Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Isı ve elektrik bizi canlı tutan ağrı yanıt-e doğru çözümlemek için Multi-Modal sinyalleri

doi: 10.3791/59057 Published: April 5, 2019

Summary

Bu makale ağrı ısı (termal) yoluyla deneysel yaşla üzerinde duruluyor ve fizyolojik, görsel kayıt sırasında elektriksel stimülasyon ve paralinguistic yanıt. Bu ağrı, yoğunluk, kalite ve süresi temel alarak analiz etmek için geçerli multimodal veri toplama amaç.

Abstract

Ağrı değerlendirilmesi çoğunlukla iletişim kurmak bir kişi gerektiren yöntemleri üzerinde dayanır. Ancak, bilişsel ve sözlü bozukluğu olan kişiler için varolan yöntemleri güvenilirlik ve geçerlilik bulunmadığından yeterli değildir. Bu sorunu yaklaşım için son araştırma Fizyoloji türetilmiş yanıt parametrelerinin tarafından kolaylaştırılmış bir objektif ağrı değerlendirme ve video ve ses sinyalleri üzerinde duruluyor. Güvenilir otomatik ağrı tanıma sistemleri geliştirmek için çabalarını ağrı analiz ve geçerli ağrı desenleri algılamak için multimodal veritabanları oluşturma yapılmıştır. Sonuçlar umut verici olmakla birlikte, sadece ayrımcılık ağrı veya acı yoğunluklarda acı karşı üzerinde odak. Daha gelişmiş ağrı yönetimi için ek değerli bilgiler sağlamak amacıyla bu ilerlemek için araştırma da kalite ve ağrı süresi düşünmelisiniz. Varolan veritabanları ve ağrı ile ilgili kalite ve uzunluğu analizi tamamlamak için temin, ölçmek ve geçerli ağrı tepkiler toplamak için psikofizyolojik bir deney bu kağıt öneriyor. Katılımcılar tabi yoğunluk (düşük, orta ve yüksek) süresi içinde farklı ağrılı uyaranlara karşı (5 s / 1 dk) ve modalite (ısı / elektrikli ağrı) ses, video (örneğin, yüz ifadeleri, vücut hareketleri, yüz cilt sıcaklığı), süre ve fizyolojik sinyalleri (örneğin, Elektrokardiyogram [ECG], Cilt gürültülerinden düzeyi [SCL], yüz Elektromiyografi [EMG] ve M. trapeziusEMG) kaydediliyor. Çalışma bir kişinin bireysel ağrı aralığından (düşük dayanılmaz ağrı) belirlemek için bir kalibrasyon faz ve hangi acı uyaranlara bağlı olarak kalibre edilmiş aralığı uygulanan bir stimülasyon faz oluşur. Elde edilen veri arıtma iyileştirilmesi ve otomatik tanıma sistemleri bir objektif ağrı değerlendirme açısından değerlendirmek izin verebilir. Bu tür sistemleri ve ağrı reaksiyonlar daha ayrıntılı, basınç gibi ek ağrı yöntemleri incelemek için daha da geliştirilmesi için kimyasal veya soğuk ağrı gelecek çalışmalarda dahil edilmelidir. Bu çalışmada kayıtlı verilerin "X-ITE ağrı veritabanı" olarak çıkacak.

Introduction

Acı farklı herkes tarafından algılanmaktadır çok kişisel ve hoş olmayan bir duygu olduğunu. Bu ay için saniye sürer ve kalite (zonklama, keskin, yanma, vb) farklı olabilir. Eğer yetersiz tedavi, ağrı vücudun fiziksel ve psikolojik işlevler etkiler, yaşam kalitesini azaltır ve kronik bir durum olma riski taşımaktadır. Klinik bakım, ağrı şiddeti ve kalite doğru değerlendirme başarılı ağrı yönetimi1,2sağlamak son derece alakalı olduğunu. Altın standart yöntem görsel analog (VAS) Terazi gibi ağrı, değerlendirilmesi, sayısal Derecelendirme ölçeği (NRS) veya McGill ağrı anket3, itimat bilişsel ve sözlü raporlar kendi kendine hasta ve böylece, sadece çalışmak yeterince zarar görmemiş kişiler. Sonuç olarak, tüm bu Yenidoğan Bebeklerin4, çılgın, somnolent, uyuşturulmuş, veya havalandırılan hastalar5veya demans6,7kişi gelince yöntemleri geçerlilik ve güvenilirlik eksikliği kurdu. Ek olarak ya da otomatik olarak ölçekler bildirmek için bir alternatif olarak, eğitimli personel (örneğin, Zürih gözlem ağrı değerlendirme8 veya9Abbey ağrı skalasına) tarafından gözlem yoluyla acı ölçmek için yöntemleri son yıllarda geliştirilmiştir. Yine de, hatta eğitimli raters nesnel bir değerlendirme garanti edemez olarak bile bu araçları sınırlamalar güvenilirlik ve geçerlilik, acı. Ayrıca, düzenli olarak ağrı değerlendirme yapılması gerektiği zaman uygulama kez klinik personeli için çok zaman alır.

Birkaç araştırma ekipleri otomatik ağrı tanıma sistemleri, fizyolojik, araçlarının tarafından ağrı ölçmek için görsel izin, geliştirilmesi üzerinde duruldu ve/veya paralinguistic sinyal değerlendirmek ve ağrı ve onun yoğunluklarda takibi için yeni yaklaşımlar olarak ayarlar objektif. Önceki çalışmalar göstermektedir umut verici sonuçlar tespit ve ağrı10,11,12,13,16,17,18 ayırt veya ayrımcılık ağrı temel duygu14,sinyal yalnızca birini temel alan15 10,11,12,13,14Ayarlar, 15 iyi bir kombinasyon/fusion16,17,19 setleri gibi. Yukarıda belirtilen yöntemleri neredeyse özerk ağrı gibi stresli uyaranlara tepki. Onları kullanarak onu/onun ağrı bildirmek için bir kişinin yeteneği gerektirmeyen avantajı vardır. Bu kişilerin büyük ölçüde hangi tür yöntemleri birleştirmek bir objektif ağrı tanıma sisteminden yararlanacak. Veri kümeleri elde edildi ağrı tepkiler oluşan ağrı desenleri analiz ve tespit ve ağrı kontrolü için pratik uygulamalar geliştirmek için değerli bilgiler sağlar. Diğerleri arasında Walter vd.20 "BioVid ısı ağrı veritabanı", genel kullanıma sunulan ve kısa süreli verilerden acı ısı uyaranlara ve karşılık gelen psikofizyolojik ve görsel tepkiler indüklenen sağlar multimodal bir veritabanı oluşturdu. Velana ve ark.21 "SenseEmotion veritabanı" biosignals, videolar ve paralinguistic bilgi phasic ısı ağrı ve duygusal uyaranlara tarafından etkilenen gönüllülerin içerir.

Bu veritabanları ağrı reaksiyonlar incelenmesi için uygun olmakla birlikte, çoğunlukla bir belirli ağrı modelini temel alır. Ağrı (sözde modeline bağlı olarak ağrı) kalite ve süresi farklı olarak, bu Ayrıca onun fizyolojik, görsel farklı olabilir ve paralinguistic karşılıklı olarak ilişkilendirir. En iyi yazarların bildiğim için hiçbir multimodal çalışmalar veya veritabanları iki veya daha fazla acı modellerinin birleştirilmesi ve ağrı uyaran şiddeti ve süresi sadece ağrı desenleri algılamak ama aynı zamanda acı nitelikleri arasında ayırt etmek için mevcut.

Bu kağıt ağrı ve aynı anda kayıt fizyolojik yanıtları (ECG, Musculus trapez, oluklu superciliive zygomaticus EMG temin için karmaşık bir psikofizyolojik deney yapmak nasıl bir protokol sağlar büyük, SCL) yanı sıra video (örneğin, yüz ifadeleri, vücut hareketleri, yüz cilt sıcaklığı) ve ses verileri. Katılımcılar ile uyarılmış (phasic) kısa ve uzun süren (tonik) ısı ve şiddeti farklı elektrik ağrı uyaranlara. Kalibrasyon faz deneme önce ağrı eşikleri her konu için ayrı ayrı belirler.

Ağrı (desen) yoğunluk, kalite ve istatistiksel yöntemler, Makine öğrenimi algoritmaları, vb aracılığıyla uzunluğu ile ilgili soruşturma için multimodal veri toplama çalışma amaçlamaktadır. Ayrıca, zaten toplanan veriler "X-ITE (Experimentally bennduced Thermal ve Electrical) ağrı veritabanı" adı altında akademik araştırma amacıyla yayımlanması planlanmaktadır. Bu BioVid ısı ağrı ve SenseEmotion20,21gibi varolan veritabanları genişletmek ve daha fazla geliştirme, iyileştirme ve/veya otomatik ağrı tanıma sistemlerinde konularda geçerlilik değerlendirilmesi için katkıda bulunmak, güvenilirlik ve gerçek zamanlı tanıma.

