Summary
Detta arbete beskriver ett standardprotokoll för mekanisk och varm termisk kvantitativ sensorisk testning för att utvärdera det somatosensoriska systemet hos hundar. Sensoriska trösklar mäts med hjälp av en elektronisk von Frey-anestesimeter, tryckalgometer och varmkontakttermod.
Abstract
Kvantitativ sensorisk testning (QST) används för att utvärdera funktionen hos det somatosensoriska systemet hos hundar genom att bedöma svaret på applicerade mekaniska och termiska stimuli. QST används för att bestämma normala hundars sensoriska trösklar och utvärdera förändringar i perifera och centrala sensoriska vägar orsakade av olika sjukdomstillstånd, inklusive artros, ryggmärgsskada och kranial korsbandsbrott. Mekaniska sensoriska trösklar mäts med elektroniska von Frey-anestesiometrar och tryckalgometrar. De bestäms som den kraft vid vilken hunden uppvisar ett svar som indikerar medveten stimulansuppfattning. Heta termiska sensoriska trösklar är latensen för att svara på en fast eller rampad temperaturstimulans applicerad av en kontakttermod.
Att följa ett konsekvent protokoll för att utföra QST och uppmärksamma detaljer om testmiljön, proceduren och enskilda studiepersoner är avgörande för att få exakta QST-resultat för hundar. Protokoll för standardiserad insamling av QST-data hos hundar har inte beskrivits i detalj. QST bör utföras i en tyst, distraktionsfri miljö som är bekväm för hunden, QST-operatören och föraren. Att se till att hunden är lugn, avslappnad och korrekt placerad för varje mätning hjälper till att producera tillförlitliga, konsekventa svar på stimuli och gör testprocessen mer hanterbar. QST-operatören och föraren bör vara bekanta och bekväma med att hantera hundar och tolka hundars beteendemässiga svar på potentiellt smärtsamma stimuli för att bestämma slutpunkten för testning, minska stress och upprätthålla säkerheten under testprocessen.
Introduction
Kvantitativ sensorisk testning (QST) bedömer de svar som framkallas av externt applicerade stimuli; Det används för att utvärdera det somatosensoriska systemets funktion hos människor och djur1. Mekaniska stimuli i form av punkterat tryck eller djupt tryck appliceras som en rampad stimulans. Den sensoriska tröskeln bestäms som den kraft som framkallar ett psykofysiskt svar1. Varma eller kalla termiska stimuli kan användas som en rampad stimulans eller som en fast intensitetsstimulans. Den sensoriska tröskeln bestäms som temperaturen vid vilken det finns ett svar eller latensen för att svara på stimulansen. Punkterade trycksensoriska trösklar mäts med hjälp av elektroniska von Frey-anestesimetrar eller von Frey-hårfilament, djuptryck mäts med handhållna tryckalgometrar och termiska sensoriska trösklar bestäms med hjälp av en mängd olika kontakttermodsystem.
QST ger information om funktionen hos både perifera och centrala sensoriska vägar och kan användas för att utvärdera förändringar i dessa sensoriska vägar (algoplasticitet) i olika sjukdomsprocesser, särskilt de som orsakar kronisk smärta1. Meissners kroppar detekterar punkterat tryck, och känslan överförs av Aβ afferenta fibrer vid icke-skadliga nivåer och Aδ afferenta fibrer när stimulansen har en skadlig intensitet 1,2. Djupt tryck detekteras av Pacinian-kroppar och överförs av C-afferenta fibrer, skadlig värme detekteras av Ruffini-kroppar och överförs av Aδ- och C-afferenta fibrer, och skadlig kyla detekteras av Krause-kroppar och överförs av C-afferenta fibrer 1,2. QST kan användas för att detektera både hämning (minskad känslighet, hypestesi) och underlättande (ökad känslighet, hyperestesi) av dessa receptorer och vägar. Hos hundar har QST använts för att utvärdera förändringar i sensoriska trösklar sekundärt till akut ryggmärgsskada 3,4,5, Chiari-liknande missbildning och syringomyelia6, kranial korsbandsruptur 5,7 och artros (OA) 8,9,10. Dessutom har vissa studier använt QST för att bedöma smärtlindring som tillhandahålls av vissa analgetika 6,11,12,13 och kirurgiska ingrepp 14. Dessa studier har gett viktiga insikter i mekanismerna för smärtupplevelse hos hundar, såsom bevis för perifer och central sensibilisering efter operation och sjukdomar som orsakar kroniska smärttillstånd som kranial korsbandsbrott och OA. Denna information kan bidra till att förbättra upptäckten och behandlingen av smärta hos hundar.
