Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Dynamisk kvantitativ sensorisk testing for å karakter Central Pain Processing

Published: February 16, 2017 doi: 10.3791/54452

Introduction

The International Association for Study of Pain (IASP) definerer smerte som «en ubehagelig sensorisk og emosjonell opplevelse." Kronisk smerte refererer til smerte som vedvarer utover 6 måneder. Kronisk smerte er et betydelig problem i USA, som berører mer enn 100 millioner amerikanske voksne til en pris i overkant av $ 635 000 000 000 per år. 1 På grunn av den subjektive natur smerte, er det vanskelig for forskere og klinikere å objektivt måle en persons smertefull opplevelse (r), derfor gjør det vanskelig å vurdere og behandle smerte. Av denne grunn er det viktig å utvikle standardiserte prøver for å kvantifisere smerte mulig objektivt. En slik test er QST, der standardiserte sensoriske stimuli blir administrert til og vurdert av testpersonen. 2 Det er statisk og dynamisk QST. Den tidligere vurderer vanligvis de sensoriske terskler til eller vurdering av en enkelt stimulus, mens sistnevnte vurderersom svar på en rekke stimuli. 3 Nylig dynamisk QST har fått økende oppmerksomhet fordi det gir mulighet til å undersøke den sentrale behandlingen av innkommende nociceptive signaler. 4, 5, 6

To viktige komponenter i dynamisk QST er timelig summering (TS) og betinget smerte modulasjon (CPM). Temporal summering refererer til økt opplevelse av smerte fra repetitive, skadelige stimuli. TS er et atferds korrelat av vind-up, fenomenet der spinal sekundære nevroner displayet økt avfyring på grunn av repeterende c-fiber inngang. 7, 8 Vanligvis TS kan induseres ved hjelp av forskjellige skadelige stimuli, slik som varme, elektrisitet, og taktile metoder (dvs. trykk eller nålestikk), forutsatt at frekvensen av det repeterende stimulus er større enn 0,3 Hz, egenfrekvensen av c -fibers. 9, 10 Mange forskere bruker repeterende varme pulser for å generere TS på grunn av den enkle å produsere og standardisere skadelige varme stimuli. 11

CPM refererer til fenomenet "smerte hemmer smerte», hvor nærværet av et andre skadelige stimuli reduserer smerteopplevelse fra en opprinnelig skadelige stimuli. 12 Den første skadelige stimuli, som måles før og etter (eller under) påføring av den andre stimulus, blir referert til som test stimulus. Testen stimulus kan være termisk, elektrisk eller taktil. Her termisk stimulus blir ofte brukt som test stimulans på grunn av sin letthet i justering og standardisering. 13 Den andre stimulus, kalt kondisjone stimulus, består vanligvis av et kaldt eller varmt vannbad påført på en distal ekstremitet. 13 CPM er atferds korrelerer of Diffuse skadelige hemmende Control (DNIC), en fysiologisk fenomen der innspill fra eksterne C-fibre resulterer i diffuse hemming fra hjernestammen av alle innkommende stimuli mediert av c-fiber fra heterotop felt. 12, 14

Mens TS og CPM begge har potensial til å reflektere stater og endringer i sentral smerte behandling, begrensninger finnes i begge. 4, 5 for eksempel fordi det er en stor variasjon i individets følsomhet overfor varme, anvendelse av en universell stimulus kan resultere i manglende TS i opp til 50% av individer som ble testet. 11, 15 Tilsvarende vil en termisk test stimulus resulterer ofte i vidt forskjellig smerte karakterer som kan gjøre CPM test umulig på grunn av gulv eller tak effekter. 16 Derfor, for å fange opp TS og CPM bredt, en protokoll som annonseerer varmen stimulans til den enkelte er nødvendig. For TS, justeres vi varmepuls temperaturer, slik at de kan generere tilstrekkelig økning i smerte rangering med hver påfølgende puls; mens for CPM, justerer vi termisk test stimulans til moderat smertefull (6 10) for hver enkelt, slik at tilstrekkelig smerte karakterene kan fortsatt eksisterer etter påføring av en condition stimulans.

