Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Dynamisk Kvantitativ Sensory Testing at karakterisere Central Pain Processing

Published: February 16, 2017 doi: 10.3791/54452

Introduction

Den IASP (IASP) definerer smerte som "en ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse." Kronisk smerte refererer til smerte, der varer ved i over 6 måneder. Kroniske smerter er et stort problem i USA, påvirker mere end 100 millioner amerikanske voksne til en pris op mod milliarder $ 635 om året. 1 På grund af den subjektive karakter af smerte, er det svært for forskere og klinikere til objektivt at måle en persons smertefuld oplevelse (r), derfor gør det udfordrende at vurdere og behandle smerter. Af denne grund er det vigtigt, at vi udvikler standardiserede tests til at kvantificere smerte så objektivt som muligt. En sådan test er QST, hvor standardiserede sensoriske stimuli administreres til og vurderet af testpersonen. 2 Der er statisk og dynamisk QST. Den tidligere vurderer typisk de sensoriske tærskler til eller rating af en enkelt stimulus, mens sidstnævnte vurderersvar på en række stimuli. 3 For nylig, dynamisk QST har fået stigende opmærksomhed, fordi det giver mulighed for at sondere den centrale behandling af indkommende nociceptive signaler. 4, 5, 6,

To centrale elementer i dynamisk QST er tidsmæssig summation (TS) og betinget smerte modulation (CPM). Temporal summation refererer til den øgede opfattelsen af ​​smerter fra gentagne, skadelige stimuli. TS er en adfærdsmæssig korrelat af vind-up, det fænomen, hvor spinal sekundære neuroner udviser øget fyring på grund af gentagne c-fiber-indgang. 7, 8 Generelt TS kan induceres ved hjælp af forskellige skadelige stimuli, såsom varme, elektricitet og taktile metoder (dvs. tryk eller nålestik), forudsat at frekvensen af den repetitive stimulus er større end 0.3Hz, egenfrekvens c -fibers. 9, 10 Mange forskere bruger repetitive varme impulser til at generere TS på grund af den lethed i at producere og standardisere skadelige varme stimuli. 11

CPM betegner fænomenet "smerte hæmmer smerte", hvor tilstedeværelsen af ​​en anden skadelig stimulus nedsætter smerteopfattelsen fra en indledende skadelig stimulus. 12 Den indledende skadelig stimulus, som måles før og efter (eller under) anvendelsen af den anden stimulus, omtales som test stimulus. Testen stimulus kan være termisk, elektrisk eller taktile. Her termisk stimulus er ofte brugt som test stimulus på grund af dens lethed i tilpasning og standardisering. 13 Den anden stimulus, kaldet conditioning stimulus, består typisk af en kold eller varmt vandbad anvendt til en distal ende. 13 CPM er den adfærdsmæssige korrelat of Diffus Noxious hæmmende kontrol (DNIC), en fysiologisk fænomen, hvor input fra perifere c-fibre resulterer i diffus hæmning fra hjernestammen af ​​alle indgående stimuli medieret af c-fiber fra heterotopiske felter. 12, 14

Mens TS og CPM begge har potentiale til at afspejle stater og ændringer i central smerte behandling, eksisterer begrænsninger i begge. 4, 5 for eksempel fordi der er en stor variation i enkeltes følsomhed over for varme, at anvendelsen af en universel stimulus kan resultere i mangel på TS hos op til 50% af personer testet. 11, 15 Ligeledes en termisk test stimulus resulterer ofte i vidt forskellige smerter ratings, der kan gør CPM test umulig på grund af gulv eller loft effekter. 16 Derfor, for at fange TS og CPM bredt, en protokol, som adjusts varmen stimulus til er nødvendig individet. For TS, vi justerer varme puls temperaturer, så de kan generere tilstrækkelig stigning i smerte rating med hver efterfølgende puls; mens for CPM, vi justerer den termiske test stimulus til moderat smertefulde (6 10) for hver enkelt, så tilstrækkelig smerte ratings kan stadig eksistere efter anvendelsen af ​​en konditionering stimulus.