Valideringsstudier av mekanisk och varm termisk QST hos hundar har visat god genomförbarhet, repeterbarhet och tillförlitlighet av QST-resultat över tid hos normala hundar och hundar med kronisk smärta från OA 8,9,15,16. Flera studier har dock funnit dålig repeterbarhet och tillförlitlighet av kall termisk och ibland von Frey QST 1,15,17. Dessa studier använde olika utrustning och metodik men gav bevis för att mekanisk och varm termisk QST är en exakt, semikvantitativ metod för att mäta sensoriska trösklar hos hundar. Uppmärksamhet på exakta detaljer, inklusive inställningen av mätningarna, är dock avgörande för att optimera QST hos hundar, vilket kräver ett standardiserat protokoll för QST. Sanchis-Mora et al. detaljerade ett sensoriskt tröskelundersökningsprotokoll (STEP) för mekanisk och varm och kall termisk QST men stötte på svårigheter med hundar som inte svarade på den kalla termiska QST eller den högsta gramkraften von Frey-filamentet som användes i studien17. Följande protokoll tillhandahåller en standardmetod för mekanisk och varm termisk QST hos hundar; Detta protokoll kan bedöma sensoriska trösklar hos normala hundar eller hundar med olika sjukdomsprocesser som påverkar det somatosensoriska systemet. Utvecklingen av standardiserade protokoll kan göra det möjligt att jämföra resultat mellan studier och metaanalyser av data för att förbättra användbarheten av QST inom veterinärmedicin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla förfaranden godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee vid North Carolina State University.
1. Rumsinställning och acklimatisering av studieämnen
- Utför QST i ett särskilt utrymme där det finns gott om utrymme för en QST-operatör, förare och hund av alla storlekar att röra sig bekvämt. Minimera potentiella hörsel- och visuella distraktioner och använd en vit brusmaskin för att blockera omgivande ljud.
- Placera en stor yogamatta eller liknande vaddering på golvet för att säkerställa att hundarna är bekväma i sidoliggande under testningen.
- Låt hunden minst 10 minuter fritt utforska och acklimatisera sig till rummet och bli bekväm med QST-operatören och föraren. Erbjud färskvatten ad libitum på rummet och ge enstaka matbelöningar.
- Randomisera testplatsen (vänster eller höger sida) med en slantsingling. Klipp en ca 2 x 4 cm sektion av päls centrerad runt utrymmet mellan ryggytan på den tredje och fjärde metatarsalen halvvägs mellan tarsometatarsalleden och metatarsophalangeal leden. Klipp en ca 1 x 2 cm pälssektion på det laterala antebrachium precis proximalt till antebrakiokarpalleden över ulna.
2. Elektronisk von Frey anestesimeter
- Uppsättning av instrument
- Applicera försiktigt en styv 0,9 mm von Frey-spets på lastcellen och se till att lastcellen är ordentligt fastskruvad i handstycket. Anslut sladden från handstycket till inspelningsenheten via M0-kanalen (bild 1A,B).
- Slå på inspelningsenheten och tryck på MAX-knappen så att enheten registrerar och visar den maximala kraften som uppnås när hunden svarar på den applicerade stimulansen (figur 1C).
- Nollställ instrumentet genom att trycka på CLR-knappen .
- Datainsamling
- Placera hunden i lateral liggande för att mäta trösklar.
OBS: Hundar placeras i höger lateral liggande för mätning av trösklar på vänster extremitet eller placeras i vänster lateral liggande för mätning av trösklar på höger extremiteter. Om hunden inte villigt lägger sig i lateral liggande när den får verbala signaler, kan QST-operatören och föraren manuellt lägga hunden i lateral liggande. - Applicera minimal till måttlig återhållsamhet efter behov för att hålla hunden i liggande och relativt stilla.
OBS: Hanteraren utför detta steg. - Applicera stimulansen när hunden är lugn och avslappnad och lemmen som testas är i minst 70% förlängning. Ge försiktigt manuellt stöd till lemmen som testas för att hålla lemmen från golvet och ge stabilt stöd för att applicera kraft mot samtidigt som det inte hindrar hunden från att dra tillbaka lemmen.
QST-operatorn utför det här steget. - Applicera von Frey-spetsen vinkelrätt mot huden på det område som testas. Om hunden uppvisar reflexrörelser (t.ex. ryckningar i tassen eller tillbakadragande av lemmen innan kraft appliceras) från känslan av von Frey-spetsen på huden, låt hunden slappna av lemmen igen innan du applicerar von Frey-spetsen igen. Ta en mätning när huden inte orsakar reflexrörelser genom att applicera von Frey-spetsen.
- Applicera stadigt ökande kraft med von Frey-spetsen (~ 20 g / sek) tills hunden drar tillbaka lemmen, vokaliserar, vänder sig för att titta på stimulansen eller uppvisar andra rörelser eller beteendemässiga svar som indikerar den medvetna uppfattningen av stimulansen. Ta bort stimulansen när hunden drar tillbaka lemmen, eller den maximala kraften uppnås.
OBS: Överskrid inte 1 000 g kraft. - Anteckna den maximala kraft som används som visas på inspelningsenheten.
OBS: Om säkerhetsgränsen på 1 000 g kraft uppnås registreras 1 000 g som sensorisk tröskel och det noteras att det inte fanns någon reaktion före säkerhetsavbrottet. - Upprepa mätningarna i totalt fem försök, med 1 min mellan varje mätning (intervall mellan försöken). Nollställ instrumentet mellan varje steg genom att trycka på CLR-knappen .
- Låt hunden stanna kvar i sidoliggen under intervallen mellan försöken om de förblir relativt lugna och avslappnade med ingen eller minimal återhållsamhet. Låt annars hunden sitta, stå eller röra sig i QST-rummet för att bibehålla sin komfort. Placera hunden tillbaka i liggande liggande område före efterföljande mätning.
- Registrera en genomförbarhetspoäng på 0-5 för att indikera hur lätt data samlades in.