Kağıdın geri kalanı şu şekilde düzenlenmiştir. Protokol yaşla çalışması ağrı adım adım taşımak açıklar. Sonra temsilci workshop'larda denemenin sonucu. Son olarak, tartışma kritik adımlar, sınırlamalar ve gelecekteki uzantıları için öneriler ardından çalışmanın yararları kapsar.

Protocol

Çalışma Dünya tıp Derneği bildirimi, Helsinki'de ortaya konan etik kurallarına uygun olarak yapılmıştır (etik kurul onay verildi: 196/10-UBB/bal) ve Ulm Üniversitesi (Etik Komitesi tarafından onaylanmış Helmholtzstraße 20, 89081 Ulm, Almanya).

1. konu seçimi ve işe alımı

  1. Poster, dinleyici notları, yerel basın reklam ve çoğunlukla genel bir örnek ulaşmak için sosyal medya aracılığıyla yaş 18-50 yaş arasında sağlıklı kadın ve erkek denekler eşit sayıda işe. Çalışma bilimsel yararına reklam ve maddi tazminat teklif. Telefon numarası veya e-posta adresi ayrıntılı bilgi için arayınız.
    Not: Yaşa bağlı etkileri ağrı hassasiyet de bildirilen22 ve örnek seçiminde dikkate alınmalıdır. Yaşı sonuçlarla semptomlarıdır önlemek için Lautenbacher ve ark.22tarafından kabul gibi genç bir grup seçin.
  2. Aşağıdaki koşullardan herhangi birini karşılamak olası konular hariç: acı kronik ağrı, depresyon veya psikiyatrik bozukluklar; öyküsü nörolojik koşullar, baş ağrısı sendromu veya kardiyovasküler hastalığı olan; düzenli olarak ağrı ilaç veya ağrı kesici deneme önce doğrudan kullanarak.

2. genel hazırlıklar ağrı yaşla deneme

Not: Ağrı yaşla deneme geçici birbirini izleyen iki bölümden oluşur: kalibrasyon ve ağrı stimülasyon bölümlerini. Kalibrasyon bölümü bir katılımcının bireysel ağrı eşiği ve ağrı tolerans düzeyi açısından termal ve elektriksel uyaranlar belirler. Ağrı stimülasyon bölümü bireysel eşikleri ayarlanmış ağrı indüksiyon gerçekleştirir. Deneyin her parçası farklı bir odada gerçekleşir: Kalibrasyon odası ve deneysel odası. Kalibrasyon odası da ağrı stimülasyon sırasında deneyci için bir izleme odası sunmaktadır (bkz. şekil 1) bölüm.

Figure 1
Resim 1 : Oda kurulumunun şematik gösterim. Sağ taraf kalibrasyon/izleme Oda nerede kalibrasyon bölümü yer alır gösterir. Daha sonra Ayrıca oda kalibrasyon bölümü izler ağrı stimülasyon bölümü sırasında izleme bir sinyal olarak hizmet vermektedir. Sol taraf deneysel Oda nerede ağrı stimülasyon bölümü yer alır gösterir. Her iki oda thermode, elektrot kablosu elektrik uyarıcı ve bilgisayar telleri ile geçirilebilir bir boru boru bağlanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Gelen konu Hoşgeldiniz ve onu kalibrasyon odasına yol. Ayrıntılı olarak katılımcı 3 h deneme ve herhangi bir zamanda herhangi bir olumsuz sonuçları olmadan fesih imkanı hakkında bilgilendirmek. Deneme ve yazılı bir onay için yazılı bir onay ölçütleri uygulayın hariç hiçbiri elde edilir. Bir alış irsaliyesi ve maddi tazminat hazırlamak.
  2. Son derece kontrollü ısı ve elektrik uyaranlara inducing için izin CE işaretli uyarıcılar kullanın. Analog termik ve elektrik uyaranlara dijital sinyalleri yakalamak için dönüştürün Analog sayısal dönüştürücüler kullanın. Isı ve elektrik Stimülatörü açın.
  3. Kalibrasyon ve deneyin ana parçası için el ile ve/veya otomatik ısı ve elektrik uyaranlara harekete sağlar uygun yazılım kullanır. Isı ve elektrik Stimülatörü yazılımını başlatın. Kalem ve kağıt uyaranlara yoğunluklarda ve katılımcı tarafından bildirilen karşılık gelen ağrı yoğunluklarda yazmanı hazırlayın.
  4. Rahat bir sandalyede sağ taraflı Kolçak ile otur konu izin. 100 adımda 5 ile sol, çapa noktası 0/hayır ağrı ve, sağdaki 0 ile olacak bir basılı Derecelendirme ölçeği, bağlantı noktası 100/dayanılmaz bir ağrı konu önünde yer. Konu sözlü olarak sağlanan ölçeği kullanarak hemen bunun için sorulduğunda bir uyarıcı ağrı yoğunluğu oranı için talimat. Doğru bir şekilde sadece sıfır anlamına gelir "acı" 100 iken artık hoş görülemez bir uyarıcı eşit olduğunu açıkla.
    Not: Bu çalışmada, "hoşgörü acı" bir konu, burada anlamı olsunrahat bir uyarıcı yoğunluk anlaşılmaktadır: artık tahammül edemez. Bu nedenle, bağlantı noktası 100 klinik uygulamada kullanılan bir sayısal Derecelendirme ölçeği aksine dayanılmaz bir ağrı olarak işaretlenir.

3. Kalibrasyon elektrik ağrı eşiği ve hoşgörü (parçalar 1 ve 2)

Not: Yalnızca bir deneyci ağrı hassasiyet üzerindeki sosyal etkileri en aza indirmek için kalibrasyon düşeni yapması gerektiğini. Aynı cinsiyetten ile bir deneyci ağrı hassasiyet23üzerinde çapraz-seks etkileri en aza indirmek için katılımcısı olarak seçin. Bölüm 1 ağrı eşiği ve hoşgörü açısından kısa (phasic) elektrik uyaranlara ve daha uzun ömürlü (tonik) elektriksel uyaranlar açısından Bölüm 2 belirler. Bu değerler phasic hesaplamak için bir temel olarak hizmet ve tonik elektrik ağrı uyaranlara ağrı stimülasyon bölümünde uygulanır.

