אותות ומשולבות לניתוח כאב תגובות לגירויים תרמי וחשמל

Behavior
JoVE Journal
Behavior
AccessviaTrial
 

Summary

מאמר זה מתמקד ההתמחרות ניסיוני של כאב באמצעות חום (תרמית) גירוי חשמלי תוך כדי הקלטה פיסיולוגי, חזותי ו paralinguistic תגובות. מטרתו-איסוף נתונים חוקיים עם מודאלים מרובים עבור ניתוח כאב מבוסס על האינטנסיביות שלה, איכות ומשך.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

ההערכה של כאב מסתמך בעיקר על שיטות לחייב אדם לתקשר. עם זאת, עבור אנשים עם לקויות קוגניטיביות ומילולית, שיטות קיימות אינן מספיקות כשהם חסרים תקפות ואמינות. להתקרב בעיה זו, מחקרים אחרונים מתמקדת הערכה אובייקטיבית כאב בהנחייתם של הפרמטרים של תגובות נגזר פיזיולוגיה, אותות וידאו ושמע. לפתח מערכות זיהוי אמין כאב אוטומטיות, נעשו מאמצים ליצירת מסדי נתונים עם מודאלים מרובים על מנת לנתח את הכאב, לזהות דפוסי הכאב תקף. בעוד התוצאות מבטיחות, הם מתמקדים רק כאב מפלה או בעוצמות הכאב לעומת ללא כאב. על מנת לקדם את זה, המחקר גם לשקול את האיכות ואת משך הזמן של כאב כפי שהם מספקים מידע חשוב נוסף לניהול כאב מתקדמים יותר. כהשלמה מסדי נתונים קיימים וניתוח של כאב לגבי איכות ואורך, מאמר זה מציע ניסוי פסיכופיזיולוגיות כדי להפיק, למדוד, ולאסוף תגובות הכאב תקף. המשתתפים נחשפים לגירויים כואבים שונות של אינטנסיביות (נמוך, בינוני וגבוה), משך (5 s / 1 דקות), ומודאליות (חום / חשמלי כאב) תוך אודיו, וידאו (למשל, הבעות פנים, מחוות גוף, עור הפנים טמפרטורה), ופיזיולוגיים אותות (למשל, רל [א], העור רמת מוליכות [SCL], פנים אלקטרומיוגרפיה [EMG] ו- EMG של מסיה הטרפז) נרשמות. המחקר מורכב שלב כיול כדי לקבוע הטווח של נושא כאב בודדים (מתוך כאב נמוך עד בלתי נסבלת) שלב גירוי מכאבים אילו גירויים, בהתאם הטווח מכויל, מוחלים. נתונים המתקבלים עשויים לאפשר זיקוק, שיפור, והערכת מערכות זיהוי אוטומטי במונחים של הערכה אובייקטיבית כאב. להמשך פיתוח של מערכות כאלה וכדי לחקור תגובות הכאב ביתר פירוט, כאב נוסף שיטות כגון לחץ, כאב כימי, או קר צריכים להיכלל מחקרים עתידיים. נתוני ההקלטות של המחקר הזה ישוחרר כ "X-המרח כאב מסד הנתונים".

Introduction

כאב הוא תחושה אישית ומאוד לא נעים נתפס באופן שונה על ידי כולם. זה נמשך שניות עד חודשים והם עשויים להשתנות באיכות שלה (רטט, שארפ, צריבה, וכו '.). אם מטופלת כראוי, כאב השפעות פונקציות נפשי ופיזי של הגוף, מפחיתה את איכות החיים, נושאת את הסיכון להיות מחלה כרונית. בטיפול קליני, הערכה מדויקת של עוצמת הכאב ואיכות רלוונטי מאוד לספק כאב מוצלחת-ניהול-1,-2. תקן הזהב שיטות הערכת כאב, כגון אנלוגי חזותי מאזני (VAS), קנה המידה של דירוג מספרי (NRS) או את השאלון כאב מקגיל3, לסמוך על עצמי דוחות של חולים, לפיכך, העבודה היחידה מספיק עם קוגניטיבית ומילולי אנשים unimpaired. כתוצאה מכך, כל אלה הקימה שיטות חסרי תוקף ומהימנות כשמדובר neonates4, הוזה, מנומנם, מסומם, חולים מאוורר5, או אנשים הסובלים מדימנציה6,7. בנוסף או כחלופה לדווח עצמית קשקשים, פותחו שיטות למדוד כאב דרך התבוננות על ידי צוות מיומן (למשל, ציריך תצפית כאב הערכת8 או סולם כאב המנזר9) בשנים האחרונות. למרות זאת, כלים אפילו אלה סובלים מגבלות מהימנות, תוקף, כאשר בוחנים אפילו מיומן יכול להבטיח הערכה אובייקטיבית. יתר על כן, היישום הוא לעתים קרובות זמן רב מדי עבור צוות קליני בעת הערכת כאב צריך להיעשות על בסיס קבוע.