For alle psyko tester, er opplæring av deltakeren i riktig vurdering av smertefulle stimuli avgjørende for nøyaktighet og reproduserbarhet av disse atferdstester. 17 Dette er spesielt relevant for TS når flere stimuli blir presentert i et hurtig tempo, og i tilfelle av CPM, når to forskjellige stimuli brukes samtidig til deltakeren. Videre, for TS fra varme pulser, er det spesielt viktig å trene deltakeren å rangere c-fiber mediert andre smerte (langsom, svie, kommer vanligvis på ca 1 sekund etter varmen puLSE) og ikke den første smerter (formidlet av A-delta fibre og kom umiddelbart med varmen puls). 18, 19. Dette er mindre et problem i CPM som stimuli det er mye lengre tid (> 30 s) og C-fiber mediert følelse ville dominere den skadelige persepsjon i slike situasjoner. 19, 20 I protokollen under, vil vi gå over skikkelig opplæring av deltakerne i detalj.

Protocol

1. Temporal Oppsummering Protocol

  1. Utstyr
    1. Heat puls levering og plassering:
      1. Brukes en sirkulær thermode med en diameter på 2,9 cm. Dette thermode har en mikroprosessor drevet, automatisert kontroll system, og et peltier element som muliggjør rask temperaturendringer. Plasser thermode på thenar eminense av faget og bruke en hanske for å sikre plasseringen.
    2. Computer Interface:
      1. Grensesnittet thermode med et program på en bærbar PC som nettopp styrer temperaturen levering. Forhåndsprogrammere de aktuelle varme stimuli for hver fase av protokollen (trening 1 og 2, slik det optimalisering og endelig utprøving følge den samme puls struktur som trening 2) i henhold til spesifikasjonene angitt i tabell 1.
      2. Utfør levering av varme pulser ved å velge varme stimulans program som passer for hvert trinn på programvaren, justere temperaturer og trykk "start "i brukergrensesnittet.
    3. Smerter fra enhet:
      1. Bruk Datastyrt Visual Analog Scale (Covas).
        MERK: Covas er en boks med en mobil spak på en horisontal bar som representerer visuell analog skala (VAS). Det er et tilbehør til hoved thermode.
  2. Opplæring
    1. Definer visuell analog skala (VAS) på Covas:
      1. Presentere Covas til deltakeren og definere forankringspunkter på VAS: 0 betyr ingen smerte og 10 betyr den verste smerten tenkelige. Konstatere at deltakeren er behagelig å bevege spaken til venstre og høyre med letthet.
    2. Definer andre smerte:
      1. Be deltakeren til å fokusere på andre smerter fra en varme puls. Definer andre smerter som "en langsom, brennende, verkende smerter som finner sted omtrent ett sekund etter varmen puls."
    3. Rate ANDRE smerte fra en eneste varme puls (trening prøve 1):
      1. Fest thermode på deltakerens thenar eminense. Be deltaker å bruke Covas å rangere andre smerte fra hver enkelt puls levert gjennom thermode.
      2. Begynn pre-programmerte test på den bærbare datamaskinen ved å trykke på "Start" -knappen på programvare-menyen. Hver varmepuls varer i 0,5 sekunder og har en inter-stimulus intervall på 10 s (se fig. 1). Sekvensielt øke grunnlinjen og topp temperaturer i varme puls per tabell 2.
      3. Observere nøye deltakernes vurdering av andre smerte. Så snart deltakeren priser den andre smerte som mer enn 2/10, stoppe treningen prøve en ved å trykke på stoppknappen på programvare. Fjern thermode og ta de endelige varme pulsparametere (dvs. baseline og topptemperaturer).
    4. Rate smerte kontinuerlig fra en TS studie (trening prøveversjon 2):
      1. Fest thermode på motsatt side. Informer deltakelsent at de vil få en serie på 10 raske pulser. Be deltakeren til å vurdere andre smerte, og ikke fokusere på raskere varme smerten sensasjon som umiddelbart følger hver puls (første smerte). Forklar deltakeren at andre smerte kan øke, redusere, eller forbli den samme mellom hver puls.
      2. Begynn forhåndsprogrammert test på den bærbare datamaskinen. Bruk endelige baseline og peak temperaturer registrert fra trinn 1.2.3 ovenfor. Hold pulsbredde på 0,5 s og inter-stimulus intervall på 2 s (fig. 2). Bytt hånd og gjenta denne opplæringen rettssak om nødvendig til deltakeren er behagelig fra andre smerte kontinuerlig respons på raske varme pulser.
  3. optimalisering
    1. Definer P1, P max og TS E:
      1. Definere P1 som smerte reisende på ca. 2 s etter levering av topptemperaturen fra den første puls (se fig. 3). 11 sup>, 21
        MERK: TS E er den estimerte forskjellen mellom smerte P1 og den maksimale smerte (P max).
    2. Justering puls temperatur. Mål å oppnå TS E mellom 30 og 70/100 av sekvensielt justere topp og baseline temperatur i henhold til figur 4.
      MERK: Se Fig. 4 for optimalisering algoritme.
    3. Sikker thermode: Ved hjelp av en kirurgisk hanske, sikre thermode til deltakerens thenar eminense. Bytt hånd mellom hvert forsøk.
    4. Lever varme pulser: Be deltakeren å bare vurdere sin andre smerte fra varme pulser. Bekreft at deltakeren er klar til å begynne, og deretter starte pre-programmerte test på laptop.
    5. Iterasjoner: Gjenta trinn 1.3.2 -1.3.4 til deltakerens smerte vurdering på P1 er <50/100 VAS og deres TS E er mellom 30/100 og 70/100 VAS. Gjennomføre ikke mer enn fem optimaliseringprøvelser og sikre at det er en 3 min pause mellom hvert forsøk. Ta parametrene fra den aller siste rettssaken som de endelige parametere.
  4. endelige prøveversjoner
    1. Hvile i 5 min mellom optimalisering rettssaken og de endelige forsøk. Gjenta 1.3.3 og 1.3.4. ved hjelp av de siste parameterne fra trinn 1.3.5 ovenfor. Har deltakeren resten i 3 min, og deretter gjenta igjen.