OBS: Genomförbarhetspoängen är följande: 0 = inga problem, 1 = mild svårighet, 2 = måttlig svårighet, 3 = betydande svårighet, 4 = extremt svår, 5 = omöjlig. Rubriken som används för att tilldela genomförbarhetspoäng finns i tabell 1. - Ge hunden en paus på 5 minuter innan mätningarna påbörjas med den trubbiga sonderade tryckalgometern.
- Placera hunden i lateral liggande för att mäta trösklar.
3. Trubbigt sond tryckalgometer
- Uppsättning av instrument
- Se till att den lilla trubbiga sonden är ordentligt fastskruvad i enheten (bild 2A).
- Slå på inspelningsenheten och tryck på MAX-knappen för att fortsätta när du uppmanas på skärmen. Tryck på UNIT-knappen tills enheten visas som gram (g) högst upp på skärmen (bild 2B).
- Nollställ instrumentet genom att trycka på ZERO-knappen .
- Datainsamling
- Placera hunden i lateral liggande för att mäta trösklar.
OBS: Hundar placeras i höger lateral liggande för mätning av trösklar på vänster extremitet eller placeras i vänster lateral liggande för mätning av trösklar på höger extremiteter. Om hunden inte villigt lägger sig i lateral liggande när den får verbala signaler, kan QST-operatören och föraren manuellt lägga hunden i lateral liggande. - Applicera minimal till måttlig återhållsamhet efter behov för att hålla hunden i liggande och relativt stilla.
OBS: Hanteraren utför detta steg. - Applicera stimulansen när hunden är lugn och avslappnad och lemmen som testas är på cirka 70% förlängning. Ge försiktigt manuellt stöd till lemmen som testas för att hålla lemmen från golvet och ge stabilt stöd för att applicera kraft mot, samtidigt som det inte hindrar hunden från att dra tillbaka lemmen.
QST-operatorn utför det här steget. - Applicera den trubbiga sonden vinkelrätt mot huden på det område som testas (figur 2C). Om hunden uppvisar reflexrörelser (t.ex. ryckningar i tassen eller tillbakadragande av lemmen innan kraft appliceras) från känslan av den trubbiga sonden på huden, låt hunden slappna av lemmen igen innan du applicerar den trubbiga sonden igen. Ta en mätning när appliceringen av den trubbiga sonden på huden inte orsakar reflexrörelser.
- Applicera stadigt ökande kraft med sonden (~ 20 g / s) tills hunden drar tillbaka lemmen, vokaliserar, vänder sig för att titta på stimulansen eller uppvisar andra rörelser eller beteendemässiga svar som indikerar den medvetna uppfattningen av stimulansen. Ta bort stimulansen när hunden drar tillbaka lemmen eller den maximala kraften uppnås.
OBS: Överskrid inte 2 500 g kraft. - Anteckna den maximala kraft som används som visas på inspelningsenheten.
OBS: Om säkerhetsgränsen på 2 500 g kraft uppnås registreras 2 500 g som sensorisk tröskel och det noteras att det inte fanns något svar före säkerhetsavbrottet. - Upprepa mätningarna i totalt fem försök, med 1 min mellan varje mätning (intervall mellan försöken). Nollställ instrumentet mellan varje steg genom att trycka på ZERO-knappen .
- Låt hunden stanna kvar i sidoliggen under intervallet mellan försöken om de förblir relativt lugna och avslappnade med ingen eller minimal återhållsamhet. Låt annars hunden sitta, stå eller röra sig i QST-rummet för att bibehålla sin komfort. Placera hunden tillbaka i liggande liggande område före efterföljande mätning.
- Registrera en genomförbarhetspoäng på 0-5 för att indikera hur lätt data samlades in.
OBS: Genomförbarhetspoängen är följande: 0 = inga problem, 1 = mild svårighet, 2 = måttlig svårighet, 3 = betydande svårighet, 4 = extremt svår, 5 = omöjlig. - Ge hunden en paus på 5 minuter innan mätningarna påbörjas med den heta termiska sonden.
- Placera hunden i lateral liggande för att mäta trösklar.
4. Varm termisk sond
- Uppsättning av instrument
- Anslut termosensorisk analysator till datorn via USB-kabeln och se till att 16 x 16 mm termoden är ansluten till analysatorn. Slå på analysatorn.
- Öppna programvaran för termosensorisk analysator på datorn och välj TSA II-analysatorn från startmenyn. Klicka på OK i popup-varningen för analysatorns självtest. Se till att termoden inte är kopplad till försökspersonen under självtestet.
- På fliken TEST (övre högra hörnet), under prompten Välj patient (vänster sida av skärmen), välj lämplig patient genom att dubbelklicka på namnet i listan.
- För att skapa en ny patient, klicka på fliken PATIENTER till höger om fliken TEST . Klicka på ikonen Ny patient i det nedre vänstra hörnet och fyll i patientuppgifterna (avdelning, patientens för- och efternamn, ID, kön och födelsedatum).
- Under prompten Välj program på fliken TEST väljer du lämpligt program genom att dubbelklicka på programmet i listan.
- För att skapa ett nytt program, klicka en gång på fliken PROGRAM till höger om fliken PATIENTER . Klicka på ikonen Nytt program i det nedre vänstra hörnet och fyll i programinformationen.