מספר צוותי המחקר התמקדו בפיתוח אוטומטיות כאב לזהות מערכות, אשר מאפשרים למדידת כאב על ידי אמצעים פיזיולוגיים, חזותי, ו/או אות paralinguistic מגדיר כמו גישות חדשות הערכת וניטור כאב ועוצמות שלה באופן אובייקטיבי. מחקרים קודמים מראים תוצאות מבטיחות גילוי, המבדילים כאב10,11,12,13,16,17,18 או כאב מפלה מן הרגשות הבסיסיים14,15 על סמך אחת של האות מגדיר10,11,12,13,14, 15 וכן גם על שילוב/פיוז'ן16,17,19 של ערכות. שיטות הנ ל באופן עצמאי כמעט להגיב לגירויים מלחיצים כגון כאב. השימוש בהם יש יתרון כי הם אינם דורשים היכולת של אדם לדווח את הכאב שלו. אנשים כאלה נהנים מאוד מערכת זיהוי כאב אובייקטיבי אשר משלבת שיטות כאלה. ערכות נתונים המורכב תגובות לכאב elicited לספק מידע יקר עבור ניתוח דפוסי כאב ופיתוח יישומים מעשיים גילוי וניטור כאב. בין היתר, יצר וולטר ואח20 "BioVid חום כאב מסד הנתונים", עם מודאלים מרובים מסד נתונים זמין בפומבי, מספק נתונים מ זמן קצר המושרה מכאיב חום גירויים ותגובות פסיכופיזיולוגיות וחזותית המתאימים. "המאגר SenseEmotion" של Velana et al.21 כולל biosignals, סרטוני וידאו ומידע paralinguistic של מתנדבים מושפע phasic חום וכאב לגירויים רגשיים.

בעוד מסדי נתונים אלה מתאימים היטב לבחינת תגובות הכאב, הם מתבססים בעיקר על מודל כאב מסוים אחד. עוד כאב שונה איכותו (כביכול בהתאם לדגם כאב), משכה, זה גם עשוי להשתנות שלה פיזיולוגיים, חזותי, paralinguistic מופיע. לפי מיטב הידע של המחברים, אין מחקרים עם מודאלים מרובים או מסדי נתונים קיימות לשלב מודלים כאב שניים או יותר, משתנים כאב גירויים בעוצמת ומשך כדי לזהות דפוסים כאב אלא גם להבחין בין כאב איכויות.

מאמר זה מספק פרוטוקול על איך לערוך ניסוי פסיכופיזיולוגיות מורכבים שמעודדים הכאב ותגובות פיזיולוגיות במקביל להקליט (למשל, אק ג, EMG של הטרפז Musculus מקמט supercilii, zygomaticus מרכזי, SCL) וידאו (למשל, הבעות פנים, מחוות גוף, טמפרטורת עור הפנים) ואת נתוני שמע. המשתתפים מומרץ עם קצר (phasic), לאורך זמן רב יותר (טוניק) חום, כאב חשמלי גירויים שונים בעוצמתם. שלב כיול לפני הניסוי קביעת סף הכאב עבור כל נושא בנפרד.

מטרת המחקר הינה על איסוף נתונים עם מודאלים מרובים עבור חוקרים כאב (תבניות) לגבי עוצמת, איכות ואורך באמצעות שיטות סטטיסטיות, מכונת למידה אלגוריתמים, וכו '. בנוסף, הנתונים שנאספו כבר מתוכנן להתפרסם למטרות מחקר אקדמי תחת השם "X-המרח (Experimentally אניnduced Thermal ו- Electrical) כאב מסד נתונים". זה עשוי להרחיב את מסדי הנתונים הקיימים, כגון BioVid חום וכאב SenseEmotion20,21, ותורמים נוספים פיתוח, שיפור, ו/או הערכה של מערכות זיהוי אוטומטי כאב בעניינים של התוקף, אמינות, זיהוי בזמן אמת.

שאר העיתון מאורגן באופן הבא. הפרוטוקול מתאר כיצד לבצע את המחקר ההתמחרות כאב צעד אחר צעד. לאחר מכן, התוצאות נציג להציג את תוצאת הניסוי. לבסוף, הדיון מכסה שלבים קריטיים, מגבלות ויתרונות של המחקר ואחריו הצעות עבור הרחבות עתידיות.

Protocol

המחקר נערך בהתאם להנחיות אתית הנמנות על העולם הרפואי האגודה הצהרת הלסינקי (הוועדה האתית והאישור ניתן: 196/10-UBB/bal) ואושרו על-ידי ועדת האתיקה של (האוניברסיטה ההיסטורית אולם הלמולטצשטראסה 20, אולם 89081, גרמניה).

1. נושא גיוס ומיון

  1. לגייס מספר שווה של נושאים הנקביים והזכריים בריאים בגילאי 18 ו 50 באמצעות כרזות, דפי מידע, העיתונות המקומית פרסומות, מדיה חברתית כדי להשיג דגימה בעיקר כללי. לפרסם את התועלת המדעי של המחקר, מציעים פיצוי כספי. לספק מספר טלפון או כתובת דוא ל ליצירת קשר למידע נוסף.
    הערה: תופעות הקשורות לגיל רגישות לכאב ובכן שדווחה22 ויש להתייחס בבחירה הדגימה. כדי למנוע בלבול את התוצאות עם תופעות גיל, אנו בוחרים קבוצה צעירה כפי נחשב על ידי Lautenbacher et al.22.
  2. אל תכלול נושאים פוטנציאליים העונים על כל הקריטריונים הבאים: הסובלים מכאבים כרוניים, דיכאון או היסטוריה של הפרעות פסיכיאטריות; יש מחלות נוירולוגיות, תסמונת כאב ראש או מחלות לב וכלי דם; באופן קבוע לוקח משכחי כאבים או באמצעות משככי כאבים ישירות לפני הניסוי.

2. כללי ההכנות של הניסוי ההתמחרות כאב

הערה: הניסוי ההתמחרות כאב מורכב משני חלקים חנותם רצופים: החלק כיול ואת החלק גירוי לכאב. החלק כיול קובע סף הכאב בודדים של המשתתף כאב רמת העמידות במונחים של גירויים חום וחשמל. החלק לגירוי כאב מבצעת את אינדוקציה כאב התרגלו הסף בודדים. כל חלק של הניסוי מתקיים בחדר אחר: כיול החדר, חדר ניסיוני. כיול החדר משמש גם חדר פיקוח עבור הנסיין במהלך הגירוי לכאב חלק (ראה איור 1).