  1. Katılımcının cilt doğru dizin ve orta parmak ile alkol çözümü temizle. Bir tek kullanımlık Ag/AgCl elektrot yerleştirin (Cilt iletişim boyutu: 34 mm çapında) sağ işaret parmağı (anot) ve sağ orta parmak (katot) proksimal falanks üst tarafında bir tane orta falanks üst tarafında. Elektrotlar elektrik Stimülatörü bağlayın.
  2. Konu sağ kollarını rahat kol dayama dinlenme ve yönergeler için aşağıdaki yordamı ile bunları sağlamak için sor.
    Not: Elektriksel kalibrasyonlar Bölüm 1 için belgili tanımlık öğretim formüle etmek nasıl bir örnek işte: "kısa elektriksel uyaranlar farklı yoğunluklarını yaşamaya gidiyorsun. Biz çok düşük yoğunluğu ile başlar. İlk olarak, düşük ağrı hissediyorum ilk kez belirtmek için gereklidir. Bu senin 'ağrı eşiği' olacak. Bu eşik belirlemek için bir elektriksel stimulus başlayacak ve kısa bir süre dolmadan önce 'Şimdi' söylemek istiyorum Bu durumda, seni hemen uyarıcı acı olup olmadığını ya da değil sıfır olarak 100 arası bir ölçekte değerlendirme tarafından rapor etmeliyim. Eğer uyarıcı acı değildi, bildirin lütfen 'Sıfır.' Sonra artan bir şiddette devam edecek. Sıfırdan büyük bir sayıya rapor ilk kez sonra birkaç düzeyleri yoğunluğunu azaltır ve tekrar sıfırdan büyük bir sayı belirtmek kadar tüm prosedürü tekrarlayın. 'Ağrı eşiği' doğrulamak için bunu. Bundan sonra yavaş yavaş noktasına nerede Yani uyarıcı 'Yüz' ile oranı tahammül veya ağrı artık stand yoğunluğu artacaktır. Bu senin 'ağrı hoşgörü düzey' olacak. Yine, bu düzey doğrulamak için birkaç düzeyleri geri döner ve sen rapor 'Yüz' ikinci kez kadar yordamı yineleyin. "Yüz' dediğiniz gibi ben hemen uyarıcı durdurur."
  3. Elektriksel kalibrasyonlar Bölüm 1 bir uyarıcı 0,5 başlatarak başlar mA (400 V) ile bir süre 5 s elektrikli uyarıcı (yazılım), Başlat düğmesini tıklatarak.
    Not: Her elektrik uyarıcı elektriksel kalibrasyonlar Part 1 5 bir süresi vardır s. 2 ms süresi 100 tek yakındır, uyarıcı oluşur, her 5 üzerinde eşit olarak dağıtılmış s.
    Dikkat: Elektriksel kalibrasyonlar her zaman 0,5 ile başlar anne ve bir kesim 25, bilinçsizlik ve yaşamı tehdit eden durumlara önlemek için anne.
  4. "Şimdi" 4 de uyarıcı, ikinci. Karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için sayı konu raporları yazın. 10 bir duraklama yapmak s uzun.
  5. Konu sıfır bildirirse, 0,5 mA, Başlat uyarıcı ve adıma 3.4 geri gidin yoğunluğu artırın. Aksi takdirde, 1,5 tarafından yoğunluğu azaltmak mA (en az: 0,5 mA), uyarıcı başlangıç ve geri adım 3.4 gidin. Konu ikinci kez sıfırdan büyük bir sayı bildirdiğinde, sıfıra karşılık gelen iki yoğunluklarda ortalamasını hesaplamak, yaz ve "phasic elektrik ağrı eşiği" işaretler (pEPTh). Daha sonra 3.6 adımla devam edin.
  6. Artış geçerli yoğunluğu 0,5 mA ve Başlat uyarıcı.
  7. 4'ten sonra "Şimdi" de uyarıcı başlatılmasını s. Karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için sayı konu raporları yazın. 10 için duraklama s.
  8. Konu bir değerin altında 100 bildirirse, 0,5 mA, Başlat uyarıcı ve adıma 3.7 geri gidin yoğunluğu artırın. Aksi takdirde, 1,5 tarafından yoğunluğu azaltmak mA (en az: 0,5 mA), uyarıcı başlangıç ve geri adım 3.7 gidin. Konu ikinci kez 100 raporladığında, 100'e karşılık gelen iki yoğunluklarda ortalamasını hesaplamak, yaz ve "phasic elektrik ağrı toleransı olarak" işaretler (mide ilacı). 3.9 adımla devam edin.
  9. Katılımcı elektriksel kalibrasyonlar part 2 hakkında bilgilendirmek.
    Not: Bu elektriksel kalibrasyonlar Bölüm 2 için olası bir öğretim olduğunu: "daha düşük şiddette başlıyor, ama bu sefer uyaranlara daha uzun olacak. Ben 'Şimdi' iki kez, hemen sonra başlayan ve kısa bir süre önce bir uyarıcı sonunu söyleyeceğim. Ne zaman 'Şimdi' rapor ilk bölümünde olduğu gibi bir sayı söyle. Sıfırdan büyük bir sayıya rapor ilk kez sonra birkaç düzeyleri yoğunluğunu azaltır ve yeniden sıfırdan büyük bir sayı belirtmek kadar biz doğrulama amacıyla, tüm prosedürü tekrar. Bunun, yavaş yavaş nerede 'Yüz' ile uyarıcı oranı nokta yoğunluğu artacak Yine, bu eşik doğrulamak için birkaç düzeyleri geri döner ve seni rapor 'Yüz' ikinci kez kadar yordamı yineleyin. "Yüz' dediğiniz gibi ben hemen uyarıcı durdurur."
  10. Elektriksel kalibrasyonlar Bölüm 2 bir uyarıcı 0,5 başlatarak başlar mA (400 V) ile bir süre 10 s elektrikli uyarıcı (yazılım), Başlat düğmesini tıklatarak.
    Not: Her elektrik uyarıcı elektriksel kalibrasyonlar Part 2 10 bir süresi vardır s. Uyarıcı 200 tek elektrik şokları 2 ms, her, süre aynı derecede belgili tanımlık 10 dağıtılan oluşur s.
  11. 1 sonra "Şimdi" de uyarıcı başlatılmasını s. Karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için sayı konu raporları yazın. "Şimdi" 1 söylüyorlar s uyarıcı biter ve yeniden, yazmak sayı konu aşağı önce şimdi karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için raporlar. 10 için duraklama s.
  12. Konunun raporların her ikisi de sıfır olduğunda, yoğunluğu 0,5 mA, Başlat uyarıcı ve adıma 3.11 geri gidin artırın. Aksi takdirde, 1,5 tarafından yoğunluğu azaltmak mA (en az: 0,5 mA), uyarıcı başlangıç ve geri adım 3.11 gidin. Konu ikinci kez sıfırdan büyük bir sayı bildirdiğinde, sıfıra karşılık gelen iki yoğunluklarda ortalamasını hesaplamak, yaz ve "tonik elektrik ağrı eşiği" olarak işaretler (tEPTh). Daha sonra 3.13 adımla devam edin.
  13. Artış geçerli yoğunluğu 0,5 mA ve Başlat uyarıcı.
  14. 1 sonra "Şimdi" de uyarıcı başlatılmasını s. Karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için sayı konu raporları yazın. "Şimdi" 1 söylüyorlar s uyarıcı bitmeden önce. Bir daha, sayı konu şimdi karşılık gelen uyarıcı yoğunluğu için raporları yazın. 10 için duraklama s.
  15. Hem konunun raporların 100 ise, 0,5 mA, Başlat uyarıcı ve adımları yineleyin 3.14\u20123.15 yoğunluğu artırmak. Aksi takdirde ilgilinin raporlardan herhangi birini tam olarak 100 ise, 1.5 tarafından yoğunluğu azaltmak mA (en az: 0,5 mA), uyarıcı başlangıç ve adımları 3.14\u20123.15 tekrar. Konu ikinci kez 100 raporladığında, 100'e karşılık gelen iki yoğunluklarda ortalamasını hesaplamak, yaz ve "tonik elektrik ağrı hoşgörü" olarak işaretler (tEPTo). O zaman adım 3,16 ile devam edin.
  16. Elektrik uyarıcı elektrotlar kesin ve her iki Ag/AgCl elektrotlar katılımcının parmak kaldırmak. Temiz parmak yıkamayı alkol çözümü ile elektrot jel kalır.

4. Kalibrasyon termal ağrı eşiği ve hoşgörü (parçalar 1 ve 2)

Not: Termal ağrı kalibrasyon iki bölüme ayrılmıştır. Açısından daha uzun ömürlü (tonik) termal uyaranlara arayabildiği Bölüm 2 ve Bölüm 1 ağrı eşik ve tolerans açısından kısa (phasic) termal uyaranlara belirler. Bu değerler phasic hesaplanması için temel olarak hizmet ve tonik termal ağrı uyaranlara ağrı stimülasyon bölümü sırasında uygulanır.