For alle psykofysiske tests, uddannelse af deltageren i den korrekte bedømmelse af smertefulde stimuli er afgørende for nøjagtigheden og reproducerbarheden af ​​disse adfærdsmæssige tests. 17. Det er især relevant for TS når flere stimuli præsenteres i et hastigt tempo, og, i tilfælde af CPM, når to forskellige stimuli anvendes samtidigt til deltageren. Desuden er der for TS fra varme impulser, er det især vigtigt at træne deltageren at bedømme c-fiber medieret anden smerte (langsom, brændende, kommer som regel på ca. 1 sekund efter varmen puLSE) og ikke den første smerte (medieret af A-delta fibre og komme på straks med varmen puls). 18, 19 Dette er mindre et problem i CPM som stimuli der er meget længere (> 30 s) og C-fiber-medieret sensation ville dominere skadelige opfattelsen i disse situationer. 19, 20 i protokollen nedenfor, vil vi gå over ordentlig uddannelse af deltagere i detaljer.

Protocol

1. Temporal Summering protokol

  1. Udstyr
    1. Varmepuls levering og placering:
      1. Bruges en cirkulær thermode med en diameter på 2,9 cm. Denne thermode har en mikroprocessor drevet, automatiseret kontrolsystem, og et Peltier element, som muliggør hurtige forandringer temperatur. Placer thermode på thenar eminence af emnet og bruge en handske til at sikre anbringelsen.
    2. Computer-indgang:
      1. Interface de thermode med et program på en bærbar computer, der netop styrer leveringen temperatur. Forprogrammere passende varme stimuli for hvert trin i protokollen (uddannelse 1 og 2 kun, som optimeringen og endelige forsøg følger samme puls struktur som uddannelse 2) i henhold til specifikationerne i tabel 1.
      2. Udfør levering af varme impulser ved at vælge den varme, stimulus program passende for hver fase af den software, justere temperaturerne og hit "stkunst "på brugergrænsefladen.
    3. Smerter bedømmelse enhed:
      1. Brug edb Visual Analog Scale (Covas).
        BEMÆRK: Covas er en kasse med en mobil håndtag på en vandret bjælke, der repræsenterer den visuelle analoge skala (VAS). Det er et tilbehør til de vigtigste thermode.
  2. Uddannelse
    1. Definer den visuelle analoge skala (VAS) på Covas:
      1. Præsentere Covas til deltageren og definere de forankringspunkter på VAS: 0 betyder ingen smerte, og 10 betyder den værste smerte tænkelige. Konstatere, at deltageren er behageligt at bevæge håndtaget til venstre og højre med lethed.
    2. Definer anden smerte:
      1. Instruer deltageren til at fokusere på andet smerter fra en varme puls. Definer anden smerte som "en langsom, brændende, ømme smerte, der finder sted omkring et sekund efter varmepulsen."
    3. Rate ANDEN smerter fra en enkelt varme puls (uddannelse forsøg 1):
      1. Fastgør thermode på deltagerens thenar eminence. Instruer deltageren til at bruge Covas at klassificere anden smerte fra hver enkelt impuls leveret gennem thermode.
      2. Begynd den præ-programmerede test på den bærbare computer ved at trykke på knappen "start" på software-menuen. Hver varmepuls varer 0,5 sekund og har en inter-stimulus interval på 10 s (se fig. 1). Sekventielt øge baseline og peak temperaturer varme puls per tabel 2.
      3. Overhold nøje deltagernes vurdering af anden smerte. Så snart deltageren satser den anden smerte som mere end 2/10, stoppe uddannelsen retssagen 1 ved at trykke på stopknappen på softwaren. Fjern thermode og registrere de sidste varme puls parametre (dvs. baseline og peak temperaturer).
    4. Bedøm smerte kontinuerligt fra en TS forsøg (uddannelse forsøg 2):
      1. Fastgør thermode på den modsatte side. Informer DELTAGEREnt at de vil modtage en serie af 10 hurtige impulser. Instruer deltageren at klassificere kun anden smerte, og ikke fokusere på hurtigere varme smerte sensation, der straks ledsager hver puls (første smerte). Forklar den deltager, den anden smerte kan stige, falde eller forblive den samme mellem hver puls.
      2. Begynd forprogrammerede test på den bærbare computer. Brug endelige baseline og peak temperaturer optaget fra trin 1.2.3 ovenfor. Hold pulsbredde på 0,5 s og den inter-stimulus interval på 2 s (fig. 2). Skift hånd og gentage denne uddannelse retssag om nødvendigt indtil deltageren er behagelig bedømmelse anden smerte løbende som reaktion på hurtige varme impulser.
  3. Optimering
    1. Definer P1, P max og TS E:
      1. Definer P1 som smerten rating på ca. 2 s efter levering af den maksimale temperatur fra den første impuls (se fig. 3). 11 sup>, 21
        BEMÆRK: TS E er den estimerede forskel mellem den smerte P1 og den maksimale smerte (P max).
    2. Justering puls temperatur. Til formål at opnå TS E mellem 30 og 70/100 ved sekventielt justere peak og baseline temperatur ifølge figur 4.
      BEMÆRK: Se Fig. 4 til optimering algoritme.
    3. Sikker thermode: Ved hjælp af en kirurgisk handske, fastgøre thermode til deltagerens thenar eminence. Skift hånd mellem hvert forsøg.
    4. Lever varme pulser: Instruer deltageren til kun klassificere deres andet smerter fra varmen impulser. Bekræft, at deltageren er klar til at begynde, og derefter starte den præ-programmerede test på bærbare.
    5. Gentagelser: Gentag trin 1.3.2 -1.3.4 indtil deltagerens smerte rating på P1 er <50/100 VAS og deres TS E er mellem 30/100 og 70/100 VAS. Gennemføre ikke mere end 5 optimeringforsøg, og sikre, at der er en 3 min hvile mellem hvert forsøg. Tag parametrene fra den allersidste forsøg de endelige parametre.
  4. Afsluttende Trials
    1. Hvile i 5 min mellem optimering forsøg og de endelige forsøg. Gentag 1.3.3 og 1.3.4. ved anvendelse af de endelige parametre fra trin 1.3.5 ovenfor. Har deltageren hvile i 3 min og derefter gentage igen.