Figure 1
איור 1 : ייצוג סכמטי של חדר- הצד השמאלי מציג את החדר ניטור/כיול שם החלק כיול מתקיים. בהמשך, הוא משמש גם בתור אות ניטור חדר במהלך החלק גירוי לכאב, אשר מלווה את החלק כיול. הצד השמאלי מציג את החדר ניסיוני שם החלק לגירוי כאב מתקיים. שני החדרים מחוברים באמצעות צינור צינור, אשר ניתן להעביר את thermode, האלקטרודות כבלים של חשמל ממריץ, חוטי מחשב דרך. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. . ברוך הבא הנושא שהגיעו ולהוביל her/him לחדר כיול. ליידע את המשתתף בפירוט על הניסוי 3 h וכן את האפשרות של סיום בכל עת ללא כל השלכות שליליות. להשיג מדעת בכתב עבור הניסוי ואת אישור בכתב שאף אחד של הדרת להחיל קריטריונים. להכין קבלה הגמול הכספי.
  2. השתמש תכשירים המסומן CE לאפשר להשראת מבוקרת מאוד גירויים חום וחשמל. שימוש בממירי אנלוגי-לדיגיטלי להמיר הגירויים תרמי וחשמליים אנלוגיים לאותות דיגיטליים כדי ללכוד. הפעל התרמי, את אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי.
  3. הכיול, החלק העיקרי של הניסוי, מעסיקים תוכנה מתאימה, אשר מאפשרת את ידנית או אוטומטית מפעילה של גירויים חום וחשמל. הפעל את התוכנה של ממריץ חום וחשמל. להכין עיפרון נייר כדי לרשום גירויים עוצמות של עוצמות כאב המתאימים שדווחו על-ידי המשתתף.
  4. תן את הנושא לשבת בנוחות על כיסא עם משענת ימנית צדדית. המקום סולם הדירוג המודפס הולך מ- 0 עד 100 צעדים של 5 עם, על נקודת עיגון שמאלה, 0/לא כאב , בצד הימין, עיגון נקודת כאב בלתי נסבל/100 מול הנושא. להורות את הנושא כדי מילולית לדרג את עוצמת הכאב גירוי מיד כאשר תתבקש לעשות זאת, באמצעות סולם מסופקים. במדויק מסבירים כי רק אפס פירושו "כאב" תוך 100 שווה גירוי זה בלתי נסבל יותר.
    הערה: במחקר זה, "כאב סובלנות" הוא הבין כמו עוצמת גירוי זה נושא לא יכול לסבול יותר, כלומר כאן: לא יכולה לסבול יותר. לפיכך, נקודת העיגון 100 מסומן כמו כאב בלתי נסבל בניגוד סולם הדירוג המספרי שימוש בפרקטיקה הקלינית.

3. כיול של סף הכאב חשמל וסובלנות (חלקים 1 ו-2)

הערה: הנסיין אחד בלבד לנהל את החלק כיול כדי למזער את ההשפעות החברתיות על רגישות לכאב. לבחור נסיינית עם מאותו המין כמו המשתתף כדי למזער את ההשפעות קרוס-סקס על רגישות לכאב23. חלק 1 קביעת סף הכאב, סובלנות במונחים של גירויים חשמליים קצרים (phasic) ו- חלק 2 מבחינת יותר לאורך זמן (טוניק) גירויים חשמליים. ערכים אלה לשמש כבסיס לחישוב את phasic ומוחלים טוניק גירויים חשמליים כאב בחלק גירוי לכאב.

