrågade.
En viktig skillnad i smärtskattning är akut kontra kronisk smärta. Akut smärta är en normal reaktion på skada, infektion eller annan skadlig stimulus. Akut smärta löser normalt med behandling och tid, och smärtan platsen är vanligtvis platsspecifik. Kronisk smärta, dock kan relateras till en initial bout av akut smärta, eller det kan vara idiopatisk. Kronisk smärta kan hänföra sig till platsen för skadan, men det är ofta utbredd i hela kroppen 4. Kronisk smärta kan pågå i veckor, månader och till och med år, orsakar betydande fysiska, psykologiska och monetära bördor på patienter och deras familjer, arbetsgivare, och samhällen. Förmågan att identifiera och kvantifiera smärta är avgörande för korrekt diagnos, utvärdering av pågående behandling, och utveckling av nya smärtstillande behandlingar. Kvantitativ och kvalitativ sensorisk testning är thoss kritiskt för diagnos och behandling.
Flera metoder kan användas för att undersöka perifera känsla och smärta: nervledningshastighet (NCV), framkallade somatosensoriska potentialer (SEP), hudbiopsier och kvantitativ sensorisk testning (QST). Läkare också rutinmässigt använda säng neurologisk sensorisk testning, men detta test är inte kalibrerad och inte använder en standardiserad uppsättning instruktioner 5. Prov om NCV och september kan vara informativ, men jämfört med QST, kräver de högspecialiserade utrustning, vanligtvis endast undersöka stora nervfibrer, endast mäta förlust av funktion, och inte testa hela känsel 6,7. Hudbiopsier används för att bedöma nervfibertäthet, men jämfört med QST, de är invasiva och kräver vävnadsbehandling och mikroskopi tid, vilket kan ta flera dagar att utföra åtta. Dessutom biopsin undersöker bara en liten, specifik del av känsel och testar inte nervfunktion. QST mätningar övervinna de flesta av de begränsningar av andra testmetoder. Nyligen har standardiserade normativa data för QSTs gjorts tillgängliga, vilket ytterligare lägga till sina verktyg för att bedöma smärta och nerv sensation 9-11. Vi fokuserar därför det nuvarande protokollet om QST åtgärder för kronisk smärta.
Ny teknik har gjort bedömningen av smärta och fysisk känsla (t.ex. tryck och värme) exakta och tillförlitliga inom välutrustade laboratorier som har fastställda interna protokoll 12. Många av dessa tekniker är emellertid inte lätt bärbar och är kostnadseffektiva oöverkomliga för nya eller små forskningslaboratorier och vårdinrättningar. Dessutom är protokoll för teknikanvändning inte är standardiserade över laboratorier 13, som kan påverka tillförlitligheten. Därför är målet med detta manuskript för att demonstrera en effektiv och tillförlitlig smärta och sensoriska åtgärder som kan utföras med utrustning som är tillgänglig imest kliniker eller forskningslaboratorier. Den logiska grunden för utvecklingen av det nuvarande protokollet är att medan många människor lider av kroniska smärttillstånd, och korrekt bedömning av smärta behövs för diagnos och behandling, det finns inga publicerade protokoll med visuella demonstrationer av analyser.
Ett exempel på en nästan helt automatiserad anordning för testning akut smärta är den Neuro Sensory Analyzer, som tillförlitligt kan bedöma termisk smärta känsla, vilket framgår av Angst et al. efter en kutan brännskada i humanpatienter 14. Enheten är modulärt, och ytterligare sensoriska testanordningar kan läggas till. I deras studie Angst et al. också visa trycket sensorisk testning med användning av inrutat Tryck Probes, som var anpassad byggt. Även om dessa prober bör erbjuda mer konsekventa resultat, några laboratorier eller kliniker har dem.