2. Betinget Pain Modulation Protokol

  1. Oversigt og udstyr:
    1. Test stimulus: 30 s kontakt varme (leveres af samme thermode som ovenfor) kalibreret til 6 ud af 10 smerte (Heat-6). Se 2.2 for yderligere oplysninger.
    2. Conditioning stimulus:
      1. Konstruere det kolde vandbad under anvendelse af en klar plastkasse med en perforeret skillevæg, og fylde den med is og vand på den ene side og lige vand på den anden. Omryst forsigtigt derefter indsætte termometer til vand-only side at sikre temperatur er stabil ved 10 ° C.
      2. Hvis ikke kanopnå stabil temperatur, vedhæfte en hydro pumpe til siden med is for at opretholde en stabil temperatur ved at cirkulere vand konstant. Tænd pumpen og sørge vandsiden temperatur er stabil ved 10 ° C.
    3. Timing og computing CPM:
      1. Påfør test stimulus til deltageren en gang før og én gang i løbet af de sidste 30 s af konditionering kolde bad. Beregn CPM som forskellen i smerte niveau af Heat-6 stimulus påføres før og under de sidste 30 sekunder af det kolde bad.
  2. Kalibrering for Heat-6:
    1. Estimering Heat-6 via varme rampe:
      1. Fastgør thermode til thenar eminence af den ikke-dominerende hånd af deltageren. Begyndende ved 32 ° C, hæve temperaturen med en hastighed på 0,3 ° C per sekund.
        BEMÆRK: En langsom rampe sats anvendes til fortrinsvis at aktivere C-fibre 20, som er ansvarlige for CPM. 12
      2. Stop whealdrig deltageren når termisk tolerance eller på maksimum 51 ° C. Instruer deltageren at klassificere smerten kontinuerligt under varmen rampe. Gentag 3 gange og beregne den gennemsnitlige temperatur, hvor smerten bedømmelse er 6/10.
    2. Fin tærskling: Påfør Heat-6 og instruere deltageren at bedømme smerten. Hvis ratingen er mellem 5 og 7/10, fortsæt til 2.3.2. Hvis det er> 7 eller <5, anvende en serie af 30 s termiske varme stimuli til deltageren (vekslende hænder mellem hver stimuli), der spænder fra 44 ° C til 49 ° C og ændrer sig i trin på 0,5-1 ° C, indtil ratingen er mellem 5-7, så en 30 s hvile mellem hver stimulus.
    3. Færdiggørelse Heat-6 og bedømmelse af præ-condition, test stimulus:
      1. Afslut fine tærskling når deltagerens smerte Ratingen er mellem 5 og 7/10. BEMÆRK: Brug denne sidste, inden-range smerter som ratingen af ​​den præ-conditioning test stimulus for beregning af CPM. Også,registrere temperaturen af ​​den endelige Heat-6, der resulterede i denne vurdering.
  3. CPM-protokol
    1. Pre-tilstand test stimulus som pr trin 2.2.3.
    2. Conditioning stimulus:
      1. Påfør koldt vandbad ved 10 ° C til den kontralaterale fod i 2 min. Instruer deltageren at klassificere smerter fra det kolde-vandbad ved 0, 30, og 90 s.
    3. Gentagelse af test stimulus under konditioneringen stimulus:
      1. Påfør den endelige Heat-6 stimulus fra fine tærskling (2.2.3) til samme hånd igen i løbet af de sidste 30 sekunder af den kolde-vandbad. Instruer deltageren at klassificere smerter fra Heat-6 ved udløbet af den 30 sekunders varme stimulus, som også er i slutningen af ​​120 s kolde bad.
        BEMÆRK: CPM beregnes som forskellen i smerte vurdering af de test stimulus rapporteret før og under det kolde bad.