  1. 30 x 30 mm thermode konunun sağ önkol, 30 mm için bilek, proksimal üst tarafında bir kanca ve döngü raptiye kayış tarafından uygulanır. Sağ kollarını rahatça kol dayama üzerinde dinlenmek için konu sormak.
    Not: Bir thermode sonda/hangi konunun cilde bağlı olduğu ve gerçek termal uyarıcı indükler termal uyarıcı bir parçasıdır.
  2. Konu termal kalibrasyon Bölüm 1 yordamı hakkında bilgilendirmek.
    Not: Bir formülasyon termal kalibrasyon Bölüm 1 için belgili tanımlık öğretim için olabilir: "Şimdi kısa ama sürekli termal uyaranlara farklı yoğunluklarını yaşamaya gidiyorsun. Biz Vücut ısını hemen üstünde bir sıcaklık ile başlar. Termal bir uyarıcı başlayacak ve kısa bir süre dolmadan önce 'Şimdi' diyecekler Bu durumda, uyarıcı acı veya bu sıfır olarak 100 arası bir ölçekte derecelendirerek değil, senin gibi elektriksel kalibrasyonlar düşeni yaptı hızlı bir şekilde rapor etmeliyim. Benzer şekilde, eğer uyarıcı acı değildi, 'Sıfır' bildirin Sonra artan bir şiddette devam edecek. Her zaman iki uyaranlara arasında birkaç saniyelik bir duraklama. Kalibrasyon faz 'Yüz' rapor veya kesme sıcaklık ulaşıldığında sona erdi."
  3. Termal kalibrasyon Bölüm 1 5 süresi olan bir uyarıcı 39 ° c başlatarak başlar termal uyarıcı (yazılım), Başlat düğmesini tıklatarak s.
    Dikkat: Cilt yanıkları önlemek için bir kesme sıcaklığı 50 ° c termal kalibrasyon Bölüm 1 vardır.
    Not: Her termal uyarıcı termal kalibrasyon Part 1 5 bir süresi vardır s.
  4. "Şimdi" uyarıcı 4 saniyede söyle. Konu için karşılık gelen sıcaklık verir yoğunluğu numarasını yazın. 10 için duraklama s.
  5. 100 konu göstergesidir, 1 ° C sıcaklık artışı, uyarıcı başlatın ve adımları 4.4\u20124.5 tekrarlayın. Aksi takdirde, 100 göstergesidir veya kesme sıcaklığı 50 ° C ulaşıldığında, termal kalibrasyon Bölüm 1 sonraki adıma devam ederek feshedebilir.
  6. Ünlü numaraları kontrol ve ilk sıcaklığı ile ilgili bir yoğunluk sayı sıfırdan "phasic ısı ağrı eşiği" olarak işaretle (pHPTh). Sıcaklık ile 100 bir göstergesi "phasic ısı ağrı hoşgörü" olarak işaretle (Foto).
    Not: Konu bir sayı 100 kesme sıcaklığında (50 ° C) aşağıda bildirirse, 50 ° C Foto işaretleyin.
  7. Katılımcı termal kalibrasyon part 2 hakkında bilgilendirmek.
    Not: İşte bu termal kalibrasyon aşama için belgili tanımlık öğretim için örnek teşkil eden bir formülasyon: "Biz bir sıcaklık Vücut ısını yukarıda ile başlar, ama bu sefer termal uyaranlara daha uzun olacak. İki kez 'Şimdi' diyecekler: hemen sonra başlangıç ve bitiş uyaranların kısa bir süre önce. Ne zaman 'Şimdi' desem, acı deneyim eşit bir sayı rapor. Eğer uyarıcı acı değildi, bildirin lütfen 'Sıfır.' O zaman bir artan sıcaklık ile devam edecek. Her zaman bir kaç saniye sonra her uyarıcı bir duraklama. Kalibrasyon faz 'Yüz' rapor veya kesme sıcaklık ulaşıldığında sona erdi."
    Dikkat: Cilt yanıkları, daha uzun uyarıcı süre nedeniyle önlemek için bir kesme sıcaklık 49,5 ° c termal kalibrasyon Bölüm 3 bulunmaktadır.
  8. Termal kalibrasyon Bölüm 2 bir uyarıcı 10 39 ° c ile başlayan s uzun termal uyarıcı (yazılım), Başlat düğmesini tıklatarak.
    Not: Her termal uyarıcı termal kalibrasyon Part 2 10 bir süresi vardır s.
  9. 1 sonra "Şimdi" de uyarıcı başlatılmasını s. Konu için karşılık gelen sıcaklık raporları yoğunluğu numarasını yazın. "Şimdi" 1 söylüyorlar s uyarıcı bitmeden önce. Yine, konu şimdi için karşılık gelen sıcaklık raporları yoğunluğu numarasını yazın. Duraklat 60 s.
  10. Konu her iki bulguları 100 altında iseniz, 1 ° C sıcaklık artışı (özel durum: aşağıdaki nota bakın), sonraki uyarıcı başlangıç ve tekrar adım 4.16. Aksi takdirde, raporların hiçbiri tam olarak 100 veya kesme 49,5 ° C sıcaklık ulaşıldığında ise aşağıdaki adımla devam ederek termal kalibrasyon Bölüm 2 sonlandırın.
    Not: Bu ayar, sıcaklık adımları aşamasındadır: 39 ° C, 40 ° C, 41 ° C, 42 ° C, 43 ° C, 44 ° C, 45 ° C, 46 ° C, 47 ° C, 48 ° C, 49 ° C, 49,5 ° C.
  11. Ünlü numaraları kontrol ve hangi karşılık gelen sayıların en az biri değildir "tonik ısı ağrı eşiği" olarak sıfırdan ilk sıcaklık işareti (tHPTh). Sıcaklık ile 100 ilk ünlü raporu "tonik ısı ağrı hoşgörü" olarak işaretle (tHPTo).
    Not: Konu her iki sayıyı da 100 (49,5 ° C) kesme sıcaklığında aşağıda bildirirse, 49,5 ° C tHPTo işaretle.
  12. Thermode katılımcının koltukaltı kaldırın. Konu bir kısa bir mola ve/veya sıhhi tesis kullanmak istediğiniz gerekmediğini sorun. Eğer katılımcı açısından termal uyaranlara ağrı stimülasyon parçası için uygundur bir denetimi gerçekleştirmek için ek dosya 1' de açıklanan yönergeleri izleyin.

5. ağrı stimülasyon deneme hazırlanması

  1. Kuralları bir odada kamera tarafından izlenen, ısı kontrollü ve düşük gürültü deneysel kalibrasyon/izleme yanında acı stimülasyon Oda (bkz. şekil 1). Her iki oda bir boru boru (80 mm çapında) üzerinden bağlayın.
    Not: Kamera izleme konunun sağlık durumu hakkında bilgi sağlar ve ani bilinç kaybı veya dolaşım çökmesi durumunda hızlı müdahale sağlar.
  2. Bir sınav kanepe üzerinde deneme sırasında konu yatıyor ayarlayın. Bir duvara boru boru yakın yanındaki uzun yüzü koyun. Bir yastık baş için sağlar.
  3. Konu başkanı nerede rahat muayene kanepe yanındaki duvara bir ayna iliştirin.
  4. Fizyolojik veri (EKG, EMG ve SCL x 3) yakalamak için ses, video (yüz, yüz cilt sıcaklığı ve bir tam vücut görünümü ön ve yan görünümü) ve termik ve elektrik Stimülatörü çıkışlarını deney sırasında uygun kayıt kullanmak, yazılım ve kayıt cihazları (biosignal kaydedici, üç yüksek çözünürlüklü renkli kamera, bir termal kamera ve tek yönlü mikrofon).
    1. Kaydedilen yöntemleri eşitlemek için bir çözüm geliştirmek. Bir donanım cihazları, biosignal ve ses kaydediciler, bilgisayar saati eşitleme (örneğin, üzerinden NTP) ve veri akışları ile birlikte zaman damgaları kaydı bir kayıt, tetikleyici sinyalleri tetikleme ve kaydedilen veri postprocessing içine Zamansal ofset ve saat drift için telafi etmek için akarsu.
  5. Tam vücut görüş kamerası bu konunun tüm vücut yakalar bir şekilde yükleyin. Ön yüz görünümü kamera katılımcı yaklaşık 1 m başının üstünde kurmak. Sol ve sağ tarafındaki ön yüzü kameranın yanındaki termal kamera mikrofon bağlama. Yan görüş kamerası tavana iliştirin. Konunun yüz bir tarafı, hem de diğer tarafa yansıyan aynaya kaydetmek mümkün olduğu bir noktaya ayarlayın (bkz. Şekil 2).

Figure 2
Şekil 2: kamera ve mikrofon kurulumunun şematik gösterim. Ön yüz kamera, termal kamera ve mikrofon yaklaşık 1 m kadar başının üstünde katılımcının ayarlanır. Yan görünümü kamera karşısında her iki tarafında bir ayna yardımıyla yakalar. Duvara monte edilmiş bir vücut görüş kamerası sağlar vücut hareketleri kayıt için. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Not: küçük bir deneysel Oda nedeniyle bir yan görüş kamerası bir ayna ile birleştirerek ilgilinin yüz her iki tarafında sadece bir fotoğraf makinesi ile yakalamak için çok şık bir çözüm bu.

  1. Yinelenen biosignal kayıt bilgisayarı için bir bilgisayar monitörü grafik çıktısını kalibrasyon/izleme odasında kurmak.
  2. Etkin PC Hoparlör kalibrasyonu/izleme odasında ayarlayın. Onları boru boru ile sesli kayıt bilgisayar üzerinden bağlamak. Deney sırasında yardım gerekebileceği düşünülerek katılımcı mikrofon aracılığıyla duymak emin olun.
  3. Thermode ve boru boru aracılığıyla elektrik uyarıcı elektrotlar kablo deneysel odasına geçer. Yerine akustik köpük boru boru (veya ses emer benzer bir malzeme) her iki tarafında yukarı yuvarlandı.
    Not: termal Stimülatörü kalibrasyon/izleme odasında bırak. Düzenli olarak kendi iç havalandırma soğuması için başlangıç nedeniyle kayıt ses sinyali kirlenmektedir.
  4. Kayıt örneklendirme oranı aşağıdaki gibi ayarlayın: (a) ses 44,1 kHz; (b) ön ve yan görüş fotoğraf makinesi 25 Hz'de; (c) tüm vücut görüş kamerası 30 Hz değerinde; (d) 120 Hz Termal Kamera; (e) SCL, EMG ve ECG 1000 Hz., tüm ayarları kaydedin.
  5. Bir soğuk jel paketi (100 mm x 100 mm) alın ve bir dondurucu içine koydu. Bir 200 mm x 200 mm hijyenik nonwoven havlu veya benzer bir şey (örneğin, bir ince kağıt havlu) ve bir merhem hazırlamak.
  6. 12 bireysel uyarıcı yoğunluklarını, her altı ısı ve elektrik ağrı indüksiyon, aşağıdaki gibi hesaplar: (a) phasic elektrik ağrı yoğunluğu 3 (pE3) mide ilacı; % 90'ı = (b) phasic elektrik ağrı yoğunluğu 2 (pE2) = (pE3 + pEPTh) / 2; (c) phasic elektrik ağrı yoğunluğu 1 (pE1) = pEPTh; (d) tonik elektrik ağrı yoğunluğu 3 (tE3) = %90 tEPTo; (e) tonik elektrik ağrı yoğunluğu 2 (tE2) = (tE3 + tEPTh) / 2; (f) tonik elektrik ağrı yoğunluğu 1 (tE1) = tEPTh; (g) phasic ısı ağrı yoğunluğu 3 (pH3) Foto - 0.5 ° C 100 Foto için konu rapor = — durumda, pH3 Foto; = (h) phasic ısı ağrı yoğunluğu 2 (pH2) = (pH3 + pHPTh) / 2; (i) phasic ısı ağrı yoğunluğu 1 (pH1) = pHPTh; (j) tonik ısı ağrı yoğunluğu 3 (tH3) tHPTo - 0.5 ° C 100 tHPTo için konu rapor = — durumda, tH3 = tHPTo; (k) tonik ısı ağrı yoğunluğu 2 (tH2) = (tH3 + tHPTh) / 2; (l) tonik ısı ağrı yoğunluğu 1 (tH1) tHPTh =.
  7. Değerleri phasic elektrik (pE1\u2012pE3) ve ısı ağrı yoğunluklarda (pH1\u2012pH3) ve tonik elektrik (tE1\u2012tE3) girin ve ısı ağrı yoğunluklarda (tH1\u2012tH3) — Adım 3 ve 4 bölümlerine göre gerçekleştirilen kalibrasyon dayalı 5.11 hesaplanabilir — termik ve elektrik Stimülatörü yazılımı içine. Temel (acısız) sıcaklığı 32 ° C ve artış 8 ° c sıcaklık oranını ayarlamak/s. tüm ayarları kaydet.
  8. Isı ve elektrik uyarıcı ile iletişim kurmak için kullandığı bir komut dosyası dili tabanlı bilgisayar yazılımı kullanın. Denetleme ve ağrı uyaran bir ağrı yaşla script dayalı tetikleme için izin verdiğinden emin olun.
    Not: Bir ağrı yaşla komut dosyası randomize ağrı uyaranlara ve zamanlama denetimlerini ve süresini tetikler. Bu çalışmada, termal Stimülatörü yazılım bir ağrı yaşla komut dosyası hazırlama olanağı sağlar. Yazılım otomatik olarak termal uyaranlara tetikler ve elektrik bir uyarıcı tetiklenen sinyalleri gönderir. Elektriksel uyaranlar ikinci bir yazılımda hazırlanmış bir komut dosyası tarafından tetiklenir.
  9. Ağrı yaşla komut dosyası hazırlamak (bkz. şekil 3aşağıdaki gibi). Her phasic uyarıcı yoğunluğu (pE1, pE2, pE3, pH1, pH2ve pH3) 30 ve her tonik uyarıcı yoğunluğu (tE1, tE2, tE3, sayısını ayarlamak tH1, inci2ve tH3) 1. Her phasic uyarıcı süresi 5 olarak ayarlayın her tonik uyarıcı 60 süresi ve s s. rastgele tüm uyaranlara sırasını. 8 – 12 s. Set phasic uyaranlara arasında duraklar 300 tonik uyaranlara sonra duraklar rastgele s. tüm ayarları kaydedin.
    Not: daha uzun süre nedeniyle farklı tonik ısı uyaranlara sayısını 1 olarak cilt yanıkları önlemek için küme. Tonik uyaranlara 300 olmalıdır sonra tüm duraklar s satır taban çizgisine dönmek ve böylece, sonraki sinyalleri kontamine değil fizyolojik sinyal izin vermek için.