OBS: För detta protokoll ges programinformationen i tabell 2. Ett brödtextställe behöver inte väljas under prompten Välj brödtextplats på fliken TEST .
- För att skapa ett nytt program, klicka en gång på fliken PROGRAM till höger om fliken PATIENTER . Klicka på ikonen Nytt program i det nedre vänstra hörnet och fyll i programinformationen.
- När lämplig patient och program har valts klickar du på uppmaningen Gå till test under fliken TEST . Enkelklicka på knappen Förtest i det nedre vänstra hörnet för att kalibrera analysatorn till det angivna programmet.
- När förtestet är klart ersätts förtestknappen med startknappen och testfönstret visas: Tryck på Start-knappen för att starta testet (bild 3A).
- Rulla upp termodkabeln och se till att termoden är lättillgänglig.
- Datainsamling
- Placera hunden i lateral liggande för mätning av termisk latens.
OBS: Hundar placeras i höger lateral liggande för mätning av trösklar på vänster extremitet eller placeras i vänster lateral liggande för mätning av trösklar på höger extremiteter. Om hunden inte villigt lägger sig i lateral liggande när den får verbala signaler, kan QST-operatören och föraren manuellt lägga hunden i lateral liggande. - Applicera minimal till måttlig återhållsamhet efter behov för att hålla hunden i liggande och relativt stilla.
OBS: Hanteraren utför detta steg. - Applicera stimulansen när hunden är lugn och avslappnad och lemmen som testas är i cirka 70% förlängning. Ge försiktigt manuellt stöd till lemmen som testas för att hålla lemmen från golvet samtidigt som den inte hindrar hunden från att dra tillbaka lemmen. Håll och använd också ett stoppur med handen som stöder lemmen.
QST-operatorn utför det här steget. - Applicera termoden på huden på det område som testas (figur 3B). Om hunden uppvisar reflexrörelser (t.ex. ryckningar i tassen eller tillbakadragande av lemmen innan värme appliceras) från känslan av termoden på huden, låt hunden slappna av lemmen igen innan termoden appliceras igen. Ta en mätning när appliceringen av termoden på huden inte orsakar reflexrörelser.
- Klicka på Start-knappen i det nedre vänstra hörnet på fliken TEST för att starta testet.
QST-operatören signalerar till föraren att starta testet (t.ex. genom att nicka med huvudet) och QST-operatören startar samtidigt stoppuret. - Ta bort termoden när hunden drar tillbaka lemmen, vokaliserar, vänder sig för att titta på stimulansen eller uppvisar andra rörelser eller beteendemässiga svar som indikerar den medvetna uppfattningen av stimulansen eller när maximal latens uppnås samtidigt som stoppuret stoppas.
QST-operatorn utför det här steget. Överskrid inte 20 s termodapplicering eller 49 °C vid maximal termodtemperatur. - Registrera svarstiden till uttag. Om säkerhetsgränsen på 20 s termodapplikation uppnås, registrera 20 s som sensorisk latens och notera att det inte fanns något svar före säkerhetsavbrottet.
- Upprepa mätningarna i totalt fem försök, med 1 min mellan varje mätning (intervall mellan försöken). Klicka på knappen Avsluta test och sedan på knappen Förtest mellan varje mätning för att sluta värma termoden och kalibrera om termoden för att förbereda för nästa applikation.
OBS: Hanteraren utför detta steg.- Låt hunden stanna kvar i sidoliggen under intervallet mellan försöken om de förblir relativt lugna och avslappnade med ingen eller minimal återhållsamhet. Låt annars hunden sitta, stå eller röra sig i QST-rummet för att bibehålla sin komfort. Placera hunden tillbaka i liggande liggande område före efterföljande mätning.
- Registrera en genomförbarhetspoäng på 0-5 för att indikera hur lätt data samlades in.
OBS: Genomförbarhetspoängen är följande: 0 = inga problem, 1 = mild svårighet, 2 = måttlig svårighet, 3 = betydande svårighet, 4 = extremt svår, 5 = omöjlig.
- Placera hunden i lateral liggande för mätning av termisk latens.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Mekanisk och termisk QST har utförts för att detektera sensoriska trösklar hos både forsknings- och klientägda hundar under olika kliniska tillstånd, inklusive normala, friska hundar, hundar med kroniskt smärtsamma tillstånd som OA, hundar med akut ryggmärgsskada och för att bedöma postoperativ smärta och effektivitet av smärtstillande medel. Även om det finns en växande mängd arbete med QST hos hundar, har inget normalt värdeintervall fastställts för några testmetoder. Flera studier har dock bedömt genomförbarheten och repeterbarheten av mekanisk och termisk QST hos hundar, vilket visar QST-data som exakta mätningar av sensoriska trösklar hos hundar 8,9,15,16.