Representative Results

I en igangværende klinisk forsøg, hvor vi udførte dybe fænotypebestemmelse af patienter med kronisk aksial lændesmerter, vi indgår dynamisk QST som en integreret del af vurderingen. Tabel 3 nedenfor opsummerer baseline data fra de første 15 patienter, hvor de nøjagtige TS og CPM-protokollen ovenfor blev anvendt. Bemærk, at data omfatter patient # 19 fordi ikke alle 19 rekrutterede patienter viste til deres vurdering på grund af planlægning konflikter og andre omstændigheder. Figur 5 viser visuelt TS og CPM-data side om side for at afsløre mønstre af centrale smerter forarbejdning ændringer i disse patienter.

Som vist ovenfor, under anvendelse af et individualiseret optimering protokol, vi opnåede TS på thenar eminence med et gennemsnit på 2,7 på en 0-10 VAS skalaen. Vi var i stand til at opnå TS i alle 19 deltagere bortset Deltager 1, som ikke var i stand til pålideligt identificere sekond smerte uden at blive overvældet af fornemmelse fra den første smerte. Deltager 13 behov at forlade tidligt således ikke gennemgå CPM opgaven. Ellers alle 18 deltagere viste CPM, gennemsnittet af hvilket er omkring 3,1. Vi var succes med at nå en vis grad af TS og CPM i de fleste af de emner; og størrelsen af ​​TS og CPM er konsistent med det fra litteraturen. 13, 15, 22

Som demonstreret i figur 4, kan den samtidig måling af TS og CPM føre til indsigt på en patients profil i det centrale smerter forarbejdning. For at sige det på forenklede vilkår, kan høje TS angive unormalt augmented opstigende lettelse, mens en lav CPM foreslår forringet faldende hæmning af nociceptive transmission. F.eks Deltager 10, udviste høje TS på 7,7 (ud af 10), mens Deltager 18 dæmonertreret en i det væsentlige fraværende CPM (-0,5 / 10). Adskillige pioner undersøgelser har vist, at sådanne forskellige profiler af central smerte behandling kan forudsige forskellige udviklingstakt af kroniske smerter efter operationen, og forskellige reaktioner på lægemidler, der virker på specifikke centrale smerter veje. 4, 23, 24, 25 I dette eksempel her, er det rimeligt at spekulere, at Deltager 10 kunne svare på Gabapentin, en kalciumkanalblokker mens Deltager 18, der har forringet CPM kunne reagere på Duloxetine, en serotonin-noradrenalin reuptake hæmmer. Klart flere data og undersøgelser er nødvendige for at verificere hypoteserne. Den interventionsforsøg er i gang og vil vurdere respons af disse back-smertepatienter at verum og humbug elektroakupunktur. Den individualiserede QST metode præsenteres her ville give os mulighed for præcist og på langs spore ændringer i TS og CPM i såmange personer som muligt.

figur 1
Figur 1. Single Heat Impulser Brugte i Training Trial 1. Hver varme pule varer 0,5 s og er 10 s bortset fra den næste varme puls. Baseline og peak temperaturer på hver puls gradvist øge henhold til tabel 2. Så snart deltageren opfatter anden smerte fra nogen af impulserne, slutpunktet for uddannelse forsøg 1 er nået, og temperaturindstillingerne for pulsen, der fører til opfattelsen af anden smerte registreres og anvendes i træning Trial 2. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 2
Figur 2. Heat Pulse Train Bruges i Training Trundervægter le 2, optimering og endelige TS Trials. Ti varme impulser, hver 0,5 s lange, og 2 s fra hinanden, leveres i en standard TS retssag.