2. Betinget Pain Modulation Protocol

  1. Oversikt og utstyr:
    1. Test stimulus: 30 s kontaktvarme (levert av samme thermode som ovenfor) kalibrert til 6 av 10 smerter (Heat-6). Se 2.2 for detaljer.
    2. Conditioning stimulus:
      1. Konstruer kaldt vannbad ved anvendelse av en klar plastboks med en perforert skillevegg, og fylle den med is og vann på den ene side og bare vann på den andre. Beveg deretter sette termometeret til vann-bare side for å sikre temperaturen er stabil ved 10 ° C.
      2. Hvis ikke kanoppnå stabil temperatur, feste en hydro pumpe til siden med is for å holde stabil temperatur ved å sirkulere vann hele tiden. Slå på pumpen og sørg for at vann siden temperaturen er stabil ved 10 ° C.
    3. Timing og databehandling CPM:
      1. Påfør testen stimulans til deltakeren en gang før og en gang i løpet av de siste 30 s av condition kaldt bad. Beregn CPM som forskjellen i smerte nivået av varme 6 stimulus påført før og i løpet av de siste 30 s med kaldt bad.
  2. Kalibrering for Heat-6:
    1. Beregning Heat-6 via varme rampe:
      1. Fest thermode til thenar eminense av den ikke-dominante hånd for deltakeren. Fra 32 ° C, øker temperaturen med en hastighet på 0,3 ° C per sekund.
        MERK: En langsom rampe Renten brukes til fortrinnsvis aktivere C-fibre 20 som er ansvarlig for CPM. 12
      2. Stopp whealdri deltakeren når varmetoleranse eller ved 51 ° C maksimum. Be deltakeren å rangere smerten kontinuerlig i varmen rampen. Gjenta 3 ganger og beregne gjennomsnittstemperaturen der smerten Rangeringen er 6/10.
    2. Fin thresholding: Påfør Heat-6 og instruere deltaker å rangere smerte. Hvis rettigheten er mellom 5 og 7/10, fortsett til 2.3.2. Dersom det er> 7 eller <5, anvende en serie på 30 s termiske varmestimuli til deltakeren (alternerende hender mellom hver stimuli), som strekker seg fra 44 ° C til 49 ° C og endrer seg i trinn på 0,5-1 ° C, inntil ratingen er mellom 5-7, slik at en 30 s pause mellom hver stimulus.
    3. Fullfører Heat-6 og vurdering av pre-condition, test stimulus:
      1. Avslutt fin terskel når deltakerens smerte Rangeringen er mellom 5 og 7/10. MERK: Bruk denne finalen, innen rekkevidde smerte som vurdering av pre-condition testing stimulans for beregning av CPM. Også,registrere temperaturen av den endelige varme 6 som resulterte i denne vurdering.
  3. CPM-protokollen
    1. Forutsetningen test stimulus som per trinn 2.2.3.
    2. Conditioning stimulus:
      1. Påfør kaldt vannbad ved 10 ° C til den kontralaterale foten i 2 min. Be deltaker å vurdere smerte fra kaldt vannbad på 0, 30 og 90 s.
    3. Gjenta testen stimulans i løpet conditioning stimulus:
      1. Påfør den endelige Heat-6 stimulans fra fine thresholding (2.2.3) til samme hånd igjen i løpet av de siste 30 s av kaldt vannbad. Be deltakeren å rangere smerten fra Heat-6 på slutten av 30-sekunders varme stimulus, som også er på slutten av 120 s kaldt bad.
        MERK: CPM er beregnet som forskjellen i smerte vurdering av testing stimulans rapportert før og under den kalde bad.