Det nuvarande protokollet visar QST åtgärder för kronisk smärta: von Frey trådar för kutan sensorisk testning, en strålande ( "Hargreaves" -metoden) och kontaktvärmeteknik och tryck algometry för djup vävnad smärta. Dessa QST mätningar är inte unika. Snarare är de vanligaste och allmänt vedertagna mått för mänsklig sensorisk testning i medicinska kliniker, sjukhus och forskningslaboratorier 13,15,16. Mekanisk och termisk stimulering används för att undersöka kutan och djup sensation. Dessa åtgärder dessutom inbegripa en utvärdering av både små och stora fiber känslighet för normal känsla och smärta. Att bedöma djup vävnad smärta (muskel), är tryck algometry används, som är den mest tillämpade ofta teknik för kvantifiering av smärta i mjuk vävnad såsom muskler 17,18. Både A-delta och C-fibrer förmedlar smärta inducerad av tryckstimulering 19. Stimulering av båda fibrerna är en fördel och en nackdel i att den undersöker flera vägar, vilket gör det en bra övergripande mått, men det är enLSO mindre specifik. För att undersöka anslagskänslighet är mekanisk stimulering av huden med von Frey filament används eftersom de är en av de vanligaste sensoriska enheter i smärta och medicinska neurala kliniker. Von Frey filament stimulerar A-beta fibrer, 20 men är inte specifik som både låga tröskel mekanoreceptorer och nociceptorer kan aktiveras 21. Användningen av dessa trådar har kritiserats, främst på grund av potentiella variationer i ansökningsförfarandet (grad av filament indrag eller oavsiktlig förflyttning av handen) och oro över att de mekaniska glöd egenskaper kan förändras över tiden 22,23. Detta protokoll behandlar dessa frågor genom att ge detaljerade instruktioner med ett manus och kalibrering av trådar.
För termisk smärta, är strålningsvärme med hjälp av "Hargreaves" -metoden (synligt ljus och ramp temperatur) och ett värmeblock för att undersöka kontaktvärme används. Kontakt och strålningsvärme aktivera termiskreceptorer på olika sätt och kan till och med blanda ihop varandra. Det har visat sig att dynamisk kontakt kan hämma termisk nociception 24. Detta liknar konceptet termisk remiss, där kontakt bidrar till normal temperatur uppfattning 25-27. Därför är ett mått på termisk känsla och två mått på termisk smärta ingår. För det första är strålningsvärme används för att bestämma tröskelvärdet för temperaturförändringen detektering (med början från rumstemperatur). För det andra är strålningsvärmekälla används för att bestämma tröskelvärdet för värme smärta. Detektering av varma termisk förändring (icke-nociceptiv) förmedlas delvis av transient receptor potential (TRP) kanaler på C-fibrer, medan värme smärta förmedlas av TRPV1 / V2 och andra högre tröskel kanaler på C och A-delta fibrer 28 -30. Vid tröskeln beslutsamhet, aktiverar snabb hud uppvärmning först en-deltafibrer, som motsvarar den "första smärta", följt av en C fiber-medierad "andra smärta" descrisäng som "bultande, brännande eller svullnad" 31. Uppvärmning ger en förmånlig aktivering av C-fibrer och är den bästa utvärderingen av andra smärta 32. I kontaktvärme analysen sätts en konstant nociceptiv temperatur tillämpas för att bestämma den kvalitativa intensitet och affektiva aspekter av smärta.
En annan variabel beaktas vid utvecklingen av QST-protokollet är anatomisk position. För akut eller platsspecifik smärta, är den anatomiska platsen för smärta som typiskt används för testning. Eftersom protokollet har utformats med kroniska smärttillstånd i åtanke, tar vi en mer global strategi. Protokollet bedömer sensation på underarmen och ben i stället för handen, eftersom det har visat sig att värmesmärttröskeln är betydligt högre på handen än på underarmen 33 och att termisk nociception kan uppfattas på sidan, även om mindre ofta och mindre intensivt än på underarmen 24. Medan protokollet var avsedd för den majority av kroniska smärttillstånd, vi varna användare att vissa kroniska smärttillstånd påverkar specifika anatomiska regioner, och detta bör beaktas vid modifiering av protokollet för en specifik patientpopulation.