Värdena som rapporteras här är från en tidigare publicerad datauppsättning av 23 normala hundar som var äldre än 2 år, vägde mer än 15 kg, hade inga avvikelser upptäckta vid ortopedisk och neurologisk undersökning och hade ingen historia av nedskrivning rapporterad av ägaren10. Denna grupp hundar inkluderade 8 blandrashundar, 4 Labrador retrievers, 6 golden retrievers och 1 vardera: American Staffordshire terrier, Australian cattle dog, otterhound, Australian shepherd dog och German shorthaired pointer. Mekaniska och heta termiska QST-data från dessa hundar, som representerar typiska data erhållna för QST hos hundar, sammanfattas i tabell 3 och representeras grafiskt i figur 4, figur 5 och figur 6. För att erhålla det genomsnittliga QST-värdet för varje modalitet hos varje hund, baserat på tidigare arbete och analys av replikateffekten16, rekommenderar vi att hundens högsta och lägsta värden från de fem försöken med QST-modaliteten elimineras och de återstående tre värdena beräknas i genomsnitt. Den ursprungliga studien använde en upprepad åtgärd blandade effekter modeller för att bestämma påverkan av kovariater, inklusive ålder, kön, kroppsvikt och genomförbarhetspoäng. Därefter utvärderades sambandet mellan kovariater och QST-tröskeln med hjälp av Wald-test10. Denna analys visade ingen signifikant effekt av ålder, kön och genomförbarhetspoäng på värdena för någon av QST-modaliteterna (p > 0,05) och en väsentlig inverkan av kroppsvikt på värdena för varm termisk QST (p = 0,006), men ingen av de andra två modaliteterna. Det fanns inte tillräckligt med hundar av någon ras för att bedöma rasens effekt på QST-värdena.
Vid tolkning av mekaniska och termiska QST-data indikerar lägre trycktrösklar och kortare latenstider större känslighet för den applicerade stimulansen, medan högre trycktrösklar och längre latenstider indikerar mindre känslighet. En mängd olika kliniska tillstånd har visat sig påverka sensoriska trösklar hos hundar. Även om det finns viss inkonsekvens i data, rapporterar de flesta studier lägre sensoriska trösklar (större känslighet, hyperalgesi) hos hundar med OA både på den primära platsen för leden (erna) som påverkas av OA och på sekundära platser som är avlägsna från den drabbade leden (erna) 8,9,10. Alla studier som har utvärderat sensoriska trösklar hos hundar med akut thoracolumbal ryggmärgsskada rapporterar högre sensoriska trösklar (minskad känslighet, hypoalgesi) i bäckenbenen hos dessa hundar 3,4,5. Studier som utvärderar postoperativ smärta hos hundar som genomgår ovariehysterektomi har indikerat lägre sensoriska trösklar vid operationsområdet och på en avlägsen sekundär plats i bäckenbenen (distal tibia) som lindrades genom pre- och postoperativ administrering av smärtstillande läkemedel11,12. Således bör populationen av hundar som bedöms och deras medicinska historia, inklusive kronisk smärta och administrering av smärtstillande läkemedel, beaktas vid bestämning av förväntade resultat och tolkning av data.
Genomförbarhetspoäng används för att indikera hur lätt QST-data erhölls från varje ämne för varje testmetod. Genomförbarhetspoäng tilldelas baserat på en 6-gradig skala (0-5). De bestäms utifrån hundens samarbetsnivå med testning, mängden återhållsamhet som behövs för att utföra testning och tydligheten i hundens reaktion på de applicerade stimuli (tabell 1). Ökande poäng på genomförbarhetsskalan indikerar den ökande svårigheten med datainsamling, med poäng på 0-2 anses vara enkel datainsamling och 3-5 anses vara svår datainsamling. Mekanisk och varm termisk QST tolereras i allmänhet väl hos hundar. Studier har rapporterat genomförbarhetspoäng för att visa att de flesta hundar har genomförbarhetspoäng som indikerar enkel datainsamling 8,10,15. Genomförbarhetspoäng indikerar också kvaliteten på insamlade data, eftersom hundar som kräver betydande återhållsamhet, inte är samarbetsvilliga, är känsliga för att deras fötter berörs eller som har oklara eller inkonsekventa reaktioner på de applicerade stimuli minskar QST-operatörens förtroende för att de insamlade uppgifterna verkligen representerar hundens sensoriska trösklar (jämfört med att vara en indikation på hundens reaktion på dessa faktorer).
Figur 1: Elektronisk von Frey anestesimeter. (A) Anordningsinställning som visar den styva von Frey-spetsen som appliceras på lastcellen och sladden från handstycket ansluten till inspelningsenheten via M0-kanalen. (B) Närbild av von Frey-spetsen fäst vid lastcellen. (C) Närbild av inspelningsanordningen som visar knapparnas placering och visar aktuell kraft (mitten), maximal kraft (övre vänstra) och enheter (övre högra). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Trubbigt sonderad tryckalgometer. (A) Anordningsinställning som visar den lilla trubbiga sonden som är fäst vid inspelningsanordningen. (B) Närbild av inspelningsanordningen som visar knapparnas placering och visar maximal kraft (centrum) och enheter (överst). (C) Applicering av den trubbiga sondtryckalgometern på den dorsala mellanfotsregionen hos en hund. Spetsen appliceras vinkelrätt mot huden. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Varm termosensorisk analysator . (A) Datorskärm visas när analysatorn är redo att starta ett test. Start-knappen finns i det nedre vänstra hörnet av skärmen. (B) Applicering av termoden på den dorsala mellanfotsregionen hos en hund. QST-operatören manövrerar också stoppuret med handen som stöder lemmen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Elektroniska sensoriska tröskelvärden för von Frey-anestesimeter (g) efter kroppsvikt (kg). Kroppsvikt hade ingen signifikant effekt på sensoriska trösklar (p = 0,905). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Data för trubbiga sonderade tryckalgometerns sensoriska tröskelvärden (g) efter kroppsvikt (kg). Kroppsvikt hade ingen signifikant effekt på sensoriska trösklar (p = 0,734). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6: Data för sensorisk latens (er) för varm termisk sond efter kroppsvikt (kg). Kroppsvikt hade en signifikant effekt på sensorisk latens (p = 0,006). Klicka här för att se en större version av denna figur.