Figur 3
Figur 3. Definition P1, P max og TS E. P1: vurdering af den anden smerte fra den første impuls; P max: maksimal bedømmelse af anden smerte af hele 10-puls tog; TS E: estimeret omfanget af tidsmæssig summation. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4. Algoritmer til Individuelt Optimer Temporal Summering. Målet her er at finde baseline og peak puls temperaturer, der resulterer i skønnet temporal summation (TSE) mellem 3 og 7 ud 10 VAS. Hvis TSE er under mål, øge peak og baseline temperaturer med 1 ° C i rækkefølge. Hvis TSE er over mål, fald baseline og høje temperaturer med 1 ° C i rækkefølge. Før ovenstående algoritme, skal du sørge for smerte rating af første heat puls er ≤ 5 ved at nedsætte baseline og peak puls temperaturer af små (0,5-1 ° C) trin. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5. TS og CPM Profiler i Patienter fra en igangværende klinisk undersøgelse. Baseline måling af TS og CPM i de første 19 patienter med kroniske lændesmerter fra et igangværende klinisk forsøg. De forskellige mønstre af relative TS og CPM størrelsesorden afslører potentielle forskelle i central smerte behandling. Klik her for at se en større version af dette tal.

Forsøg # Af pulser stimulus Varighed Spids til spids ISI stigningsgrad Baseline Temp Max Temp
Træning Forsøg 1 1 puls 0,5 s 10 s 40 ° C / s Variabel (se tabel 2) Variabel (se tabel 2)
Træning Forsøg 2 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s fra træning Forsøg 1 fra træning Forsøg 1
Optimering Trials 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s starte med vikarer fra Training Trial 1 starte med vikarer fra Training Trial 1
Afsluttende Trials 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s individualiseret individualiseret

Tabel 1: Specifikationer for Heat Stimuli Brugte i TS-protokollen (herunder uddannelse forsøg).

Pulse Number Baseline Temperatur (° C) Toptemperatur (° C)
1 36 45
2 36 46
3 37 47
4 38 48
5 39 49
6 40 50
7 41 51
8 42 51
9 43 51
10 44 51

Tabel 2: Temperatur Indstillinger bruges til at fange Second Smerter i Training Trial 1. Se figur 1 for form af enkelte varme impulser leveret med disse temperaturer parametre.

Vedr ID Base T Peak T TS Heat-6 CPM
Celsius Celsius VAS Celsius VAS
1 0 44 4.4
2 41 51 0,43 47.6 4,717
3 40 50 0.5 44,7 4,42
4 38 49 0.45 44 4,355
5 42 51 3,287 44 4,0713
6 44 51 0.415 45,5 4,5085
7 44 51 4,2495 45,5 4,12505
8 41 51 2,575 45 4,2425
9 44 51 3,435 48 4,4565
10 43 51 7,713 44 3,6287
11 39 51 4,59 42,5 3,791
12 39 49 5,395 43.3 3,7905
13 44 51 2,165 0
14 39 49 2,55 44.1 4,155
15 40 51 4,0635 44 3,99365
16 42 51 3,45665 45,5 4.204335
17 40 51 0,953 46,1 4,5147
18 37,5 49 0,21 45,5 4,529
19 40 51 2,2135 46,6 4,43865

Tabel 3. Resultater af TS og CPM fra en igangværende klinisk undersøgelse. Se figur 4 for TS og CPM fra samme deltagere afbildes grafisk ved siden af hinanden for at afsløre smertemodulation profiler.

Discussion

Kritiske trin i protokollen

TS-protokollen omfatter følgende i vigtige trin i kronologisk rækkefølge: multi-step træning (ved hjælp af visuel analog skala for at klassificere smerter, bedømmelse af anden smerte fra en enkelt varme puls, og bedømmelse sekunder smerter fra hurtige varme puls tog); optimering af puls temperaturer; få TS i 2-3 forsøg med de optimerede temperaturer. Som med de fleste psykofysiske foranstaltninger, deltager uddannelse er yderst kritisk for at sikre, at smerte ratings er konsistente på tværs forsøg, og er så nøjagtige som muligt. Optimeringen skridt er lige så vigtigt, hvor både baseline og peak puls temperaturer indstillet således, at ratingen af ​​den første varme pulsen er mindre end 5/10, og tilnærmet TS er mellem 3 til 7.