Även om dessa QST åtgärder är den vanligaste och accepteras som en del av de mest tillförlitliga, de är billiga och vanligt nog att de flesta kliniker och forskningslaboratorier redan kan ha tillgång till dem, har råd med dem, och kan transportera dem. Denna QST protokoll är användbar för alla laboratorier eller klinik där det behövs åtgärder för människor med kronisk smärta. Hittills finns det för närvarande inga publicerade visuella rapporter som visar ett protokoll för användning och tillförlitlighet av dessa åtgärder. Baserat på detta protokoll demonstration och tips för att förbättra tillförlitligheten, kan ett laboratorium eller klinik enkelt pröva sin egen test-retest tillförlitlighet. Eftersom många kliniker kommer att behöva använda flera tekniker för att mäta alla patienter, inter-råttaER tillförlitlighetsdata skulle vara användbart i att välja ett protokoll. Vi inkluderar en liten uppsättning av uppgifter som tyder på att protokollet har god tillförlitlighet, men varje klinik och laboratorium rekommenderas starkt att använda detta som ett exempel, eftersom varje klinik och varje patientpopulation med kronisk smärta är unik.
Anmärkningar om skada risk för sensorisk och smärta test:
Risk för skador i samband med kutan mekanisk provning är extremt sällsynt och osannolikt. Mekanisk provning är säker och används flitigt. Riskerna för den enskilde är minimala eftersom 1) det inte är en smärtsam eller skadlig stimulus; 2) ämnen instrueras att de kan stoppa processen när som helst, utan några negativa konsekvenser; och 3) nivån på känslan upplevs av försökspersoner är långt under deras toleransnivå och tröskel för smärta.
Risk för skador i samband med termisk smärta testning är minimal. Termisk testning är säker och används flitigt. Medan termisk testning gör produce smärta, risker för den enskilde är minimala eftersom 1) smärtan är övergående och i allmänhet avtar omedelbart efter ingreppet, 2) ämnen instrueras att de kan stoppa processen när som helst, utan några negativa konsekvenser; och 3) den smärtnivån upplevs av ämnen ligger under deras toleransnivå. Med Hargreaves värmestimulering, det finns en mycket liten risk att få en brännskada, men detta minimeras med följande: 1) positiva lockout stimulansparametrar över 50 ° C; 2) det inbyggda stopp-system i stimulatorn som hindrar leveransen av långvarig eller högintensiva stimuli (20 sek); och 3) den elektroniska termometer som mäter temperaturen vid glasytan före och under varje användning (se nedan under avsnittet instrument). Smärttröskel försök kommer att gå vidare endast om temperaturen detekteras vid 20 sek cutoff är ≤50 ° C.
Risk för skador i samband med tryck smärta testning är minimal. Pressäker testning är säker och används flitigt. Medan trycktestning inte producera smärta, risker för den enskilde är minimala eftersom 1) smärtan är övergående och i allmänhet avtar omedelbart efter ingreppet, 2) ämnen instrueras att de kan stoppa processen när som helst, utan några negativa konsekvenser; 3) graden av smärta upplevs av ämnen ligger under deras toleransnivå; och 4) smärta tillämpas är aldrig mer än patientens smärttröskel, vilket är långt under något tryck som kan orsaka skada. En sällsynt biverkan av trycktestning blåmärken på stimulans plats. I denna situation bör ett motiv som inte testas på nytt vid blåmärken stället. Chansen för blåmärken kan minimeras genom studier uteslutning av personer som lätt får blåmärken eller tar blodförtunnande medel.