| Genomförbarhetspoäng | Beskrivning | |
| 0 - Inga problem | Minsta möjliga återhållsamhet krävs. utmärkt samarbete; tydlig reaktion på stimuli | |
| 1 - Mild svårighet | Mild återhållsamhet behövs; gott samarbete; tydlig reaktion på stimuli | |
| 2 - Måttlig svårighet | Måttlig återhållsamhet behövs; gott samarbete > 50% av tiden; mild känslighet för fötter som berörs; mild variation i reaktion på stimuli | |
| 3 - Betydande svårigheter | Betydande återhållsamhet behövs och motstod lateral liggande; gott samarbete < 25% av tiden; måttlig känslighet för fötter som berörs; måttlig variation i reaktion på stimuli | |
| 4 - Extrem svårighet | Konstant återhållsamhet krävs; inte samarbetsvillig; oklar reaktion på stimuli, inte säker på insamlade data |
|
| 5 - Omöjligt | Kunde inte samla in data på grund av hundens disposition och / eller brist på förtroende för reaktionerna som ses på grund av stimulansen | |
Tabell 1: QST-bedömningskriteriet för genomförbarhet. Rubrik som används för utvärdering av hur lätt mekaniska och termiska QST-data kan samlas in från hundar. Genomförbarhetspoängen sträcker sig från 0 = inget problem till 5 = omöjligt.
| Parametrar | Inmatning |
| Metod | Ramp och håll |
| Sekvens | 1 |
| Baslinje | 39 |
| Tid före sekvens(er) | 0 |
| Utlösa | Bil |
| Destination temperatur (°C) | 49 |
| Deatinaytion Rate | 8 |
| Kriterium för destination | Temperatur |
| Varaktighet (er) | 30 |
| Alternativ för retur | Baslinje |
| Pris tur och retur | 1 |
| Antal försök | 1 |
Tabell 2: Programdetaljer för den heta termiska sonden.
| Genomsnittlig ± SD | Sortiment | |
| Elektronisk von Frey (g) | 521,1 ± 216,8 | 230.2 – 957.1 |
| Tryckalgometer (g) | 1338,0 ± 308,6 | 758.9 – 1894.0 |
| Varm termisk sond (er) | 17.31 ± 3.55 | 8.13 – 20 |
Tabell 3: Medelvärde och intervall av värden för mekanisk och varm termisk QST resulterar i 23 normala hundar. De högsta och lägsta värdena för de fem försöken från varje modalitet uteslöts, och sedan beräknades värdena för de återstående tre försöken i genomsnitt för varje hund. Det totala genomsnittet, standardavvikelsen och intervallet beräknades från dessa enskilda medelvärden. Trösklar för von Frey och tryckalgometern rapporteras i gram (g) och latens för den heta termoden rapporteras i sekunder (s). Alla mätningar gjordes vid den dorsala metatarsala regionen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det är avgörande för att få exakta data - som återspeglar hundens sensoriska trösklar - att hunden är så lugn, avslappnad och placerad tillräckligt för varje mätning. En tidigare studie noterade att agitation från fasthållning eller distraktion från faktorer inom eller utanför testmiljön påverkade hundarnas svar på QST-stimuli16. Om hunden blir upprörd av ligghållning eller fasthållning eller är distraherad, bör hunden ges tid att sätta sig innan en mätning görs; Hundar som inte bosätter sig snabbt bör ges en kort paus från testförfarandet. Hundar som är alltför oroliga eller blir stressade av testproceduren kan uppvisa stressinducerad analgesi, vilket orsakar en falsk ökning av uppmätt sensorisk tröskel9. Oroliga eller stressade hundar kan också bli alltför reaktiva mot stimuli eller testproceduren. De kan tyckas ha minskade sensoriska trösklar. Detta är dock sannolikt från att hunden reagerar på stimulansens närvaro eller QST-operatörens handlingar istället för en skadlig känsla från stimulansen. Om en hund blir orolig eller stressad bör testproceduren avslutas. För hundar som vilar sin lem flexibelt eller har muskelspänningar kan QST-operatören försiktigt förlänga lemmen och hålla den i förlängning tills hunden slappnar av, vilket möjliggör en mer konsekvent abstinensrespons. För hundar som uppvisar reflexrörelser vid kontakt med sonderna eller termoden mot huden kan operatören kort röra vid eller mycket försiktigt gnugga huden på testområdet före kontakt eller applicera kontinuerlig kontakt med sonden eller termoden utan att använda kraft eller värme för att desensibilisera huden vid beröring. Varje beröring eller gnidning bör vara lätt och kort för att förhindra anpassning av de djupare sensoriska receptorerna som testas.