Representative Results

I en pågående klinisk studie hvor vi utførte dyp fenotyping av pasienter med kroniske aksial ryggsmerter, vi inkludert dynamisk QST som en integrert del av vurderingen. Tabell 3 nedenfor oppsummerer utgangsdata fra de første 15 pasienter hvor de eksakte TS og CPM-protokollen ovenfor ble brukt. Merk at dataene inneholder pasient # 19 fordi ikke alle 19 rekrutterte pasientene viste seg for sin vurdering på grunn av planlegging konflikter og andre forhold. Figur 5 visuelt viser TS og CPM-data side-by-side for å avdekke mønstre av sentrale smerte behandling endringer i disse pasientene.

Som vist ovenfor, ved hjelp av en individuell optimalisering protokoll, fikk vi TS på thenar eminense med et gjennomsnitt på 2,7 på en 0-10 VAS skala. Vi var i stand til å få TS i alle 19 deltakerne bortsett Deltaker 1, som ikke var i stand til å pålitelig identifisere sekond smerte uten å bli overveldet av følelsen fra første smerte. Deltaker 13 måtte forlate tidlig dermed ikke gjennomgå CPM oppgaven. Ellers alle 18 deltakere viste CPM, gjennomsnittet av som er ca 3,1. Vi var vellykket i å oppnå en viss grad av TS og CPM i de fleste av fagene; og størrelsen av TS og CPM er i overensstemmelse med det fra litteraturen. 13, 15, 22

Videre, som vist i figur 4, kan samtidig måling av TS og CPM føre til innsikt på en pasients profil i sentral smerte behandling. For å sette det i forenklet sett kan høye TS indikere unormalt utvidet stigende tilrettelegging mens en lav CPM antyder svekket synkende hemming av nociseptive overføring. For eksempel Deltaker 10, viste høye TS på 7,7 (av 10), mens Deltaker 18 demonertrated en vesentlig fraværende CPM (-0,5 / 10). Flere pioner studier har vist at slike ulike profiler av sentral smerte behandling kan forutsi ulike satser for utvikling av kroniske smerter etter operasjonen, og ulike reaksjoner på legemidler som virker på spesifikke sentrale smertebaner. 4, 23, 24, 25 I dette eksempelet her, er det rimelig å spekulere i at Deltaker 10 kan svare på Gabapentin, en kalsiumkanalblokker mens Deltaker 18, som har svekket CPM kan svare på Duloksetin, en serotonin-noradrenalin reopptakshemmere. Klart mer data og studier er nødvendig for å verifisere hypoteser. Intervensjons rettssaken pågår, og vil vurdere responsen av disse back-smertepasienter til Verum og humbug elektroakupunktur. Den individualiserte QST Metoden som presenteres her vil tillate oss å nøyaktig og i lengderetningen spore endringer i TS og CPM i såmange personer som mulig.

Figur 1
Figur 1. eneste varme Belgfrukter som brukes i opplæring Trial 1. Hver varme pule varer 0,5 s og er 10 s bortsett fra neste heat puls. Grunnlinjen og topptemperaturer på hver puls gradvis øke i henhold til tabell 2. Så snart deltakeren oppfatter andre smerte fra noen av pulsene, endepunktet for trening prøve 1 er nådd, og temperaturinnstillingene pulsen som fører til oppfatningen av andre smerte registreres og brukes i opplæring Trial 2. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. Heat Pulse Train Brukes i opplæring TrIal 2, optimalisering og Final TS Trials. Ti varme pulser, hver 0,5 s lange og 2 s fra hverandre, leveres i en standard TS rettssak.