Figure 3
Şekil 3: ağrı stimülasyon kısmı grafik gösterimi (A)örnek teşkil eden ağrı yaşla script randomize phasic (mavi) ve tonik (kırmızı) ağrı uyaranlara. Ağrı yaşla el yazısı yukarıda (B) alıntı: üç phasic uyaranlara 5 ikinci ve sonraki duraklar süresi süresi ile. Duraklar süresi 8 ile 12 saniye arasında değişir. (pH1, pH2, pH3 phasic ısı ağrı yoğunluğu ile 1, 2, 3; = tH1,2inci, inci3 tonik ısı ağrı yoğunluğu ile 1, 2, 3; = pE1, pE2, pE3 phasic elektrik ağrı yoğunluğu ile 1 = , 2, 3; tE3 tE1, tE2tonik elektrik ağrı yoğunluğu ile 1, 2, 3; = s = saniye). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

6. ağrı stimülasyon

  1. Katılımcı deneysel odasına kurşun ve yaklaşan prosedür hakkında onlara. Deneysel kurulum ve aletlerin işlevleri açıklar. Konu tekrar deneme her zaman sağlanan bir acil durum düğmesine basarak veya durdurmak isteyen iptal olasılığı hakkında bilgilendirmek.
  2. Rahatça muayene kanepede yatmak konu sormak. Onların back on deneme sırasında yalan söylemeye devam etmelerini isteyin.
  3. Tüm deri bölgelerinde elektrotlar alkol çözümü ile nereye takılacak temiz. Sol yanak, sol kulağının arkasında ve aşındırıcı jel ile sol kaş yukarıda yüzeyinde herhangi bir ölü deri hücreleri kaldırın. Bir alkol çözümü ile bu alanlarda reclean.
  4. SCL ölçüm için iki pregelled, nonpolarizable Ag/AgCl elektrot Velcro kayış tarafından doğru dizin ve orta parmak distal falanks alt iliştirin. Askıları çok sıkı olmadığından emin olun. Onlar konu parmak uçlarını bir zonklama hissi bildirirse çok sıkı vardır.
  5. EKG'nin kaydetmek için dairesel kişi alanları (34 mm çapında) ile üç pregelled, yapışkanlı Ag/AgCl ek elektrotlar kullanın. Bir elektrot (katot) göğüs, yaklaşık 6 cm sağ köprücük kemiği altında yerleştirin. İkincilik bir (anot) sol dokuzuncu ve onuncu kaburga üzerinde. Sağdaki bel leğen kemiği yanında üçüncü elektrot (zemin/başvuru) ekleyin.
  6. M. trapeziusEMG kaydetmek için de dairesel kişi alanları (34 mm çapında) ile üç pregelled, yapışkanlı Ag/AgCl ek elektrotlar kullanın. İki elektrot (katot ve anot) boyun trapezius kas sol yan yana yerleştirin. Üçüncü sırada teke (başvuru) aşağıda sol köprücük kemiği.
  7. Altı yeniden kullanılabilir, korumalı Ag/AgCl elektrotlar kayıt çapı 4 mm ile M. Oluklu supercilii ve M. zygomaticus majorEMGs ölçmek için kullanın. Elektrotlar boşluklar elektrolit jel ile doldurun.
    1. Elektrotlar çift taraflı yapıştırıcı yaka aracılığıyla aşağıdaki gibi ekleyin: oluklu superciliiiçin bir elektrot (anot) (sol) glabella satırının yanındaki sol kaş hemen üstüne yerleştirin. İkinci elektrot (katot) 1 cm lateral ilki için yerleştirin.
    2. Üçüncü elektrot (başvuru) hemen altında saç çizgisi frontal kemik ortasına takın. Zygomaticus büyükiçin sol memesi sol sözlü komissür hayali bir çizgi çizin. Bir elektrot (anot) biraz satır ve ikinci yarısı yer bir (katot) 1 cm yanında medial. Üçüncü elektrot (başvuru) sol mastoid iliştirin. Tüm elektrotlar biosignal kayıt cihazı ilgili girdileri bağlayın.
  8. Görsel bir denetimi tüm fizyolojik sinyaller iyi/mükemmel bir kaliteye sahip iseniz kayıt yazılımı biosignal aracılığıyla yapın. Konu bazı kasları hareket ve ilgili sinyal kontrol için sor. Ayarlamak geliştirmek/herhangi bir tatmin edici sinyalleri uygun anlamına gelir/eylemleri tarafından.
  9. Bir Ag/AgCl elektrot (34 mm çap) sol işaret parmağı (anot) ve sol orta parmak (katot) proksimal falanks üst tarafında bir tane orta falanks üst tarafına yerleştirmek. Konular elektrotlar adhesiveness azaltılması işlem sırasında ter gibi tıbbi bant ile elektrotlar bağlayacaktın. Elektrotlar elektrik Stimülatörü bağlayın.
  10. Thermode konunun sol önkol 30 mm için bilek proksimal üst tarafında bir Velcro kayış tarafından uygulanır. Kayışı deri sıkmak değil emin olun.
  11. Bütün kameralar başlatın. Katılımcı kamera görüntüleri mükemmel görünür olduğundan emin olun. Gerekirse, konumunu ayarlamak için konu sormak. Özellikle yüz kameraların görüş küçük bir alan ile ilgilen. İdeal olarak, yüz katılımcı deneme sırasında başından görüş alanı dışına taşır riskini azaltmak için görüntünün merkezinde olmalıdır.
  12. Mikrofon açıksa ve kayıt ses tatmin edici kontrol edin.
  13. Konu başka sorunuz varsa ve deneme için hazır olduğunu sor. Onu tamamen doğal olarak hareket etmek ve değil bastırmak ve herhangi bir ağrı reaksiyonlar deneme sırasında abartmak için talimat.
  14. Tüm kayıt cihazları (kamera, mikrofon, biosignal yazmak) başlatmak için veri eşitleme gereksinimleri uygun.
  15. Deneysel odadan ve Kalibrasyon/izleme Odaya girin. Fizyolojik sinyalleri konunun normalleştirmek izin vermek için 5 dakika bekleyin. Ağrı yaşla komut dosyasını çalıştırın.
  16. Dikkatle konu ve ağrı stimülasyon bölümü ilerlemesini izleyebilirsiniz. Açık sıra dışı/doğal olmayan davranış, teknik problemler ve biosignal eserler nedeniyle aşırı hareketi geliyor-off elektrotlar, vs, herhangi bir zaman damgaları yazın.
  17. Ağrı yaşla komut bitiş sonra tüm kayıt cihazları durdurmak. Kaydet/tercih edilen biçimde tüm verileri verme. Isı ve elektrik Stimülatörü açın.
  18. Katılımcı iyi olup olmadığını kontrol edin ve bütün elektrotlar ve thermode bağlantısını kesin. Tüm deri bölgelerinde elektrot jel kalıntılarını kaldırmak için alkol çözümü ile temizleyin.
  19. Dondurucudan soğuk jel paketi almak ve hijyenik dokuma olmayan havlu (veya benzer bir şey, örneğin ince kağıt havlu) sarın. Bu en az 5 dakika thermode yerleştirildiği cilt alanına uygulamak için Katılımcı sormak.
  20. Konu gösterdi ve açıkladı onların bireysel ağrı düzeyleri fırsatı sunuyoruz.
  21. Merhem thermode yerleştirildiği deri bölgesine uygulayın.
    Not: Soğuk jel paketi ve merhem (bir) olasılığını en aza indirgemek için kullanılan kızarıklık ve tahriş cilt.
  22. Maddi tazminat el ve faturalı kabul etmiş. İletişim bilgilerini ortaya çıkan sorunları durumunda. Katılımcı teşekkür ve veda.
  23. Akustik köpük boru boru her iki taraftan çıkarın. Thermode ve elektrik uyarıcı elektrotlar kablo kalibrasyon/izleme odasına geri ver. Tüm tek kullanımlık elektrotlar atmayın, jel kalıntılarının tüm yeniden kullanılabilir elektrotlar temiz ve uygun yüzey temizleyici inceleme kanepeyle temizle. Soğuk jel paketi dondurucu içine koy.