De vigtigste trin i CPM omfatter uddannelse af smerte rating på visuel analog skala, opnåelse Heat-6 fra langsomme varme ramper, hvilket bekræfter Heat-6 og fine tærskling hvis necessAry, anvende et koldt bad til kontralaterale distale ende og ansøge bekræftet Heat-6 i løbet af de sidste 30 s koldt bad. Svarende til TS-protokollen, både træning og individualisering af varmen stimulus (Heat-6) er kritiske i CPM-protokollen. Derudover af erfaring samt fra litteraturen, gentage Heat-6 stimulus i de sidste 30 sekunder af det kolde bad er kritisk og giver en større størrelse af CPM i forhold til anvendelse af varmen stimulus efter det kolde bad. 26 Men eftersom nogle personer ikke kan tåle den fulde 2 min af kold pressor ved 10 grader Celsius, kan det være rimeligt at overveje at anvende test stimulus umiddelbart efter afslutningen af de conditioning stimulus at standardisere dataindsamlingen på tværs af alle individer.

Ændringer og fejlfinding

Det mest almindelige problem med TS-protokollen er den manglende evne til at opnå TS, som kan skyldes3 vigtigste årsager. Første, og mest almindeligt, smerten bedømmelse fra første heat puls kan være så stærk, at det overvælder opfattelsen af ​​udvidelser af smerte med efterfølgende pulser (TS). Den bedste måde at minimere dette problem er at følge protokollen og sekventielt formindske baseline og peak stimulus temperatur, indtil smerten vurdering af den første impuls er mindre end 5 (ud af 10) inden optimere størrelsen af ​​TS. Den anden årsag, modsat den første, er, når deltageren opfatter overhovedet ingen smerter ved afslutningen af ​​de 10 pulser selv ved indstillingerne højeste temperatur. I sådanne situationer kan man overveje at øge baseline puls temperaturen med 1 eller 2 ° C. Indimellem kan en person blot har en hård tid kræsne og bedømmelse anden smerte, muligvis på grund af både perifere og centrale faktorer. Uden pålidelig opfattelse af anden smerte, er det meget vanskeligt at fange TS. I sådanne situationer, finder vi det bedste sæt af temperaturer, en individual kan tåle og optage TS som nul.

De mest almindelige barrierer for en vellykket CPM protokollen er ustabiliteten af ​​Heat-6 og den manglende evne til at tolerere et koldt bad (10 ° C) i 2 min. Brug den fine tærskling i den nuværende protokol til at løse det første problem ved at justere varme stimulus temperatur trinvis, indtil smerten bedømmelse er mellem 5 og 7. For andet spørgsmål, opmærksom på, at litteraturen foreslår hæmmende virkning fra konditionering stimulus er mættes . 27 Som sådan, selv hvis en person ikke kan holde sin mund i koldt bad i 2 minutter, bør en tilstrækkelig CPM virkning forekomme med dette intenst smertefulde kolde stimulus. Ændre den protokol til registrering af varigheden af ​​foden nedsænket i koldt vandbad og levere varmen stimulus umiddelbart efter deltageren trække sin fod fra det kolde bad. CPM beregnes herefter som den smerte bedømmelse af varmen stimulus før subtraheres fra den smerte rating af heat stimulus anvendes umiddelbart efter det kolde bad (ikke under, som den generelle protokol angiver).

Begrænsninger i Teknik

Denne metode er ikke uden begrænsninger. Først på trods af vores bedste indsats, vi var ikke i stand til at fremkalde TS og CPM i hvert enkelt (savnet 1 deltager i TS og 1 i CPM, henholdsvis). Dette til dels kan skyldes den store mellem-individuel variabilitet i disse parametre. 5, 15, 16, 28, 29 Imidlertid succesraten var 94%, hvilket var bedre end 50-60% succesrate citeret fra litteraturen. 22, 28 det andet forskere skal tage forsigtighed ved fortolkningen mellem-individuelle forskelle i TS genereres af denne metode, da vi bruger forskellige varme puls temperaturer til at generere TS i hvert indikelte. Derfor, når man sammenligner TS i et tværsnit prøve, bør man tage hensyn til både de forskelle i størrelsen af ​​TS og i temperaturer, der anvendes til at generere den. Den individualiserede TS metode er bedst egnet til longitudinelle studier, hvor fokus er på ændringerne i det samme individ overarbejde. Den samme bekymring gælder ikke for den individualiserede CPM fordi den samme konditionering stimulus bruges til alle personer, og kun ændringen i smerte opfattelsen af ​​individualiserede Heat-6 registreres og ikke den rå score på Heat-6 smerte. Selv om denne metode giver mulighed for bred indfangning af TS og CPM, tager det mere tid i forhold til metoder, hvor der anvendes universelle parametre. Endelig kræver denne teknik en erfaren operatør og avancerede varme test maskiner, som begge er ikke praktisk for umiddelbar tilpasning til travle kliniske omgivelser. Vi opfordrer fremtidige bestræbelser på at forenkle de metoder.