  1. לנקות את העור של המשתתף של האינדקס הנכון ואת האצבע האמצעית עם תמיסת כוהל. מקום אחד אלקטרודה Ag/AgCl חד פעמיות (העור קשר גודל: 34 מ מ קוטר) על הצד העליון של פלנקס ביניים האצבע המורה הימנית (אנודת), עוד אחד על הצד העליון פלנקס הפרוקסימלית של האצבע האמצעית ימינה (קטודה). להתחבר האלקטרודות אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי.
  2. תשאל את הנושא כדי להניח את הזרוע הימנית שלהם בנוחות על המשענת, לספק להם הנחיות בהליך הבא.
    הערה: הנה דוגמא כיצד לנסח את ההוראה לתפקיד כיול חשמל 1: "אתה הולך לחוות גירויים חשמליים קצרים של עוצמות שונות. אנו מתחילים עם בעצימות נמוכה מאוד. קודם כל, אתה נדרש כדי לציין בפעם הראשונה אתה מרגיש כאב נמוך. זה יהיה שלך 'סף הכאב". על מנת לקבוע את הסף הזה, אני אתחיל גירוי חשמלי ולאחר זמן קצר לפני זה נגמר, אני הולך להגיד "עכשיו." כאשר זה קורה, עליך לדווח מיד אם הגירוי היה כואב או לא על ידי דירוג זה בקנה מידה מאפס עד מאה. אם הגירוי לא היה כואב, דווח 'אפס'. אני אלך אז על עוצמה מוגברת. אחרי הפעם הראשונה שדיווחת מספר גדול מאפס, תקטין עוצמת כמה רמות, אנו חוזרים את כל התהליך עד שתציין שוב מספר גדול מאפס. אנו עושים זאת כדי לאמת את "סף הכאב". לאחר מכן, אני יגדל לאט את העוצמה עד לנקודה שבו אתה קצב הגירוי עם "מאה" כלומר אתה לא יכול לסבול או לסבול יותר את הכאב. זה יהיה "רמת הכאב שלך סובלנות". . שוב, כדי לאמת את רמה זו, אני אחזור כמה רמות, אנו נחזור על התהליך עד את הדוח '100' בפעם השנייה. ברגע שאתה אומר "100", מייד אפסיק את הגירוי"
  3. להתחיל כיול חשמל חלק 1 על-ידי הפעלת גירוי של 0.5 (400 V) תואר שני עם משך של 5 s על-ידי לחיצה על לחצן התחל של אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי (תוכנה).
    הערה: כל גירוי חשמלי של החלק כיול חשמל 1 יש משך של 5 s. הגירוי מורכב 100 הלעיטו יחיד של 2 מילי-שניות משך, אחד מחולק באופן שווה מעל 5 s.
    התראה: הכיול חשמל תמיד מתחיל עם 0.5 אמא יש ניתוק בגיל 25 תואר שני על מנת למנוע חוסר הכרה, סכנת חיים.
  4. להגיד "עכשיו" ב -4 השני הגירוי. . תרשום את המספר הדו חות הנושא עבור עוצמת הגירוי המתאים לערוך הפסקה של 10 s ארוכה.
  5. אם הנושא מדווח אפס, להגדיל את העוצמה על-ידי 0.5 mA, התחל הגירוי, לחזור שלב 3.4. אחרת, להפחית את העוצמה על-ידי 1.5 mA (מינימום: 0.5 מא), להתחיל את הגירוי, חזור לשלב 3.4. כאשר הנושא מדווח על מספר גדול מאפס בפעם השנייה, לחשב את הממוצע של עוצמות שני המקביל לאפס, תרשום את זה, לסמן אותה כמשימה "סף כאב חשמלי phasic" (pEPTh). לאחר מכן, המשך לשלב 3.6.
  6. להגביר עוצמת הנוכחי על ידי 0.5 mA ולהתחיל הגירוי.
  7. להגיד "עכשיו" אחרי 4 s מלבצע את הגירוי. . תרשום את המספר הדו חות הנושא עבור עוצמת הגירוי המתאים הפסקה 10 s.
  8. אם הנושא מדווח ערך מתחת 100, להגדיל את העוצמה על-ידי 0.5 mA, התחל הגירוי, לחזור שלב 3.7. אחרת, להפחית את העוצמה על-ידי 1.5 mA (מינימום: 0.5 מא), להתחיל את הגירוי, חזור לשלב 3.7. כאשר הנושא מדווח 100 בפעם השנייה, לחשב את הממוצע של עוצמות שני המקביל ל- 100, תרשום את זה, לסמן אותה כמשימה "סובלנות לכאב חשמל phasic" (פפטו). המשך לשלב 3.9.
  9. ליידע את המשתתף על חלק 2 של הכיול חשמל.
    שימו לב: זאת הוראה אפשרי כיול חשמל חלק 2: "שוב אנחנו מתחילים בעוצמה נמוכה, אבל הפעם, הגירויים תהיה ארוכה יותר. אני הולך לומר 'כעת' שתי פעמים, מיד אחרי ההתחלה, זמן קצר לפני הסוף של גירוי. בכל פעם אני אומר "כעת," לך דוח מספר כפי שעשית בחלק הראשון. לאחר בפעם הראשונה שדיווחת מספר גדול מאפס, תקטין עוצמת כמה רמות, אנו חוזרים את כל התהליך למטרות אימות, עד שתציין מספר גדול מאפס שוב. לאחר מכן, לאט אגדיל את העוצמה עד לנקודה שבו תדרג את הגירוי עם "מאה". . שוב, כדי לאמת את הסף הזה, אני אחזור כמה רמות, אנו נחזור על התהליך עד את הדוח '100' בפעם השנייה. ברגע שאתה אומר "100", מייד אפסיק את הגירוי"
  10. להתחיל כיול חשמל חלק 2 על-ידי הפעלת גירוי של 0.5 (400 V) תואר שני עם משך של 10 s על-ידי לחיצה על לחצן התחל של אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי (תוכנה).
    הערה: כל גירוי חשמלי של החלק כיול חשמל 2 יש משך של 10 s. הגירוי מורכב 200 זעזועים חשמליים יחיד של 2 מילי-שניות משך כל אחת, מחולק באופן שווה מעל 10 s.
  11. להגיד "עכשיו" אחרי 1 s מלבצע את הגירוי. . תרשום את המספר הדו חות הנושא עבור עוצמת הגירוי המתאים להגיד "עכשיו" 1 s לפני הגירוי קצוות, שוב, רשמו מספר הנושא מדווח עכשיו עבור עוצמת הגירוי המתאים. הפסקה 10 s.
  12. אם שני הדוחות של הנושא הם אפס, להגדיל את העוצמה על-ידי 0.5 mA, התחל הגירוי, לחזור שלב 3.11. אחרת, להפחית את העוצמה על-ידי 1.5 mA (מינימום: 0.5 מא), להתחיל את הגירוי, חזור לשלב 3.11. כאשר הנושא מדווח על מספר גדול מאפס בפעם השנייה, לחשב את הממוצע של עוצמות שני המקביל לאפס, תרשום את זה, לסמן אותה כמשימה "טוניק סף כאב חשמלי" (tEPTh). לאחר מכן, המשך לשלב 3.13.
  13. להגביר עוצמת הנוכחי על ידי 0.5 mA ולהתחיל הגירוי.
  14. להגיד "עכשיו" אחרי 1 s מלבצע את הגירוי. . תרשום את המספר הדו חות הנושא עבור עוצמת הגירוי המתאים להגיד "עכשיו" 1 s לפני סוף הגירוי. שוב, תרשום את המספר הנושא מדווח עכשיו עבור עוצמת הגירוי המתאים הפסקה 10 s.
  15. אם שני הדוחות של הנושא הם מתחת 100, להגדיל את העוצמה על ידי 0.5 mA, התחל הגירוי, חזור על שלבים 3.14\u20123.15. אחרת אם כל של הדיווחים של הנושא בדיוק 100, להפחית את העוצמה על-ידי 1.5 mA (מינימום: 0.5 מא), להתחיל את הגירוי, וחזור על הצעדים 3.14\u20123.15. כאשר הנושא מדווח 100 בפעם השנייה, לחשב את הממוצע של שתי עוצמות התואם ל- 100, תרשום את זה, לסמן אותה כמשימה "טוניק סובלנות לכאב חשמל" (tEPTo). המשך ואז לשלב 3.16.
  16. לנתק את האלקטרודות אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי ולהסיר שתי אלקטרודות Ag/AgCl מהאצבעות של המשתתף. לנקות את האצבעות עם תמיסת כוהל לשטוף את השרידים ג'ל אלקטרודה.