Representative Results

Acı farklı herhangi bir kişi tarafından algılanır ve kendisi turnuvalarda yüz ifadeleri, paralinguistic ve/veya fizyolojik sinyalleri ifade edebilir. Tasarım bu çalışmanın temel amacı ile ilgili olarak çeşitli şekillerde acı yanıt-e doğru çözümlemek uygundur. Elde edilen veriler gibi araştırma soruları, cevap izin verebilir: belirli ağrı yanıt desenler vardır? Onlar acı modeli ve süresi ile ilgili farklı mıdır?

Toplam 134 konuların deneyimimizi katıldı. Cinsiyet oranı 50/50. Biz onları aşağıdaki yaş gruplarında bölüyor: 1) 18-29 yaş (N = 49, 23 erkek, 26 kadın), 2) 30-39 yıl (N = 45, 23 erkek, 22 kadın), 3) 40-50 yıl (N = 40, 21 erkek, 19 kadın). 31.4 tüm konuların ortalama yaşındayken (SD 9,7 =), sözümüzün 33.4 = (SD 9,3 =) ve tüm kadınların 32.9 = (SD = 10,2) yıl. Çalışma gerçekleşti, tıbbi psikoloji Üniversitesi Ulm, Almanya.

Ana bu iletişim kuralı bir veri kümesi, ses, video ve psikofizyolojik sinyalleri konularda yanıt ağrı uyaranlara karşı yansıtan sonuçtur. Tablo 1 kaydedilen sinyalleri teknik özellikleri ve çalışma bağlı ağrı uyaranların numaraları hakkında genel bilgiler sağlar.

Teknik Özellikler
Sinyal: Örnekleme hızı: Öznitelikler:
Ses 44100 Hz Mono, MP3 320 kbps
Kamera 1 (yüz, Önden Görünüm) 25 Hz Video renk: çözünürlük 1384 x 1032,
HEVC libx265 (CRF 16, önceden orta) ile kodlanmış
Kamera 2 (yüz, yan görünüm) 25 Hz Video renk: çözünürlük 1620 x 840,
HEVC libx265 (CRF 16, önceden orta) ile kodlanmış
Vücut kamera CA. 30 Hz Video renk: çözünürlük 1500 x 600,
Libx265 (CRF 16, önceden orta) ile kodlanmış HEVC;
Derinlik video: çözünürlük 500 x 200, kayıpsız kodlama
Termal Kamera CA. 120.8 Hz Yüzey sıcaklığı video: çözünürlük 120 x 160,
gri tonlamalı kodlanmış MPEG-4-AVC ile libx264
(CRF 0, önceden ayarlanmış iyileşeceğini),
kodlanmış Sıcaklık aralığı 26,5-52.0 ° C (0,1 adım)
EKG 1000 Hz Donanım filtre BioPac: 35 Hz LP, 0.5 Hz HP,
50 Hz çentik filtresi
SCL 1000 Hz Donanım BioPac filtre: 10 Hz LP, hiçbir HP
hiçbir çentik filtresi
EMG M. trapezius 1000 Hz Donanım BioPac filtre: 500 Hz LP, 10 Hz HP,
hiçbir çentik filtresi
EMG M. Oluklu supercilii 1000 Hz Donanım BioPac filtre: 500 Hz LP, 10 Hz HP,
hiçbir çentik filtresi
EMG M. zygomaticus büyük 1000 Hz Donanım BioPac filtre: 500 Hz LP, 10 Hz HP,
hiçbir çentik filtresi
Bir çekim gücü Termal Elektrik
Konular: Phasic uyaranlara (5 s): Tonik uyaranlara (60 s): Phasic uyaranlara (5 s): Tonik uyaranlara (60 s):
Konu 90 (yoğunluk başına 30) 3 (yoğunluk başına 1) 90 (yoğunluk başına 30) 3 (yoğunluk başına 1)
Tüm (N = 134) 12060 (4020 yoğunluğu başına) 402 (yoğunluk başına 134) 12060 (4020 yoğunluğu başına) 402 (yoğunluk başına 134)
Erkek (n = 67) 6030 (yoğunluğu başına 2010) 201 (67 yoğunluğu başına) 6030 (yoğunluğu başına 2010) 201 (67 yoğunluğu başına)
Kadınlar (n = 67) 6030 (yoğunluğu başına 2010) 201 (67 yoğunluğu başına) 6030 (yoğunluğu başına 2010) 201 (67 yoğunluğu başına)

Tablo 1: teknik özellikler ve sayısı indüklenen uyaranlara. Üst yarısı (Teknik Özellikler) gösterir örneklendirme oranı ve belirli sinyalleri özniteliklerini. Alt yarısı (uyaranlara) gösterir (termal/elektrik) indüklenen belirli sayıda ağrı bir konu için tüm konular ve her cinsiyet için bir çekim gücü. (MP3 = hareketli resim uzmanları grubu Layer 3 ses, kbps kilobit / saniye, HEVC = yüksek verimlilik Video kodlama, Cadmus devrimci CEPHESİ'ne = = sabit hızı faktörü, MPEG-4-AVC Motion Picture uzmanlar grubu katmanı-4 Video Gelişmiş Video kodlama, Hz = Hertz, ° C = santigrat derece, = s = saniye, ECG Elektrokardiyogram, SCL = = cilt gürültülerinden düzeyi, EMG Elektromiyografi, LP = alçak geçiren Filtre, HP = yüksek geçiren Filtre, M. Musculus ==).

Çalışma kalibrasyon aşaması ile ilgili ikincil bir sonuç Tablo 2' de sunulmuştur. Bu kötü stimülasyon sıcaklıklar ve akıntılar ağrı yoğunluklarını 1 ve 3 (olarak hesaplanan adım 5.11 Protokolü) tüm konular için ve ayrıca için erkek ve kadın alt grubu gösterir.

Bir çekim gücü Termal [° C] içinde ortalama (SD) Elektrik [anne içinde] ortalama (SD)
Konular pH1 pH3 tH1 tH3 pE1 pE3 tE1 tE3
Tüm (N = 134) 44,03 (2,25) 49.17 (1,20) 42,50 (2.14) 47.76 (1.02) 1,63 (0,94) 5.64 (2.72) 1,69 (1.12) 5.70 (2.59)
Erkek (n = 67) 44,56 (2.18) 49.48 (0,89) 43.11 (1,98) 47.93 (1.04) 1,94 (1,01) 6.83 (3.02) 1,96 (1.16) 6,90 (2.72)
Kadınlar (n = 67) 43,51 (2,74) 48.87 (1.39) 41.89 (2.14) 47,59 (0.98) 1.32 (0,75) 4,45 (1.70) 1.43 (1,01) 4.51 (1.80)

Tablo 2: demek uyarımı sıcaklıklar ve akıntılar ağrı yoğunluklarını 1 ve 3. (pH1, pH3 phasic ısı ağrı yoğunluğu ile 1, 3; = tH1, inci3 tonik ısı ağrı yoğunluğu ile 1, 3; = pE1, pE3 phasic elektrik ağrı yoğunluğu ile 1, 3; = tE1, tE3 tonik elektrik acı = yoğunluğu ile 1, 3; ° C derece santigrat; = mA miliamper, SD = standart sapma =).

İletişim kuralının tüm adımları dikkatlice yapılır ve hiçbir teknik (bilgisayar veya aygıt çöker, vb kayıt açısından) oluşursa, başarılı bir sonuç şekil 4'te gösterildiği gibi benzer görünebilir. Tüm sinyaller kaliteli olmalarını ve etkileşimler dış kaynaklar tarafından etkilenmez. Katılımcı her kamera açıkça görülmeye başlıyor.