Figur 3
Figur 3. Definere P1, P max og TS E. P1: vurdering av andre smerte fra første puls; P max: maksimal vurdering av andre smerte av hele 10-puls tog; TS E: anslått omfanget av timesummering. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. Algoritmer å Individuelt optimalisere Oral Oppsummering. Målet her er å finne baseline og Høyeste puls temperaturer som fører til estimert temporal summering (TSE) mellom 3 og 7 ut 10 VAS. Hvis TSE er under målet, øker peak og baseline temperaturer med 1 ° C sekvensielt. Hvis TSE er over mål, redusere baseline og topptemperaturer med 1 ° C sekvensielt. Før algoritmen ovenfor, sørg for smerte rating av første heat pulsen er ≤ 5 ved å redusere baseline og Høyeste puls temperaturer ved små (0,5-1 ° C) trinn. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. TS og CPM Profiler i Pasienter fra en pågående klinisk studie. Baseline måling av TS og CPM i de første 19 pasienter med kroniske korsryggsmerter fra en pågående klinisk studie. De ulike mønstre av relativ TS og CPM omfanget avslører potensielle forskjeller i prosentral smerte behandling. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Prøve # Pulser stimulus Varighet Topp til topp ISI ramp Rate baseline Temp Max Temp
Trening Trial 1 1 puls 0,5 s 10 s 40 ° C / s Variabel (se tabell 2) Variabel (se tabell 2)
Trening Trial 2 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s fra Training Trial 1 fra Training Trial 1
optimalisering Trials 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s starter med vikarer fra Training studie 1 starter med vikarer fra Training studie 1
endelige prøveversjoner 10 pulser 0,5 s 2 s 40 ° C / s individualisert individualisert

Tabell 1: Spesifikasjoner av Heat Stimuli brukt i TS Protocol (inkludert treningsforsøk).

Pulse Number Baseline Temperatur (° C) Topptemperatur (° 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

Tabell 2: Temperatur Innstillinger brukes til å fange andre Smerter i Training Trial 1. Se Figur 1 for form av enkle varme pulser som leveres med disse temperaturparametrene.

subj 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
1. 3 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

Tabell 3. Resultater av TS og CPM fra en pågående klinisk studie. Se figur 4 for TS og CPM fra de samme deltakerne grafer side ved side for å avdekke smertemoduleringsprofiler.

Discussion

Kritiske trinn i protokollen

TS-protokollen omfatter følgende i viktige skritt i kronologisk rekkefølge: multi-trinn-opplæring (ved hjelp av visuell analog skala for å vurdere smerte, vurdering av andre smerte fra en eneste varme puls, og fra andre smerter fra raske varme pulsrekkekfølgen); optimalisering av puls temperaturer; innhente TS i 2-3 forsøk med optimaliserte temperaturer. Som med de fleste psyko tiltak, er deltaker trening ekstremt viktig å sikre at smerte karakterer er konsistente på tvers av studiene, og er så nøyaktig som mulig. Optimalisering trinnet er like viktig, hvor både grunnlinjen og Høyeste puls temperaturer justeres slik at ratingen av første heat pulsen er mindre enn 5/10, og rundet TS er mellom 3-7.

De viktigste trinnene i CPM inkluderer opplæring av smerte vurdering på visuell analog skala, skaffe Heat-6 fra langsomme varme ramper, bekrefter Heat-6 og fine thresholding hvis nødvenAry, bruk et kaldt bad i kontralateral distal ekstremitet og reapplying bekreftet Heat-seks i løpet av de siste 30 s av kaldt bad. I likhet med TS-protokollen, både trening og individualisering av varme stimulus (Heat-6) er kritiske i den CPM-protokollen. I tillegg, fra erfaring så vel som fra litteraturen, gjenta Heat-6 stimulus i løpet av de siste 30 s med kaldt bad er kritisk og gir et større omfang av CPM i forhold til påføring av varme stimulus etter kjølebadet. 26 Men gitt at noen individer ikke kan tolerere hele 2 min med kaldt pressor ved 10 grader Celsius, kan det være fornuftig å vurdere bruk av testing stimulus umiddelbart etter ferdigstillelse av kondisjonerings stimulans for å standardisere datainnsamling på tvers av alle individer.

Modifikasjoner og feilsøking

Det vanligste problem med TS-protokollen er den manglende evne til å oppnå TS, noe som kan skyldes3 viktigste årsaker. Først, og mest vanlig, smerte vurdering fra den første varmepuls kan være så sterke at de overdøver oppfatningen av en hvilken som helst økning i smerte med påfølgende pulser (TS). Den beste måten å minimere dette problemet er å følge den protokoll og sekvensielt redusere grunnlinjen og topp stimulus temperatur inntil smerten vurdering av den første puls er mindre enn 5 (fra 10) før å optimalisere størrelsen av TS. Den andre årsaken, motsatt av den første, er da deltakeren oppfatter ingen smerte hodet ved slutten av de 10 pulser selv ved de høyeste temperaturinnstilling. I slike situasjoner kan man vurdere å øke referansepulsen temperatur med 1 eller 2 ° C. Av og til kan en person bare har en hard tid kresne og fra andre smerte, muligens på grunn av både perifere og sentrale faktorer. Uten pålitelig oppfatning av andre smerte, er det svært vanskelig å fange TS. I slike situasjoner, finner vi den beste sett med de temperaturene som en individuaJeg kan tolerere og posten TS som null.