Betydningen af ​​Teknik med hensyn til den eksisterende/ Alternative Metoder

Vores fremgangsmåde til individualisering TS og CPM parametre sigte mod at fjerne indflydelsen af ​​gulv og loft virkning skyldes variationer i perifere varmefølsomhed. Metoderne præsenteres forbedret på tidligere metoder offentliggjort af vores gruppe med målene for både bredere indfangning og tid effektivitet. 11, 30 Fordelen ved individualiserende TS og CPM er evnen til at fange tilstanden af stigende og faldende smerter forarbejdning i en bred vifte af personer, således at brugen af disse parametre som en rimelig effektmål for longitudinelle studier.

Fremtidige Programmer eller vejvisning efter Mastering Teknik

Fremtidige undersøgelser bør fokusere på yderligere ændringer for at spare tid, indsamling af TS og CPM data om store befolkningsgrupper til at karakterisere række af disse parametre i personer, der er smerte fri vs dem med Chronic smerte, og om korrelationen af ​​mangfoldigheden i TS og CPM reaktion på specifikke fysiologiske processer i tillæg til windup og DNIC.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Medoc Pathway CHEPS system Medoc Advanced Medical Systems   This system includes the machine to generate contact heat (Pathway), the thermode capable of rapid temperature change (CHEPS), and the Medoc software. 
CoVAS accessory hardware with the CHEPS systems Medoc Advanced Medical Systems   This device is a Medoc accessory that allows real-time pain rating by the participant. 
Laptop Computer Lenovo This is the computer that runs the Medoc software and communicates with the Pathway machine. 
Glove Kimberly-Clark Gloves are used to secure the thermode on the participant's thenar eminence. 
Clear plastic box with a perforated dividing wall - filled with Ice and water This box provides the cold water bath for the CPM task. 
Aquarium pump  Aquarium Systems Micro-Jet pump MC 450 This pump circulates water, to maintain stable, even temperature in the cold water bath. 
Infrared Thermometer Exergen Temporal Scanner, model TAT 2000  To monitor constantly the temperature of the water bath. 
Stop Watch Any handheld stop watch or stop watch built into a smartphone To prompt the participant to rate pain at specific time pointds during the CPM task. 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pizzo, P. A., Clark, N. M. Alleviating suffering 101--pain relief in the United States. N Engl J Med. 366 (3), 197-199 (2012).
  2. Backonja, M. M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
  3. Arendt-Nielsen, L., Yarnitsky, D. Experimental and clinical applications of quantitative sensory testing applied to skin, muscles and visera. J Pain. 10 (6), 556-572 (2009).
  4. Cruz-Almeida, Y., Fillingim, R. B. Can quantitative sensory testing move us closer to mechanism-based pain management? Pain Med. 15 (1), 61-72 (2014).
  5. Curatolo, M., Arendt-Nielsen, L., Petersen-Felix, S. Evidence, mechanisms, and clinical implications of central hypersensitivity in chronic pain after whiplash injury. Clin J Pain. 20 (6), 469-476 (2004).
  6. Kong, J. T., Schnyer, R. N., Johnson, K. A., Mackey, S. Understanding central mechanisms of acupuncture analgesia using dynamic quantitative sensory testing: a review. Evid Based Complement Alternat Med. 2013, 187182 (2013).
  7. Price, D. D. Characteristics of second pain and flexion reflexes indicative of prolonged central summation. Exp. Neurol. 37 (2), 371-387 (1972).
  8. Price, D. D., Hu, J. W., Dubner, R., Gracely, R. H. Peripheral suppression of first pain and central summation of second pain evoked by noxious heat pulses. Pain. 3 (1), 57-68 (1977).
  9. Arendt-Nielsen, L., Petersen-Felix, S. Wind-up and neuroplasticity: is there a correlation to clinical pain? Eur J Anaesthesiol Suppl. 10, 1-7 (1995).
  10. Eide, P. K. Wind-up and the NMDA receptor complex from a clinical perspective. Eur J Pain. 4 (1), 5-15 (2000).
  11. Kong, J. T., Johnson, K. A., Balise, R. R., Mackey, S. Test-retest reliability of thermal temporal summation using an individualized protocol. J Pain. 14 (1), 79-88 (2013).