4. כיול של סף הכאב תרמי וסובלנות (חלקים 1 ו-2)

הערה: הכיול כאב תרמי מחולק לשני חלקים. חלק 1 קביעת סף הכאב וסובלנות מבחינת קצר גירויים תרמיים (phasic), חלק 2 עושה זאת במונחים של יותר לאורך זמן (טוניק) גירויים תרמי. ערכים אלה לשמש בסיס לחישוב את phasic ומוחלים טוניק כאב תרמי גירויים במהלך החלק גירוי לכאב.

  1. חל thermode 30 מ"מ x 30 מ"מ בחלק העליון של האמה הימנית של הנושא, כ 30 מ מ proximal לפרק כף היד, על ידי רצועה תופסן וו ולופ. תשאל את הנושא כדי להניח את הזרוע הימנית שלהם בנוחות על המשענת.
    הערה: thermode הוא החלק/בדיקה של ממריץ תרמית אשר מחובר לעור של הנושא ומשרה את הגירוי תרמי בפועל.
  2. ליידע את הנושא על ההליך של החלק כיול תרמי 1.
    הערה: ייתכן ניסוח על ההדרכה עבור כיול תרמיות חלק 1: "אתה עכשיו הולך לחוות גירויים תרמי קצר אך מתמדת של עוצמות שונות. אנו מתחילים עם חום מעל טמפרטורת הגוף שלך. גירוי תרמי יתחיל, זמן קצר לפני זה נגמר, אני אגיד "כעת." כאשר זה קורה, עליך לדווח במהירות אם הגירוי היה כואב או לא על ידי דירוג זה בסולם של 0 עד 100, כמו שעשית בחלק כיול חשמל. באופן דומה, אם הגירוי לא היה כואב, בבקשה לדווח 'אפס'. אני אלך אז על עוצמה מוגברת. תמיד יש השהיה של כמה שניות בין שני גירויים. השלב כיול מסתיים כאשר אתה מדווח '100' או הטמפרטורה הקיצוץ."
  3. להתחיל כיול תרמיות חלק 1 על-ידי הפעלת גירוי של 39 ° C עם משך של 5 s על-ידי לחיצה על לחצן התחל של ממריץ תרמית (תוכנה).
    התראה: החלק כיול תרמי 1 יש סף לטמפרטורה של 50 מעלות כדי למנוע כוויות בעור.
    הערה: כל גירוי תרמי של החלק כיול תרמי 1 יש משך של 5 s.
  4. אומרים "עכשיו" בשנייה הרביעית של הגירוי. . תרשום את המספר בעוצמה שהנושא נותן הטמפרטורה המתאימה הפסקה 10 s.
  5. אם הסימן של הנושא הוא מתחת 100, מעלה את הטמפרטורה על ידי 1 ° C להתחיל את הגירוי, חזור על שלבים 4.4\u20124.5. אחרת, אם הסימן הוא 100, או הטמפרטורה הקיצוץ של 50 ° C מתמלאת, לסיים כיול תרמיות חלק 1 על ידי המשך לשלב הבא.
  6. תבדוק את המספרים ציין ולסמן את הטמפרטורה הראשון עם מספר בעצימות המתאימה גדול מאפס כמו "סף הכאב החום phasic" (pHPTh). לסמן את הטמפרטורה עם אינדיקציה של 100 כמו "סובלנות לכאב חום phasic" (pHPTo).
    הערה: אם הנושא מדווח על מספר מתחת 100 בטמפרטורה הקיצוץ (50 ° C), לסמן 50 ° C pHPTo.
  7. ליידע את המשתתף על חלק 2 של הכיול תרמי.
    הערה: הנה ניסוח מופתית על ההדרכה עבור שלב כיול תרמי: "אנו מתחילים עם חום מעל טמפרטורת הגוף שלך, אבל הפעם הגירויים תרמי תהיה ארוכה יותר. אומר 'כעת' שתי פעמים: מיד אחרי ההתחלה, זמן קצר לפני הסוף של הגירויים. בכל פעם אני אומרת "כעת", דיווחת מספר השווה את חוויית הכאב שלך. אם הגירוי לא היה כואב, דווח 'אפס'. לאחר מכן ימשיך עם טמפרטורה מוגברת תמיד יש השהיה של כמה שניות אחרי כל גירוי. השלב כיול מסתיים כאשר אתה מדווח '100' או הטמפרטורה הקיצוץ."
    התראה: החלק כיול תרמי 3 יש לטמפרטורה הקיצוץ של 49.5 מעלות על מנת למנוע כוויות בעור, בשל משך הזמן הארוך הגירוי.
  8. נתחיל בכיול תרמי חלק 2 עם גירוי של 39 מעלות צלזיוס במשך 10 s זמן על-ידי לחיצה על לחצן התחל של ממריץ תרמית (תוכנה).
    הערה: כל גירוי תרמי של החלק כיול תרמי 2 יש משך של 10 s.
  9. להגיד "עכשיו" אחרי 1 s מלבצע את הגירוי. . תרשום את המספר בעוצמה הנושא מדווח על הטמפרטורה המתאימה להגיד "עכשיו" 1 s לפני סוף הגירוי. שוב, לרשום את המספר בעוצמה שהנושא מדווח עכשיו על הטמפרטורה המתאימה. השהה 60 s.
  10. אם שתיהן מציינות הנושא מתחת 100, מעלה את הטמפרטורה על ידי 1 ° C (חריג: ראה הערה להלן), להתחיל את הגירוי הבא, וחזור על שלב 4.16. אחרת, אם דוח כלשהו הוא בדיוק 100 או הטמפרטורה הקיצוץ של 49.5 מעלות צלזיוס מתמלאת, לסיים כיול תרמיות חלק 2 על ידי המשך לשלב הבא.
    הערה: בשלב זה כיול, השלבים טמפרטורה הם: 39 מעלות, 40 ° C, 41 ° C, 42 ° C, 43 ° C, 44 ° C, 45 ° C, 46 ° C, 47 ° C, 48 ° C, 49 ° C, 49.5 מעלות צלזיוס.
  11. . תבדוק את המספרים ציין ולסמן את הטמפרטורה הראשון שבו לפחות באחד המספרים המתאימים הוא גדול מאפס כמו "סף הכאב חום טוניק" (tHPTh). לסמן את הטמפרטורה עם דו ח ציין הראשון של 100 כמו "סובלנות לכאב חום טוניק" (tHPTo).
    הערה: אם הנושא מדווח על שני המספרים מתחת 100 בטמפרטורה הקיצוץ (49.5 מעלות צלזיוס), לסמן 49.5 מעלות tHPTo.
  12. הסר את thermode בבית השחי של המשתתף. שאל הנושא אם הם צריכים הפסקה קצרה ו/או רוצה להשתמש במתקן הסניטריים. כדי לבצע בדיקה אם המשתתף מתאימה לתפקיד לגירוי כאב במונחים של גירויים תרמי, בצע את ההוראות המתוארות 1 קובץ משלים.