De mest vanlige hindringer for en vellykket CPM-protokollen er den ustabilitet av varme 6 og den manglende evne til å tåle et kaldt bad (10 ° C) i 2 min. Bruk den fine terskel i gjeldende protokoll for å løse det første problemet ved å justere varmen stimulus temperaturen trinnvis inntil smerten Rangeringen er mellom 5 og 7. For det andre problemet, merk at litteraturen antyder den hemmende virkning fra condition stimulans kan mettes . 27 Som sådan, selv om en person ikke kan holde sin fot i kaldt bad i 2 min, skal et tilstrekkelig CPM effekt oppstå med denne intenst smertefulle kaldt stimulans. Endre-protokollen for å registrere varigheten av foten nedsenket i kaldt vannbad og levere varmen stimulus umiddelbart etter at deltager trekke tilbake hans eller hennes fot fra kjølebadet. CPM beregnes deretter som smerte vurdering av varmen stimulus før trekkes av smerte vurdering av heat stimulus påføres umiddelbart etter at kjølebadet (ikke under, som den generelle protokollen angir).

Begrensninger av Technique

Denne metoden er ikke uten begrensninger. Først, til tross for vår beste innsats, var vi ikke i stand til å lokke fram TS og CPM i hver enkelt (savnet en deltaker i TS og en i CPM, henholdsvis). Dette, i delvis kan skyldes den store mellom individuell variasjon i disse parametrene. 5, 15, 16, 28, 29 Men suksessraten var 94%, som var bedre enn 50-60% suksess rate sitert fra litteratur. 22, 28 andre forskere bør ta forsiktighet ved tolking mellom-individuelle forskjeller i TS som genereres av denne metoden siden vi bruker forskjellige varme puls temperaturer for å generere TS i hvert indiduell. Derfor, når man sammenligner TS i et tverrsnitts prøven, bør man vurdere både forskjeller i størrelsen av TS, og i de temperaturer som anvendes for å generere den. Den individualiserte TS metoden er best egnet for longitudinelle studier hvor det fokuseres på endringer i samme individ overtid. Den samme bekymringen gjelder ikke individualisert CPM fordi samme conditioning stimulus brukes for alle personer og bare endringen i smerte oppfatning av individualisert Heat-6 er registrert og ikke rå score på Heat-seks smerte. Selv om denne metoden gir bred fange av TS og CPM, tar det mer tid i forhold til metoder hvor universelle parametre benyttes. Til slutt, krever denne teknikken en erfaren operatør og avanserte varme testing maskiner, som begge er ikke praktisk for umiddelbar tilpasning til travle kliniske settinger. Vi oppfordrer videre arbeidet med å forenkle metodene.

Betydningen av teknikken i forhold til eksisterende/ alternative metoder

Vår metode for individualizing TS og CPM parametere som mål å fjerne påvirkning av gulv og tak effekt på grunn av variasjoner i perifere varme følsomhet. Metodene som presenteres forbedret på tidligere metoder utgitt av vår gruppe med målene for både bredere fange og tid effektivitet. 11, 30. Fordelen ved å individual TS og CPM er evnen til å fange tilstanden til stigende og synkende smerte behandling i et bredt område av individer, for derved å tillate anvendelse av disse parameterne som en rimelig effektmål for longitudinelle studier.

Fremtidige søknader eller Veibeskrivelse Etter å mestre teknikken

Fremtidige studier bør fokusere på ytterligere endringer for å spare tid, innsamling av TS og CPM-data på store populasjoner for å karakterisere omfanget av disse parametrene i individer som er smertefrie vs de med Chronic smerte, og på sammenhengen av mangfoldet i TS og CPM svar på konkrete fysiologiske prosesser i tillegg til metning 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 summering andre smerte kontakt-varme fremkalt potensial stimulator (CHEPS) klimaanlegg smerte modulering kulde pressor test endogene analgesi
Dynamisk kvantitativ sensorisk testing for å karakter 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