  12. Le Bars, D. The whole body receptive field of dorsal horn multireceptive neurones. Brain Res Brain Res Rev. 40 (1-3), 29-44 (2002).
  13. Pud, D., Granovsky, Y., Yarnitsky, D. The methodology of experimentally induced diffuse noxious inhibitory control (DNIC)-like effect in humans. Pain. 144 (1-2), 16-19 (2009).
  14. Yarnitsky, D., et al. Recommendations on terminology and practice of psychophysical DNIC testing. Eur J Pain. 14 (4), 339 (2010).
  15. Anderson, R. J., et al. Temporal summation of second pain: Variability in responses to a fixed protocol. Eur J Pain. , (2012).
  16. Wilson, H., Carvalho, B., Granot, M., Landau, R. Temporal stability of conditioned pain modulation in healthy women over four menstrual cycles at the follicular and luteal phases. Pain. 154 (12), 2633-2638 (2013).
  17. Backonja, M. M., et al. Quantitative sensory testing in measurement of neuropathic pain phenomena and other sensory abnormalities. Clin J Pain. 25 (7), 641-647 (2009).
  18. Price, D. D., Dubner, R. Mechanisms of first and second pain in the peripheral and central nervous systems. J Invest Dermatol. 69 (1), 167-171 (1977).
  19. Van Hees, J., Gybels, J. C. nociceptor activity in human nerve during painful and non painful skin stimulation. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 44 (7), 600-607 (1981).
  20. Treede, R. D., Meyer, R. A., Raja, S. N., Campbell, J. N. Evidence for two different heat transduction mechanisms in nociceptive primary afferents innervating monkey skin. J Physiol. 483 (Pt 3), 747-758 (1995).
  21. Mauderli, A. P., Vierck, C. J., Cannon, R. L., Rodrigues, A., Shen, C. Relationships between skin temperature and temporal summation of heat and cold pain. J Neurophysiol. 90 (1), 100-109 (2003).
  22. Granot, M., Granovsky, Y., Sprecher, E., Nir, R. R., Yarnitsky, D. Contact heat-evoked temporal summation: tonic versus repetitive-phasic stimulation. Pain. 122 (3), 295-305 (2006).
  23. Eisenberg, E., Midbari, A., Haddad, M., Pud, D. Predicting the analgesic effect to oxycodone by 'static' and 'dynamic' quantitative sensory testing in healthy subjects. Pain. 151 (1), 104-109 (2010).
  24. Granovsky, Y., Yarnitsky, D. Personalized pain medicine: the clinical value of psychophysical assessment of pain modulation profile. Rambam Maimonides Med J. 4 (4), e0024 (2013).
  25. Yarnitsky, D., Granot, M., Nahman-Averbuch, H., Khamaisi, M., Granovsky, Y. Conditioned pain modulation predicts duloxetine efficacy in painful diabetic neuropathy. Pain. 153 (6), 1193-1198 (2012).
  26. van Wijk, G., Veldhuijzen, D. S. Perspective on diffuse noxious inhibitory controls as a model of endogenous pain modulation in clinical pain syndromes. J Pain. 11 (5), 408-419 (2010).
  27. Granot, M., et al. Determinants of endogenous analgesia magnitude in a diffuse noxious inhibitory control (DNIC) paradigm: do conditioning stimulus painfulness, gender and personality variables matter? Pain. 136 (1-2), 142-149 (2008).
  28. Raphael, K. G., Janal, M. N., Anathan, S., Cook, D. B., Staud, R. Temporal summation of heat pain in temporomandibular disorder patients. J Orofac Pain. 23 (1), 54-64 (2009).
  29. Robinson, M. E., Bialosky, J. E., Bishop, M. D., Price, D. D., George, S. Z. Supra-threshold scaling, temporal summation, and after-sensation: relationships to each other and anxiety/fear. J Pain Res. 3, 25-32 (2010).
  30. Bernaba, M., Johnson, K. A., Kong, J. T., Mackey, S. Conditioned pain modulation is minimally influenced by cognitive evaluation or imagery of the conditioning stimulus. J Pain Res. 7, 689-697 (2014).

Tags

Neuroscience termisk temporal summation anden smerte kontakt-varme fremkaldt potentiel stimulator (CHEPS) betinget smerte modulation kolde pressor test endogene analgesi
Dynamisk Kvantitativ Sensory Testing at karakterisere Central Pain Processing
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mackey, I. G., Dixon, E. A.,More

Mackey, I. G., Dixon, E. A., Johnson, K., Kong, J. T. Dynamic Quantitative Sensory Testing to Characterize Central Pain Processing. J. Vis. Exp. (120), e54452, doi:10.3791/54452 (2017).

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