5. הכנת הניסוי גירוי לכאב

  1. התנהגות הגירוי לכאב בחדר ניסיוני מצלמה-פיקוח מבוקרי טמפרטורה, רעש נמוך ליד ה הכיול/ניטור חדר (ראה איור 1). לחבר שני החדרים דרך הצינור המוליך (80 מ מ קוטר).
    הערה: מצלמת ניטור מספק מידע על מצב הבריאות של הנושא ומאפשרת התערבות מהירה במקרה של חוסר הכרה פתאומי או וקריסה.
  2. בצע כיוונון של הספה בדיקה שבו הנושא נמצא במהלך הניסוי. מקום זה עם הצד הארוך ליד קיר ליד הצינור המוליך. מספקות כרית על הראש.
  3. לצרף מראה הקיר ליד הספה בדיקה איפה ינוח ראשו של הנבדק.
  4. עבור לכידת נתונים פיזיולוגיים (א, 3-EMG, ו- SCL), שמע (תצוגת חזיתית ואת הצד של הפנים, הטמפרטורה עור הפנים, ומבט גוף מלא), וסרטי תפוקות חום וחשמל ממריץ במהלך הניסוי, להשתמש במחשבים הקלטה המתאים, התוכנה והתקני ההקלטה (צורב biosignal שלוש מצלמות צבע ברזולוציה גבוהה, מצלמה תרמית, מיקרופון כיווני אחד).
    1. לפתח פתרון עבור סינכרון של שיטות המוקלט. ייתכן מהווים בחומרה הפעלה של מכשירים, הקלטה של ההדק אותות על ידי את biosignal, חליליות שמע, סינכרון שעון מחשב (למשל, דרך NTP) הקלטה של חותמות זמן יחד עם הזרמים נתונים, ו- postprocessing של נתוני ההקלטות זרמים כדי לפצות על קיזוז טמפורלית ושעון להיסחף.
  5. להתקין את המצלמה תצוגת גוף מלא דרך היא לוכדת את כל הגוף של הנושא. להתקין את המצלמה תצוגה הפנים הקדמי כ- 1 מ' מעל הראש של המשתתף. לטעון את המיקרופון על הצד השמאלי של המצלמה הטרמית מצד ימין, ליד המצלמה הפנים הקדמי. לצרף את המצלמה תצוגה בצד התקרה. להתאים אותו עד לנקודה שבה הוא מסוגל להקליט בצד אחד של הפנים של הנושא, כמו גם הצד הנגדי משתקפת במראה (ראה איור 2).

Figure 2
איור 2: ייצוג סכמטי של התקנת מצלמה ומיקרופון. הפנים הקדמי מצלמה, מצלמה תרמית ומיקרופון מוגדרים כ- 1 מ' מעל הראש של המשתתף. מצלמה תצוגה בצד לוכדת בשני צידי הפנים בעזרת מראה. מצלמת תצוגת גוף רכוב אל הקיר מאפשר ההקלטה של תנועת הגוף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

הערה: עקב ניסיוני חדר קטן, שילוב של מצלמה תצוגה בצד עם מראה זה פתרון אלגנטי מאוד ללכוד שני צידי הפנים של הנושא עם מצלמה אחת.