Under registreringsperioden, är deltagarna ges en fullständig beskrivning av alla sensoriska och smärta åtgärder som kommer att användas. Med inledande samtycke, alla deltagare är allowed att uppleva alla sensoriska och smärt åtgärder före full inskrivning. Alla sensoriska och smärta analyser är baserade på väletablerade test som används under både friska deltagare och i patienter med kronisk smärta 34. Alla analyser involverar antingen oskadlig (icke-smärtsam stimuli) eller akuta skadliga stimuli (smärtsamma stimuli) som inte skadar vävnad. Tiden mellan olika tester är> 5 min, för att tillåta föremål för vila och för att minska risken för sensorisk trötthet eller sensibilisering. Den sekventiella ordningen av tester är densamma under varje test session. Specifika platser för testning är begränsade till T1 dermatom på vänster- och högerarmar och L3 / S2 dermatom på vänster och höger kalvar. Alla platser för testning är markerade med en markör, och enskilda platser är utspridda för att undvika överlappande receptiva fält aktivering (Figur 1). Se Material och utrustning Tabell för hela materiallistan. För retest reliabilitet studier, enskilda ämnen som vire testats av två praktiker på en enda dag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla tester med mänskliga försökspersoner bör godkännas av Institutional Review Board vid enskilt institut. Alla tester som beskrivs för den aktuella studien har godkänts av Duquesne University Institutional Review Board för försöksperson. Utbildning och beskrivningar av varje åtgärd är följande:
1. Kutan Mekanisk känslighet Assay 13
OBS: Inskrivna deltagare ombeds att sitta i en stol, med stöd för den ände som ska testas. Analysen innebär att bestämma tröskelvärdet för ofarlig kutan stimulering. Stimulering är försedd med standard sensorisk utvärderare von Frey filament (se avsnitt utrustning). Dessa små nylonfilament tillämpa en enda kraft (från 0,078 mN (0,008 g) till 4,08 mN (1,0 g)).
- Före starten av den första experimentförsöket, tillåta deltagaren att känna och manipulera filamenten. Ge fibeklaga att deltagaren och låt dem försiktigt böja den mot huden på sin hand.
- Under varje försök, be motivet att titta bort från sin underarm eller kalv. Applicera glödtråden till patientens underarm eller kalv tills den bågar, och frågar om de känner tråden.
- Från och med den minsta tråd (0,078 mN, under den sensoriska tröskel för mänsklig detektion), genomföra fem försök på patientens underarm eller kalv för varje filament.
- Med varje filament (t ex den 0,078 mN filament), applicera tråden fyra gånger under de "positiva" studier.
- För det andra försöket, inte tillämpar filament, men ändå fråga ämnet om de känner tråden.
OBS: Denna "negativa" trial kommer slumpmässigt införas med de fyra "positiva" försök och är utformad för att testa för falska svar (dvs ämnet tror att de känner något, även om ingen stimulans tillämpas). Detta är nödvändigt för sensorisk tröskel testing, eftersom slumpmässigt brus i det sensoriska systemet och / eller andra stimuli (t.ex., en lätt bris) kan orsaka ett falskt svar.
- Om ett ämne upptäcker ≥3 av de positiva studier och 0 negativa prov för en glödtråd, sedan spela in det filament som subjektets "mekanisk sensorisk tröskel" på dataformuläret.
- För en glödtråd, om ämnet upptäcker <2 av de verkliga prövningar och / eller> 0 av falska försök, sedan starta en annan runda av 5 försök med nästa största filament tills den sensoriska tröskelvärdet nås.
OBS: Sensoriska trösklar varierar för mänskliga deltagare, men i erfarenhet, de vanligtvis sträcka sig från 1.57-9.81 mN (data ej visade). Denna kraft är tillräckligt för att känna ljus ofarliga tryck. Typisk testtiden för varje kroppsdel (underarm och kalv) är ca 5 min. Det är också möjligt att mäta nålliknande smärta med dessa filament, men detta medför vanligtvis med hjälp filament med större diameter.