Figure 4
Şekil 4 : Başarılı bir deneme örnek verilerden. Şekil kaydedilen sinyalleri birkaç saniye önce sırasında ve sonrasında bir şiddetli bir acı uyarıcı gösterir. Tüm sinyaller olmayan filtre ve zamanında eşitlenir. Anlaşılır olması için sadece temsilcisi ekran görüntüleri video sinyalleri burada gösterilir. (EMG Elektromiyografi, SCL = = cilt gürültülerinden düzeyi, ECG Elektrokardiyogram, M=. = Musculus, s = saniye). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Ancak, beklenmedik olaylar verileri gürültülü veya bozuk olur neden olabilir. Yanında, bilgisayar ya da aygıt çöküyor, geliyor-off elektrot (çift taraflı yapıştırıcı yaka vasıtasıyla bağlı olan özellikle yeniden kullanılabilir elektrotlar ile küçük çaplı) çoğunlukla kaydetme için kullanılamaz sinyalleri yol açar. Alt-optimal bir veri kümesi için örnek olarak, şekil 5 ne zaman bir EMG elektrot kapalı geliyor ve karşılık gelen sinyal işe yaramaz işler süre gösterir.

Figure 5
Şekil 5 : Örnek verilerden bir alt-optimal deneyi. Kırmızı daire zaman bir EMG elektrot (M. zygomaticus büyük) ilgilinin yanak düştü gösterir. Bu ter veya baş hareketi nedeniyle olabilir. Şu andan itibaren sinyal kaybedildi. (EMG Elektromiyografi, SCL = = cilt gürültülerinden düzeyi, ECG Elektrokardiyogram, M=. = Musculus, s = saniye). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Etik kurallar nedeniyle, termal ve elektriksel uyaranlar en büyük şiddetlerde kısıtlı olması gerekiyordu. Termal kalibrasyon kontrolü ile ilgili olarak (ek dosyasına bakın) bölüm, 37 konu (31 erkek, 6 kadını) ulaştı 50,5 ° C verilen kesim (oranı 37/134 = = %27.61). Termal kalibrasyon Bölüm 1 gelince, 60 katılımcılar (39 erkek, 21 kadın) 50.0 ° C kesim ulaştı (oranı 60/134 = = %44.78) ve Bölüm 2 ile ilgili olarak, 57 kişi (37 erkek, 20 kadın) kesme 49,5 ° c (oranı = 57/134 = %42.54). Her iki elektriksel kalibrasyonlar bölümleri için kesim 25 oldu anne. 134 konularda hiçbiri ulaşmıştır.

(Sonraki paragrafa bakınız) veri yayımlamayı düşündüğünüz gibi veri kümeleri cutoffs ulaştınız katılımcıların ek olarak işaretlenir ve kendi öznel ağrı derecelendirme için karşılık gelen cutoffs dahil edilecektir.

Protokolü'nün ana odak termik ve elektrik ağrı analiz etmek için Multi-Modal sinyalleri alma işaret etmek istiyoruz. Bu nedenle, diğer sonuç burada ele alınmıştır. Kontrol ve veri kümesi eksik veri veya veri paylaşımı için reddedilen yazılı izni nedeniyle hariç sonra veri kümeleri bu çalışmanın adı "X-ITE ağrı veritabanı" altında kullanıma sunulacaktır. Ne zaman ve X-ITE ağrı DB edinme hakkında daha fazla bilgi için https://github.com/philippwerner/pain-database-list ziyaret edin.

Ek dosya 1. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.

Discussion

Sunulan Protokolü deneysel yaşla termal (ısı) ve elektrik ağrı sırasında kayıt fizyolojik, görsel ve paralinguistic sinyalleri üzerinde duruluyor. İki ağrı modelleri farklı uyaranlara yoğunluklarda ve iki farklı uyaranlara süreleri (phasic ve tonik), ile birleştiren bu yeni yaklaşımın psikofizyolojik desenleri ve ifadeler acı hakkında geniş bir bakış açısı sunuyor. Ancak, bu iletişim kuralını gerçekleşmesi için birkaç adım düşünülmesi gerekir.

Genel olarak, Eğer ağrı uyaran ile çalışma konuları güvenliği sağlamak önemlidir. Tüm ağrı uyaranlara son derece kontrollü zorunda ve yalnızca deneyimli Denemecileri tarafından yapılmalıdır.
Ayrıca, güvenilir ve kaliteli veri, uygun ek aygıtların (elektrot), toplama ve kayıt için kayıt cihazları ve bilgisayarlar arasında sorunsuz bir iletişim mükemmel işleyişi önerilir. Etkileşimler tüm kaynaklarını ortadan ya da bir en az düşürülmüştür. Katılımcılar arasında tutarlılığı sağlamak için standart yönergeleri ve değişmeyen deneysel koşullar sağlamak önemlidir.

Bizim deneyim göre uygun katılımcılar tüm ölçütlere uyan ve çok sayıda ağrılı uyaranlara almak isteyen, uzun bir zaman alır ve oldukça zorlu bulma. Buna ek olarak bu maddi tazminat konularda çalışma çekmek için yüksek olmak zorundadır. Özellikle kişiler 30 ile 50 yıl arasında bulmak zordur. Çünkü deney de bu olabilir uzun (ca. 4 saat, geliş ve gidiş dahil) ve onlar yarım gün işten çıkarmak zorunda.

Katılımcıların güvenliği öncelikli olduğundan, ağrı indüksiyon sınırlanması gerekir. Etik kurallar nedeniyle, uyarıcı yoğunluklarda burns ve bilinçsizlik açısından termik ve elektrik ağrı indüksiyon, sırasıyla önlemek için belirli düzeyleri aşmamalıdır. Bazı konularda dayanılmaz bir ağrı hissi daha önce yoğunluğu sınırları ulaşabilirsiniz gibi genel bir kesim yoğunluklarını bir tavan etkisi neden olabilir. Bu çalışmada, yaklaşık (termal kalibrasyon part 1 ve 2 dikkate alınarak) % 42 katılımcılar (temsilcisi sonuçları görmek) termal cutoffs ulaştı. Onlar kendi "gerçek" ağrı toleransları ulaşmadı gibi fizyolojik yanıtlarını en yüksek termal uyaranlara karşı fizyolojik yanıt-e doğru onları ulaşmış olan konuların aksine farklı davranabilirler. Eğer öyleyse, bu iki grubun karıştırma ağrı tanıma açısından sınıflandırma sonuçları etkileyebilir.

Adres için önemli bir nokta bu deneyde ağrı yöntemleri var. (Bunlar son derece deneysel bir ortamda kontrol vardır nedeniyle gerçeğini) katılımcılar sadece ısı ve elektrik ağrı uyaranlara tabi tutulmaktadır. Böylece, kalite ile ilgili ağrı desenleri inceleyerek, bulgular basınç gibi diğer ağrı yöntemleri için tercüme değil kimyasal ve viseral ağrı.
Sonuçlar aynı değerlendirilmesi Aktarılabilirliği üzerinde çalışma örnek için geçerlidir. Etik açıdan sağlıklı yetişkin için kısıtlanmış iletişim kuralıdır. Örneğin, çocuk veya bilişsel ve sözlü Engelli kişilerin içermez. Ayrıca, bizim çalışma sadece Avrupa kişi katıldı. Ayrıca burada, analitik sonuçlar bu deneyde kabul edilmez grupları için geçerli olmayabilir.

Başka bir sınırlama Hawthorne etkisi24endişe: konular/çalışmada gözlenen filme davranıyorlar farkındayız. Bu onların davranış değişebilir.

Varolan ağrı veritabanlarına göre protokol önemli avantajları iki ağrı model ve iki saat ders (phasic ve tonik) birleştirir gibi ağrı yanıt desenleri analiz etmek için sağlar: şiddeti ve süresi acı yanı sıra, aynı zamanda kalitesi dikkate ağrı. Termal ağrı farklı elektrik ağrı daha açıklandığı gibi (örn, keskin yakma), ayrıca ağrı tepkileri farklı olabilir. Eğer öyleyse, bu bulgular ağrı kaynağının bir ağrı yanıt desen bağlantı olabilir. Ayrıca, ağrı araştırma fırsatları aralığını genişletmek için Multi-Modal çalışmadır: 5 psikofizyolojik sinyalleri istihdam, 2 yüz (ön/yan) kamera sinyalleri, 1 vücut görünümü kamera sinyal, 1 Termal Kamera ve 1 ses sinyal, ağrı analiz ve daha doğrusu değerlendirildi.