  1. כפולים פלט גרפי של biosignal הקלטה למחשב צג מחשב להגדיר בחדר ניטור/כיול.
  2. הגדרת הרמקולים הפעיל PC בחדר ניטור/כיול. התחבר אותם באמצעות הצינור המוליך עם המחשב הקלטת שמע. ודא כי לשמוע את המשתתף דרך המיקרופון למקרה שהם צריכים סיוע במהלך הניסוי.
  3. עוברים את thermode וכבלים האלקטרודות של אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי דרך הצינור המוליך אל חדר ניסיוני. לשים מסתכמת קצף אקוסטית בשני צידי הצינור המוליך (או חומר דומה כי סופג צליל).
    הערה: השאר את תרמית ממריץ בחדר ניטור/כיול. זה מזהם אות שמע הקלטה עקב בקביעות החל הנשמה הפנימית שלה כדי להתקרר.
  4. הגדר את שיעורי דגימה הקלטה כדלקמן: () שמע-44.1 kHz; (ב) הקדמית ומצלמות תצוגה בצד ב 25 הרץ; (ג) במצלמה גוף מלא ב- 30 הרץ; (ד) מצלמה תרמית ב-120 Hz; (ה) SCL, EMG ו א ב 1,000 הרץ. להציל את כל ההגדרות.
  5. לקבל חבילת ג'ל קר (100 מ"מ x 100 מ"מ) ושים אותו בפריזר. להכין מגבת nonwoven היגייני 200 מ"מ x 200 מ"מ או משהו דומה (למשל, מגבת נייר דק), משחה.
  6. חישוב עוצמות הגירוי בודדים 12, שש כל חום, כאב חשמלי אינדוקציה, כדלקמן: (א) עוצמת כאב חשמלי phasic 3 (pE3) = 90% של פפטו; (ב) עוצמת הכאב חשמל phasic 2 (pE2) = (pE3 + pEPTh) / 2; (ג) עוצמת הכאב חשמל phasic 1 (pE1) = pEPTh; (ד) טוניק כאב חשמלי בעוצמה 3 (tE3) = 90% tEPTo; (ה) טוניק כאב חשמלי בעוצמה 2 (tE2) = (tE3 + tEPTh) / 2; (ו) עוצמת הכאב חשמל טוניק 1 (tE1) = tEPTh; (ז) עוצמת הכאב חום phasic 3 (pH3) = pHPTo - 0.5 ° C אם הנושא דווח 100 עבור pHPTo — אחרת, ה-pH3 = pHPTo; (ח) עוצמת הכאב חום phasic 2 (ה-pH2) = (pH3 + pHPTh) / 2; (i) עוצמת הכאב חום phasic 1 (pH1) = pHPTh; (י) טוניק חום כאב בעוצמה 3 (ה3) = tHPTo - 0.5 ° C אם הנושא דווח 100 עבור tHPTo — אחרת, ה3 = tHPTo; (k) עוצמת הכאב חום טוניק 2 (tH2) = (ה3 + tHPTh) / 2; (l) עוצמת הכאב חום טוניק 1 (ה1) = tHPTh.
  7. הזן את הערכים של phasic חשמל (pE1\u2012pE3), עוצמות כאב חום (pH1\u2012pH3) ואת טוניק חשמל (tE1\u2012tE3) וחום בעוצמות הכאב (tH1\u2012tH3) – שחושבו בצעד 5.11 בהתבסס על הכיול שבוצעה לפי סעיפים 3 ו- 4 — לתוך התוכנה של ממריץ חום וחשמל. להגדיר הטמפרטורה הבסיסית (ללא כאב) 32 ° C, טמפרטורה קצב הגידול עד 8 ° C/s. להציל את כל ההגדרות.
  8. השתמש תוכנת מחשב מבוסס שפת scripting, אשר מתקשר עם ממריץ חום וחשמל. ודא כי היא מאפשרת שליטה, ומפעילה גירויים כאב מבוסס על תסריט ההתמחרות כאב.
    הערה: קובץ script ההתמחרות כאב מפעיל את כאב אקראי גירויים, בקרת תזמון והמשך. במחקר זה, התוכנה של ממריץ תרמית מספקת האפשרות להכנת קובץ script ההתמחרות כאב. התוכנה מעורר גירוי תרמי אוטומטי ושולח אותות כאשר גירוי חשמלי להיות מופעלות. גירויים חשמליים מופעלים על ידי סקריפט מוכן בתוכנה השניה.
  9. להכין את התסריט ההתמחרות כאב (ראה איור 3) כדלקמן. הגדר את המספר של כל עוצמת הגירוי phasic (pE1, pE2, pE3, pH1, pH2ו pH3) 30, המספר של עוצמת הגירוי כל טוניק (tE1, טה2, טה3, tH1, tH2ו- tH3) 1. הגדר את משך הזמן של כל גירוי phasic 5 s ואת משך הזמן של כל גירוי טוניק ל-60 ס' Randomize הסדר של כל גירויים. אקראי בהפסקות שבין הגירויים phasic ל s 8 – 12 ערכת ההפסקות לאחר הגירויים טוניק-300 ס' שמירת כל ההגדרות.
    הערה: בשל משך הזמן הארוך, מספר הגירויים חום שונים טוניק מוגדר כ- 1 כדי למנוע כוויות בעור. כל ההפסקות אחרי גירויים טוניק חייב להיות 300 s על מנת לאפשר אותות פיזיולוגיים לחזור בסיסית, ובכך, לא לזהם את האותות עוקבות.