2. Radiant värmekänslighet analys 35
OBS: Inskrivna deltagare ombeds att sitta i en stol, med stöd för den ände som ska testas. Analysen innebär att bestämma tröskelvärdet för icke-smärtsam värmeförändringar och smärtsam värmestimulering. Stimulering är försedd med en strålningsvärme anordning 35. Denna enhet använder en fokuserad ljusstråle för att långsamt värma en patientens hud genom ett stycke 0,64 mm tjock säkerhetsglas (se nedan under avsnittet instrument).
- Innan starten av utbildningen och experimentella studier visar anordningen till ämnet; tillåta dem att känna stimulans med sin hand.
- Be motivet att vila sin underarm eller kalv på rumstemperaturen glasplatta, som ska täckas med ett gummiisolerande ark med undantag för det lilla fönstret för stimulans presentation.
OBS: Det isolerande arket tillåter ämnet att fokusera på stimulans presentation utan kylning och för signsation samband med att placera en kropp mot en rumstemperatur objektet. - Med hjälp av en spegel, positionera ljuskällan under ett markerat område på motivets armen eller kalv (figur 1).
OBS: När benet eller armen höjs från ytan av glaset, stannar den termiska stimulans automatiskt och tiden sedan början av försöket registreras sedan som "latens att svara." - Komplett två prövningar för varje test på varje lem (upptäckt ofarlig temperatur och smärttröskel) i två skilda markerade områden för att undvika testa om på ett enda ställe.
- För ofarlig provdetekteringstemperatur, be motivet att höja deras ben eller arm eller trycka på knappen "stopp" när de känner temperaturförändringen.
- Ställ in enheten så att den typiska återtagströskel sker vid cirka 10 sekunder i försöket och så att enheten stängs av efter 20 sekunder. För att åstadkomma detta tillbakadragande tröskel, ställa in device att rampa temperaturen sådan att den stimulans når 47 ° C vid 10 sek.
OBS: För oskadliga prövningar detekteringstemperaturen, är den typiska temperaturen på glaset vid tröskeln 37 ° C (99 ° F). I smärttröskeln rättegång, är ämnen tillsagd att höja deras ben eller arm eller trycka på knappen "stopp" när de känner stimulans övergången från "ofarliga värme eller värme" till "smärtsam värme." Den typiska temperaturen på glaset vid tröskeln är ~ 47 ° C (121 ° F). Den maximala temperaturen för försöket vid 20 sek cutoff tidpunkt är 50 ° C, vilket är långt under den kumulativa temperatur som orsakar vävnadsskada hos människor 36.
- Ställ in enheten så att den typiska återtagströskel sker vid cirka 10 sekunder i försöket och så att enheten stängs av efter 20 sekunder. För att åstadkomma detta tillbakadragande tröskel, ställa in device att rampa temperaturen sådan att den stimulans når 47 ° C vid 10 sek.
- Använd konstant temperatur analysen 28 (värmeblock) för att utvärdera både kvalitet och obehag av termisk smärta. Med användning av värmeblock, satt temperaturen till 45 ° C för den stimulus.
OBS: 45 ° C är en standardtemperatur som är den typiska minimala stimulus nödvändigt att känna termisk smärta och är känt för att aktivera TRPV1 nociceptiva receptorer 29.- Före steg 2.7.2, förklara standard 0-10 VAS och visar en 10 cm linje till ämnet. Informera ämne som på "kvalitet skala", "0" representerar "ingen smärta" och "10" representerar "den värsta tänkbara smärta" och att den "obehag skala", "0" representerar "inte obehaglig" och " 10 "representerar" den mest obehaglig känsla tänkbara "(Figur 2).
- Applicera stimulus (3 cm x 5 cm värmeblock) i 3 sek till den markerade platsen på den vänstra underarmen eller kalv (såsom visas i fig 1 på platsen märkt "T").