QST-operatören och föraren bör vara bekväma med att hantera och hålla fast hundar och bekanta sig med deras beteendemässiga svar på potentiellt smärtsamma stimuli för att förvärva kvalitetsdata och upprätthålla säkerheten för prövarna och försökspersonerna. Vi rekommenderar att QST-operatorn och -hanteraren är samma personer under hela insamlingen av en datauppsättning för att upprätthålla konsekvens i data. Effekten av olika hanterare har dock inte studerats. QST är en psykofysisk metod för sensorisk tröskelmätning och kräver observation av beteendemässiga svar för att bestämma slutpunkten för testning i icke-verbala arter1. Förutom tillbakadragande av lemmen kan hundar uppvisa vokalisering, vända sig för att titta direkt på stimulansen eller andra rörelser som indikerar den medvetna uppfattningen av stimulansen10. Varje hunds beteendemässiga svar på QST-stimuli bör observeras noggrant för att bestämma slutpunkten för mätningar. Enligt författarnas erfarenhet kommer en liten andel hundar att uppvisa extrema reaktioner på QST-stimuli, inklusive försök att bita, även när de verkade lugna och avslappnade innan de applicerade stimulansen. Operatören och föraren bör alltid vara medvetna om hundens beteende och ångestnivå för att säkerställa säker testning. Testproceduren bör avslutas om en hund uppvisar potentiellt farligt beteende.
Testplatserna som beskrivs i detta protokoll valdes eftersom de är områden där skillnader i sensoriska trösklar kan detekteras för olika kliniska tillstånd, inklusive ryggmärgsskada 3,4,5, kranial korsbandsbrott7 och artros 10,16. Dessutom har flera studier visat generellt god genomförbarhet av QST-testning av platser i de distala extremiteterna 8,9,15,16. Att använda samma testplatser möjliggör också en bättre jämförelse av resultat mellan studier. Även om de flesta rapporter om QST hos hundar har hundarna placerade i lateral liggande, har flera studier utförts med hundarna stående eller i andra positioner dikterade av hunden efter behov för deras kliniska tillstånd 3,7,8,9. Hundar kan bli stressade av den fasthållning som krävs för att hålla dem i lateral liggande, och vissa hundar vägrar att lägga sig i lateral liggande helt och hållet. Dessa hundar kan tillåtas att anta alternativa positioner, såsom sternal liggande med höfterna i lateral liggande eller stående, för att minska stressen för hunden och producera konsekventa svar på stimuli. Huruvida olika positionering påverkar svaret på QST-stimuli eller den sensoriska tröskeln eller latensen har inte rapporterats.
Att utföra QST på hundar innebär unika utmaningar som ger upphov till vissa begränsningar i metoden. Vid mätning av sensoriska trösklar hos hundar och andra icke-verbala arter är fastställandet av testets slutpunkt beroende av operatörens observation av ett beteendemässigt svar som de bedömer för att indikera den medvetna uppfattningen av stimulansen. Hos människor kan differentiering av trösklarna för den första upptäckten av stimulansen, första känslan av smärta och maximal tolerabel smärta göras genom verbal rapport1. Det är okänt vid vilken intensitet av stimulansen som hundar svarar och det är troligt att olika hundar kommer att reagera på olika nivåer av upplevd stimulansintensitet. Dessutom kan vissa hundar reagera på sondens beröring eller konstanta kontakt snarare än stimulansens intensitet som ger en skadlig känsla. Hos människor har kognitiva faktorer inklusive uppmärksamhet, motivation och kognitiv försämring visat sig påverka QST-tröskelvärden18, och liknande faktorer kan sannolikt påverka resultaten hos hundar. Studiepopulationens egenskaper bör beaktas vid tolkning av QST-resultat och avgörande faktorer som kan förändra dessa resultat.
Flera studier har rapporterat god genomförbarhet och repeterbarhet med hjälp av olika utrustningar och metoder för mekanisk och varm termisk QST hos hundar 8,9,15,16,17. Resultaten i dessa studier tyder på att tryckalgometrar kan ge de mest konsekventa resultaten av QST-modaliteterna. De senaste studierna har använt en elektronisk von Frey-anestesimeter som mäter över ett kontinuerligt kraftområde, vilket gör mer exakta och exakta mätningar än de graderade mätningarna av von Frey-filament. Ingen direkt jämförelse av de två metoderna har dock utförts på hund1. En mängd utrustning har använts för att bedöma sensoriska värmetrösklar hos hundar. Utrustning som använder konstant intensitet eller rampad värmestimuli, handhållna termoder och en apparat där hundar stod på en glasplatta uppvärmd av en ljuskälla har visat god genomförbarhet och repeterbarhet. Varje metod har dock sina begränsningar 8,9,16. Vissa studier har funnit långvarig latens för att svara på kalla termiska stimuli hos normala hundar 1,15,17, som ofta når säkerhetsavbrottstiden utan att svara, och rapporterar mer signifikant varians och lägre genomförbarhet av kall termisk QST, alla fynd som speglar dem i mänskliga studier 19. Dessa faktorer kan begränsa användbarheten av den kalla termiska modaliteten vid QST-testning på hundar. Därför var ett protokoll för kall termisk testning inte detaljerat här.