Ağrı yanıt desenleri daha karmaşık bir soruşturma için bu yöntemin gelecekte Uzantıları Elektroansefalografi (EEG), vücut ısısı ve solunum gibi daha fazla biosignals içermelidir. Ayrıca kontrollü basınç daha fazla acı model olarak istihdam için büyük fayda olacaktır. Otomatik ağrı tanıma bu iletişim kuralı ile toplanan veri üzerinden amaçlayan araştırmacılar daha fazla klinik kontrol grubu ile gelecek vaat eden makine öğrenme modelleri sınamanız gerekir.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar Verena Friedrich, Maria Velana, Sandra Gebhardt, Romy Bärwaldt ve Tina Daucher çalışma yürütülmesi onların değerli yardımları için teşekkür etmek istiyorum. Buna ek olarak, özel bir teşekkür ederim Dr Stefanie Rukavina için onun bilimsel destek için dışarı gidiyor. Bu araştırma DFG/TR233/Alman araştırma tarafından finanse edilen 12 (http://www.dfg.de/) "İlerleme ve sistematik doğrulama, bir otomatik ağrı tanıma sistem on temel bir yüz ifadesi ve Psychobiological Parameters" projesini, bir parçasıydı Vakfı.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PATHWAY Model ATS Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel Thermal Stimulator
30 mm x 30 mm ATS Thermode Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel Thermode
PATHWAY Software Arbel 6.3.7.22.1 Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel Thermal Stimulator Software
Digitimer DS7A Current Stimulator Digitimer Ltd., Hertfordshire, UK Electrical Stimulator
Inquisit 5 Millisecond Software, Seattle, WA, USA Software for triggering electrical stimuli
Analogue-To-Digital Converter Wissenschaftliche Werkstatt Elektronik, University of Ulm, Ulm, Germany custom built
BIOPAC MP150 System BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA Biosignal Recording Hardware
AcqKnowledge Software 4.1.1 BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA Biosignal Recording Software
NTG-2 Dual Powered Directional Condenser Microphone RØDE Microphones, Silverwater, Australia Audio Recording Microphone
Kinect v2 Microsoft, Redmond, WA, USA Body View Camera
AV Pike F-145C Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Germany Face Camera (frontal view)
AV Prosilica GT 1600C Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Germany Face Camera (side view)
PIR uc 180 Thermal Camera InfraTec GmbH, Dresden, Germany Thermal Face Camera
Synchronization Hardware Werkstatt, IIKT, University of Magdeburg, Magdeburg, Germany custom built Hardware triggering of cameras, trigger signal is recorded by BIOPAC and Audacity
Recording and Synchronization Software Philipp Werner, Neuro-Information Technology, University of Magdeburg, Magdeburg, Germany custom software Real-time recording, offline video encoding, and offline synchronization
Examination Couch ClinicalCare GmbH, Bremen, Germany
Ag-AgCl Electrodes EL254 / EL254S (Reusable, 4mm recording diameter) BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA Used to record EMG M. corrugator and M. zygomaticus
Ag-AgCl Electrodes BlueSensor P (Disposable, skin contact size: 34 mm diameter, measuring area 154 mm2) Ambu GmbH, Bad Nauheim, Germany Used to record ECG and EMG M. trapezius. Also used for electrical stimulation
Audacity 2.1.2 Dominic Mazzoni (Audacity) Audio Recording Software
Cold Gel Pack C+V Pharma Depot GmbH, Versmold, Germany
Panthenol 50mg/g ratiopharm GmbH, Ulm, Germany Ointment
Alumnium Profiles item Industrietechnik GmbH, Solingen, Germany Used to install all cameras and microphone
Electrode Gel GEL1 BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA
ELPREP Skin Preparation Gel BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hawker, G. A., Mian, S., Kendzerska, T., French, M. Measures of adult pain: Visual analog scale for pain (vas pain), numeric rating scale for pain (nrs pain), mcgill pain questionnaire (mpq), short‐form mcgill pain questionnaire (sf‐mpq), chronic pain grade scale (cpgs), short form‐36 bodily pain scale (sf‐36 bps), and measure of intermittent and constant osteoarthritis pain (icoap). Arthritis Care & Research. 63, (11), 240-252 (2011).
  2. Kehlet, H. Acute pain control and accelerated postoperative surgical recovery. Surgical Clinics. 79, 431-443 (1999).
  3. McQuay, H., Moore, A., Justins, D. Treating acute pain in hospital. British Medical Journal. 314, (7093), 1531-1535 (1997).
  4. Brahnam, S., Chuang, C. F., Shih, F. Y., Slack, M. R. SVM classification of neonatal facial images of pain. Fuzzy Logic and Applications (revised selected papers from the 6th International Workshop, WILF 2005, Crema, Italy, September 15-17, 2005). Lecture Notes in Computer Science. 3849, 121-128 (2005).
  5. Basler, H. D., Bloem, R., Casser, H. R., et al. Ein strukturiertes Schmerzinterview für geriatrische Patienten. Schmerz. 15, 164-171 (2001).
  6. Zwakhalen, S. M. G., Hamers, J. P. H., Abu-Saad, H. H., Berger, M. P. F. Pain in elderly people with severe dementia: a systematic review of behavioural pain assessment tools. BioMed Central Geriatrics. 6, (3), (2006).
  7. Herr, K., Bjoro, K., Decker, S. Tools for assessment of pain in nonverbal older adults with dementia: a state-of-the-science review. Journal of Pain and Symptom Manage. 31, (2), 170-192 (2006).
  8. Handel, E., Gnass, I. Praxishandbuch ZOPA : Schmerzeinschätzung bei Patienten mit kognitiven und/oder Bewusstseinsbeeinträchtigungen. Huber. Bern. (2010).
  9. Abbey, J., et al. The Abbey pain scale: a 1-minute numerical indicator for people with end-stage dementia. International Journal Of Palliative Nursing. 10, (1), 6-13 (2004).
  10. Gruss, S., et al. Pain intensity recognition rates via biopotential feature patterns with support vector machines. PLoS ONE. 10, 1-14 (2015).
  11. Walter, S., et al. Automatic pain quantification using autonomic parameters. Psychology & Neuroscience. 7, (3), 363 (2014).
  12. Werner, P., et al. Automatic pain assessment with facial activity descriptors. IEEE Transactions on Affective Computing. 8, (3), 286-299 (2017).
  13. Thiam, P., Kessler, V., Walter, S., Palm, G., Schwenker, F. Audio-Visual Recognition of Pain Intensity. IAPR Workshop on Multimodal Pattern Recognition of Social Signals in Human-Computer Interaction. Springer. Cham. (2016).
  14. Niese, R., et al. Towards Pain Recognition in Post-Operative Phases Using 3D-based Features from Video and Support Vector Machines. International Journal of Digital Content Technology and its Applications. 3, (4), 21-33 (2009).
  15. Hammal, Z., Kunz, M. Pain monitoring: A dynamic and context-sensitive system. Pattern Recognition. 45, (4), 1265-1280 (2012).
  16. Werner, P., et al. Automatic pain recognition from video and biomedical signals. Pattern Recognition (ICPR), 22nd International Conference on Pattern Recognition. 4582-4587 (2014).
  17. Walter, S. Diagnostik der Schmerzintensität, basierend auf multimodalen Signalen und maschinellen Lernen. Habilitationsschrift. (2017).
  18. Chu, Y., Zhao, X., Han, J., Su, Y. Physiological Signal-Based Method for Measurement of Pain Intensity. Frontiers in aneuroscience. 11, (2017).
  19. Kächele, M., et al. Multimodal data fusion for person-independent, continuous estimation of pain intensity. Engineering Applications of Neural Networks. 275-285 (2015).
  20. Walter, S., et al. The BioVid Heat Pain Database - Data for the advancement and systematic validation of an automated pain recognition system. Cybernetics (CYBCONF), IEEE International Conference on Cybernetics. 128-131 (2013).
  21. Velana, M., Walter, S., Gruss, S., Werner, P., Al-Hamadi, A. The SenseEmotion Database: A Multimodal Database for the Development and Systematic Validation of an Automatic Pain- and Emotion-Recognition System. Multimodal Pattern Recognition of Social Signals in Human-Computer-Interaction. MPRSS 2016. Lecture Notes in Computer Science. Schwenker, F., Scherer, S. Springer. Cham. (2017).
  22. Lautenbacher, S., Peters, J. H., Heesen, M., Scheel, J., Kunz, M. Age changes in pain perception: a systematic-review and meta-analysis of age effects on pain and tolerance thresholds. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 75, 104-113 (2017).
  23. Kállai, I., Barke, A., Voss, U. The effects of experimenter characteristics on pain reports in women and men. Pain. 112, (1), 142-147 (2004).
  24. McCambridge, J., Witton, J., Elbourne, D. R. Systematic review of the Hawthorne effect: New concepts are needed to study research participation effects. Journal of Clinical Epidemiology. 67, (3), 267-277 (2014).
Isı ve elektrik bizi canlı tutan ağrı yanıt-e doğru çözümlemek için Multi-Modal sinyalleri
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gruss, S., Geiger, M., Werner, P., Wilhelm, O., Traue, H. C., Al-Hamadi, A., Walter, S. Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli. J. Vis. Exp. (146), e59057, doi:10.3791/59057 (2019).More

Gruss, S., Geiger, M., Werner, P., Wilhelm, O., Traue, H. C., Al-Hamadi, A., Walter, S. Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli. J. Vis. Exp. (146), e59057, doi:10.3791/59057 (2019).

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