- Omedelbart efter stimulans, be motivet att utvärdera kvaliteten och obehag av smärta med en vanlig 0-10 VAS.
3. tryckkänslighet analys 13,37
OBS: Inskrivna deltagare ombeds att sitta i en stol, med stöd för den ände som ska testas. Analysen innebär att bestämma tröskelvärdet för smärtsamma tryck stimulans och sedan bestämma kvaliteten och obehaget av att samma tryck i en separat rättegång. Stimulering är försedd med en vanlig klinisk tryck Algometern (se nedan under avsnittet instrumentet Material och utrustning tabell). Denna anordning består av en 2 cm sond ansluten till en tryckmätare.
- Innan den första utbildningen och experimentell studie, att motivet att tillämpa stimulans till sig under noggrann övervakning.
- För smärttröskeln prov, placera sonden på motivets underarm eller kalv och applicera trycket gradvis.
- Komplett två försök vardera till underarmen och kalv på två olika platser (på varje lem) för att undvika skador på ett enda område.
- Under en rättegång, utöva påtryckningar successivtTills stimulans övergångar från "ofarliga tryck" till "smärtsam tryck". Be ämnet att säga "stopp" vid denna punkt och ta bort stimulus från motivet underarm eller kalv.
- Avlägsna Algometern från ämnet. Enheten registrerar automatiskt det största trycket appliceras. Registrera detta som "trycksmärtgräns" för prövning.
- Informera ämne som det konstanta trycket prövningar är nästa.
- Efter bestämning av tröskeltrycket för ämnet, tillämpa en ytterligare studie på motsatt lem för att bestämma patientens smärta i samband med en smärtsam tryck stimulus (i en tredje testwebbplatsen). Matcha exakt stimulans till patientens smärttröskeln bestäms under de grundläggande studier (t.ex. om utgångs prövningar för underarmen indikerade en trycktröskel på 50 N, då ämnet kommer att uppmanas att utvärdera den smärtan stimulans).
- I denna studie, be the under förutsättning att utvärdera kvaliteten och obehag av en tryck stimulans ges för 3 sek.
- Använd en standard 0-10 VAS. Informera ämne som på "kvalitet skala", "0" representerar "ingen smärta" och "10" representerar "den värsta tänkbara smärta." På "obehag skala", "0" representerar "inte obehaglig" och "10" representerar "den mest obehaglig känsla tänkbara."
- Under detta försök tillämpa en smärtsam stimulans, och sedan be motivet att utvärdera att smärta (på de två vass som beskrivits ovan).
4. reliabilitetsstudie
OBS: För att undersöka tillförlitligheten i protokollet, genomförde vi en liten studie för att jämföra betyg av ämnen mellan en manlig och en kvinnlig examinator.
- Rekrytera deltagare genom att publicera flygblad. Har de berörda volontärer som uppfyller kriterierna för integration (Supplemental 1) delta i en ellerientation session där studien beskrivs och testtekniker demonstreras.
- Be potentiella volontärer frågor och få dem läsa och signera informerat samtycke dokument som godkänts av University IRB.
OBS: De två granskare för denna studie var laboratorietekniker (en hane och en hona) som utbildats av studie utredare som har erfarenhet från kliniken och laboratoriet i smärta mätning och hantering och neural sensation. - Testa alla ämnen med två olika examinatorer, med de två undersökningar 30 min mellanrum.