Även om många QST-studier har utförts på hundar för att fastställa metodens giltighet och jämföra de sensoriska trösklarna för normala hundar och hundar med olika sjukdomstillstånd, har ingen studie hittills syftat till att fastställa ett normativt dataintervall för QST-värden för hundar. De flesta studier har haft små provstorlekar av normala hundar, vilket gör det svårt att avgöra om hundens egenskaper - som kroppsvikt, ålder, kön eller ras - har en signifikant effekt på sensoriska trösklar. Dessutom har metoden varierat avsevärt, vilket gör det svårt att jämföra och kontrastera olika studier och har gjort det omöjligt att kombinera data. Storskaliga studier av olika populationer av normala hundar är motiverade för att fastställa normativa intervall för QST-värden och för att bättre belysa vilka faktorer som påverkar sensoriska trösklar hos normala hundar. Sådana studier bör utföras med hjälp av standardiserade, väl beskrivna, repeterbara protokoll för datainsamling. Att fastställa dessa baslinjedata hjälper till att bättre förstå hur sensoriska trösklar påverkas av olika sjukdomstillstånd hos hundar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inga intressekonflikter att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Andrea Thomson, Jon Hash, Hope Woods och Autumn Anthony för att hantera hundar för QST, Masataka Enomoto för hans hjälp med att screena hundar och Sam Chiu för hans bidrag till upprättandet av protokollet för varm termisk QST.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electronic von Frey anesthesiometer | IITC Life Science Inc. | Item # 23931 | Custom made with a 1000g max force load cell |
| Medoc Main Station software | Medoc | (supplied with TSA-II) | |
| SMALGO: SMall Animal ALGOmeter | Bioseb | Model VETALGO | |
| TSA-II NeuroSensory Analyzer | Medoc | DC 00072 TSA-II | No longer manufactured - new model is TSA-2 with same probes and same function |
References
- Hunt, J., Knazovicky, D., Lascelles, B. D. X., Murrell, J. Quantitative sensory testing in dogs with painful disease: A window to pain mechanisms. The Veterinary Journal. 243, 33-41 (2019).
- Cutaneous and subcutaneous somatic sensory receptors. Neuroscience, 2nd edition. Purves, D., et al. , (2001).
- Gorney, A. M., et al. Mechanical and thermal sensory testing in normal chondrodystrophic dogs and dogs with spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc herniations. Journal of Veterinary Internal Medicine. 30 (2), 627-635 (2016).
- Song, R. B., et al. von Frey anesthesiometry to assess sensory impairment after acute spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc extrusion in dogs. The Veterinary Journal. 209, 144-149 (2016).
- Moore, S. A., Hettlich, B. F., Waln, A. The use of an electronic von Frey device for evaluation of sensory threshold in neurologically normal dogs and those with acute spinal cord injury. The Veterinary Journal. 197 (2), 216-219 (2013).
- Sanchis-Mora, S., et al. Pregabalin for the treatment of syringomyelia-associated neuropathic pain in dogs: A randomized, placebo-controlled, double-masked clinical trial. The Veterinary Journal. 250, 55-62 (2019).
- Brydges, N. M., et al. Clinical assessments of increased sensory sensitivity in dogs with cranial cruciate ligament rupture. The Veterinary Journal. 193 (2), 546-550 (2012).
- Williams, M. D., et al. Feasibility and repeatability of thermal quantitative sensory testing in normal dogs and dogs with hind limb osteoarthritis-associated pain. The Veterinary Journal. 199, 63-67 (2014).
- Freire, M., Knazovicky, D., Case, B., Thomson, A., Lascelles, B. D. X. Comparison of thermal and mechanical quantitative sensory testing in client-owned dogs with chronic naturally occurring pain and normal dogs. The Veterinary Journal. 210, 95-97 (2016).
- Knazovicky, D., et al. Widespread somatosensory sensitivity in naturally occurring canine model of osteoarthritis. Pain. 157 (6), 1325-1332 (2016).
- Lascelles, B. D. X., Cripps, P. J., Jones, A., Waterman, A. E. Post-operative central hypersensitivity and pain: The pre-emptive value of pethidine for ovariohysterectomy. Pain. 73 (3), 461-471 (1997).
- Slingsby, L. S., Waterman-Pearson, A. E. The post-operative analgesic effects of ketamine after canine ovariohysterectomy - a comparison between pre- or post-operative administration. Research in Veterinary Medicine. 69 (2), 147-152 (2000).
- Sammarco, J. L., et al. Post-operative analgesia for stifle surgery: A comparison of intra-articular bupivacaine, morphine, or saline. Veterinary Surgery. 25 (1), 59-69 (1996).
- Tomas, A., Marcellin-Little, D. J., Roe, S. C., Motsinger-Reif, A., Lascelles, B. D. X. Relationship between mechanical thresholds and limb use in dogs with coxofemoral joint OA-associated pain and the modulating effects of pain alleviation from total hip replacement on mechanical thresholds. Veterinary Surgery. 43 (5), 542-548 (2014).
- Briley, J. D., Williams, M. D., Freire, M., Griffith, E. H., Lascelles, B. D. X. Feasibility and repeatability of cold and mechanical quantitative sensory testing in normal dogs. The Veterinary Journal. 199 (2), 246-250 (2014).
- Knazovicky, D., et al. Replicate effects and test-retest reliability of quantitative sensory threshold testing in dogs with and without chronic pain. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 615-624 (2017).
- Sanchis-Mora, S., et al. Development and initial validation of a sensory threshold examination protocol (STEP) for phenotyping canine pain syndromes. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 600-614 (2017).
- Backonja, M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
- Wylde, V., Palmer, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P.