- För att bedöma inter-rater reliability för denna studie, beräkna intraclass korrelationskoefficienter (modell 3,2) [ICC (3,2)] med en tvåvägs blandad variansanalys (ANOVA) med absolut avtalet för varje beroende variabel (åtta totalt ) 38. En statistisk programvara kan användas för alla statistiska analyser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Här beskriver vi genomförandet av kostnadseffektiva kvalitativa och kvantitativa analyser för att mäta ofarlig känsla och smärta i mänskliga deltagare med hjälp av VAS (Figur 2). Den visuella representationen är viktig, eftersom exakta och precisa resultat av dessa undersökningar är beroende av korrekt och konsekvent protokoll utförande av teknikern. Dessutom är det värdefullt att veta om flera tekniker utför tekniken som beskrivs kan samla reproducerbara data. Medan det var inte avsikten med denna studie för att slutföra en omfattande tillförlitlighetsanalys (dvs vi inte utföra en statistisk korrektion för multipel testning), visar resultaten mätning konsistens och ger ett exempel analys av vad varje laboratorium nyligen anta denna teknik kanske utföra för att kvantifiera tillförlitlighet. För att testa mellan försöks tillförlitlighet analyser, två individuella experimen gor (en hane och en hona), testade sex ämnen. Alla försökspersoner fullföljde studien med några biverkningar. Försökspersoner testades genom de två experimentatorerna på en enda dag, med 30 min mellan testerna. Ordningsföljden försöks test (male först kontra kvinnliga först) randomiserades över sex ämnen. Försökspersonernas medelålder var 21,8 år (SD = 2,0) och den genomsnittliga BMI var 23,5 (SD = 3,3); tre av de sex patienterna var kvinnor. Som framgår av Tabell 1 och Figur 3, var stark för mekaniska, termiska och provtryckning mellan försöks tillförlitlighet. Intraclass korrelation [ICC (3,2)] genomsnittliga åtgärder för alla tillförlitlighetsdata mellan försöksledaren var över 0,7. Dessutom, inter-försöksledaren tillförlitlighet [ICC (3,2)] genomsnittliga åtgärder var alla statistiskt signifikanta, med undantag för den mekaniska känslighetstestet (p = 0,075).
g "/>
Figur 1: Illustration av sensoriska testställen på vänster och höger underarm och kalv. Platser för individuell prövning är markerade med en kirurgisk standardmarkör. M = mekanisk; H = Hargreaves strålningsvärme; Pp = Tryck smärta; Pt = Trycksmärttröskel; T = konstant smärta temperatur. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Illustration av visuell analog skala (VAS). Denna siffra representerar en standard 0-10 visuell analog skala (VAS) med en 10-cm linje. Denna skala används för att representera kvaliteten på smärta, där "0" representerar "ingen smärta" och "10" representerar "den värsta tänkbara smärta" och obehag av smärta, där "0" representerar "inte unpleasant "och" 10 "representerar" den mest obehaglig känsla tänkbara. " klicka god här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Utvärdering av interförsöks tillförlitlighet sensorisk testning i humana deltagare. Enskilda individer (n = 6) analyserades för (A) mekanisk sensation (p = 0,075), (B) konstant värme visuell analog skala intensitet (VAS) (p = 0,001), (C) konstant värme VAS obehag (p = 0,001 ), (D) strålningsvärme temperaturkänslighet (p = 0,003), (E) strålningsvärme smärttröskel (p = 0,021), (F) tröskeltryck (p = 0,002), (G) konstant tryck VAS integrensity (p = 0,001), och (H) konstant tryck VAS obehag (p = 0,001) på en enda dag (> 30 min mellan tester) genom två separata praktiker. P-värden representerar intraclass korrelationskoefficienten betydelse. De streckade linjerna är linjer för bästa passform. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Tabell 1: Intraclass korrelationskoefficienter [ICC (3,2)] för de sju smärta och känslighetsmått. Enskilda individer (n = 6) analyserades av två forskare (en hane och en hona). Alla tester utfördes på samma dag (30 min mellanrum). ICC (3,2) och motsvarande P-värden ges för varje åtgärd. vänligen click här för att se en större version av denna tabell.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi har visat kostnadseffektiva och enkla kvalitativa och kvantitativa sensoriska test som kan användas för att bedöma mekanisk sensation, termisk känsla och smärta, och tryck smärta i människor. Värdet av dessa analyser är deras lätthet att genomföra och låg mängd nödvändigt träningstid. Varje försöks fick en minimal mängd av utbildning (en studie observation och ett genomförande rättegång). Således kan flera tekniker utbildas på en dag. Resultaten antyder starkt mellan försöksledaren och inom individer tillförlitlighet. Beroende på antalet tester som varje labb använder, är statistiskt korrigering för flera ICC testa tillrådligt.
Ett mått på mellan försöks tillförlitlighet, mekanisk känslighet, inte nådde statistisk signifikans (ICC = 0,76, p = 0,08). Vi omprövas datainsamlingslaboratorieförfarande anteckningar för två av de ämnen och fick inga avvikelser i datainsamlingen. Även om det är troligtatt en större provstorleken skulle ha nått statistisk signifikans, anser vi att detta är anmärkningsvärt av tre skäl. Först, smärta, en subjektiv upplevelse, är svårt att mäta, och arbetet med att standardisera testning kan inte nog understrykas. För det andra bör möjligheten att en könsdiskriminering i smärta testning övervägas när de utför dessa åtgärder. Slutligen finns det en möjlighet till en proportionell bias, i att vid slutet av spektrumet anses "hög känslighet," testen kan bli mindre tillförlitliga. En mer omfattande undersökning skulle behöva göras för att korrekt avgöra om denna bias existerar.
Kritiska steg för att säkerställa konsistens läser från ett skript när förklarar test till en deltagare; kontrollera den kraft som utövas av monofilament; och strävar efter att se till att denna intensitet, frekvens, varaktighet och lokalisering av de experimentella stimuli inblandade är exakt kontrolleras. Dessutom skulle rumstemperatur vara en faktormedan mätning sensation, så rumstemperaturen skall styras och registreras. För dessa resultat, även om det är omöjligt med denna design för att verkligen otvetydig inom individer och inom försöks tillförlitlighet, tyder det faktum att ett ämne visar konsekventa trösklar att dessa analyser är tillräckligt stabila för användning i kliniska och forsknings prövningar. Dessutom är detta en viktig upptäckt eftersom det visar en brist på omprov allergi eller känslighet trötthet.
Viktigast för stora kliniker, dessa data visar att flera utbildade experimentatorer tillförlitligt kan genomföra dessa tester, och att könsskillnader mellan praktiker och ämnen eller patienter är osannolikt att påverka resultaten. Protokollet är således i stort sett tillämpas på kliniker eller forskningslaboratorier där anställd turn-over och utbildning av nya tekniker sker, eftersom det är osannolikt att påverka resultaten av QST analyser.
En viktig begränsade tiförandet av den aktuella studien är dess sampling av friska försökspersoner. Det finns många kroniska smärtsyndrom, och varje patientpopulation är unik. I stället för att begränsa vår studie till en typ eller klassificering av kronisk smärta, bestämde vi oss för att testa friska frivilliga som en generell modell. Varje klinik eller laboratorium rekommenderas att föra sin egen intern analys för en viss patientpopulation.
Den totala betydelsen av protokollet är att dessa analyser är rimligt prissatta och lätt att ta med i typiska sensoriska testprotokoll (forskning eller klinisk); de är också tillförlitliga, även över examinatorer. Den enda verkliga begränsningen är behovet av viss utbildning och för manuell registrering av all data. Vi hittade inte felsökning eller modifieringar vara nödvändiga, så länge rätt utrustning finns tillgänglig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Författarna erkänner följande finansieringskällor: de Duquesne University Faculty utvecklingsfonden beviljades bidrag till Kimberly Szucs, PhD och Alex Kranjec, PhD och Benedict Kolber, PhD och Matthew Kostek, PhD. Vi erkänner också Rachel Sweetnich för experimentell stöd och finansiering från Duquesne University Pain Grundutbildning Research Experience program tilldelas Sweetnich (Mentorer: Szűcs och 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).