Figure 3
איור 3: איור גרפי של החלק לגירוי כאב קובץ script עם אקראי phasic (כחול), טוניק גירויים כאב (אדום) (A) כאב למופת ההתמחרות. (B) קטע מתוך ההתמחרות כאב הסקריפט: שלושה גירויים phasic עם זמן משך של 5 שניות, ההפסקות עוקבות. משך ההפסקות משתנה בין 8 ל- 12 שניות. (pH1, pH2, pH3 = חום phasic כאב בעוצמה 1, 2, 3; ה1, tH2, ה3 = טוניקה חום כאב בעוצמה 1, 2, 3; pE1, pE2, pE3 = phasic כאב חשמלי בעוצמה 1 , 2, 3; טה1, טה2, טה3 = כאב חשמלי טוניק עם עוצמת 1, 2, 3; s = שניות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

6. כאב גירוי

  1. להוביל את המשתתף אל החדר ניסיוני, לספר להם על ההליך הקרובה. מסבירים את הגדרת הניסוי ופונקציונליות של המכשירים. ליידע את הנושא שוב על האפשרות לבטל את הניסוי בכל עת על ידי לחיצה על לחצן חירום שסופקו או מבקש לעצור.
  2. שאל הנושא לשכב בנוחות על הספה בדיקה. להורות להם להמשיך לשקר על גבם במהלך הניסוי.
  3. לנקות את כל אזורי עור איפה האלקטרודות יצורפו עם תמיסת כוהל. הסר את כל תאי עור מתים על פני השטח של הלחי השמאלית מאחורי האוזן השמאלית, ומעל הגבה השמאלית עם ג'ל מחוספסים. Reclean באזורים אלה עם פתרון אלכוהול.
  4. לשקילת SCL, לצרף שתי אלקטרודות Ag/AgCl nonpolarizable pregelled, החלק התחתון של פלנקס דיסטלי של האינדקס הנכון ואת האצבע האמצעית על ידי רצועות Velcro. ודא שהרצועות לא צמודים מדי. . הם הדוקים מדי אם הנושא מדווח תחושה סוערת בקצות האצבעות שלהם.
  5. כדי להקליט את אק ג, השתמש שלושה pregelled, דבק Ag/AgCl snap אלקטרודות עם אזורים קשר מעגלי (34 מ"מ קוטר). במקום אחד אלקטרודה (קטודה) על החזה, כ- 6 ס מ מתחת לעצם הבריח הנכון. המקום השני אחד (אנודת) על הצלע השמאלית ט' וי'. לצרף האלקטרודה השלישית (קרקע/הפניה) המותניים צד ימין ליד אגן הירכיים.
  6. כדי להקליט את EMG של מסיה הטרפז, להשתמש גם שלושה pregelled, דבק Ag/AgCl snap אלקטרודות עם אזורים קשר מעגלי (34 מ"מ קוטר). במקום שתי אלקטרודות (קטודית, אנודת) לצד השני על השמאל שריר הטרפז של הצוואר. המקום השלישי אחד (הפניה) מתחת לעצם הבריח השמאלית.
  7. השתמש שישה הניתן לשימוש חוזר, מחוברות אלקטרודות Ag/AgCl עם 4 מ מ בקוטר הקלטה כדי למדוד את EMGs של supercilii מקמט מ ו מ zygomaticus סרן. למלא החללים של האלקטרודות ג'ל אלקטרוליט.
    1. לצרף את האלקטרודות על-ידי קולרים דבק דו צדדי כדלקמן: עבור מקמט supercilii, מקום אחד אלקטרודה (אנודת) ישירות מעל הגבה השמאלית, ליד השורה glabella (שמאל). המקום השני אלקטרודה (קטודה) 1 ס מ לרוחב הראשונה.
    2. לצרף את האלקטרודה השלישית (הפניה) האמצע של העצם הקדמית של קו השיער. עבור zygomaticus הגדולות, לצייר קו דמיוני מ commissure אוראלי השמאלי תנוך האוזן השמאלית. מקום אחד אלקטרודה (אנודת) מעט מתחת באמצע של קו, שניה אחת (קטודה) המדיאלי לצד 1 ס מ. לצרף פטמתי השמאלי האלקטרודה השלישית (הפניה). להתחבר אלקטרודות כל הקלט המתאים של המכשיר הקלטה biosignal.
  8. לבצע בדיקה ויזואלית של biosignal תוכנת צריבת אם כל אותות פיזיולוגיים הן מאיכות מעולה/טוב. שאל נושא להעביר לשרירים מסוימת ולבדוק את האות המתאימה. התאם/לשפר סימנים לא מספקת על ידי האמצעים המתאימים/פעולות.
  9. במקום אידיוט Ag/AgCl (34 מ מ קוטר) על צידו העליון של פלנקס ביניים האצבע המורה הימנית (אנודת), עוד אחד על הצד העליון פלנקס הפרוקסימלית של האצבע האמצעית הימנית (קטודה). שמלמדות האלקטרודות טייפ רפואי כמו נושאים שאולי הזיעה במהלך ההליך, להפחית את adhesiveness של האלקטרודות. להתחבר האלקטרודות אחד האביזרים המקובלים לגירוי חשמלי.
  10. להחיל את thermode בחלק העליון של הזרוע השמאלית של הנושא כ 30 מ מ proximal לפרק כף היד על ידי רצועה Velcro. ודא כי הרצועה לא מתכווצים העור.
  11. התחל כל המצלמות. ודא כי המשתתף לגמרי גלוי של תמונות המצלמה. במידת הצורך, לשאול את הנושא כדי לכוונן את המיקום. במיוחד לטפל מצלמות פנים עם מבט של שדה קטן. באופן אידיאלי, הפנים צריך להיות במרכז התמונה כדי להפחית את הסיכון כי המשתתף מעביר את הראש שדה הראייה במהלך הניסוי.
  12. בדוק אם המיקרופון מופעל ושעוצמת ההקלטה משביע רצון.
  13. שאל את הנושא אם יש לה שאלות נוספות אם היא מוכנה לניסוי. להורות לה לפעול באופן טבעי, לא לדכא ומחזקים את כל התגובות כאב במהלך הניסוי.
  14. להפעיל כל התקני הקלטה (מצלמות, מיקרופון, מקליט biosignal) קיום דרישות נתונים לסנכרון.
  15. לעזוב את החדר ניסיוני והזן את החדר ניטור/כיול. המתן 5 דקות על מנת לאפשר אותות פיזיולוגיים של הנושא לנרמל. להריץ את הסקריפט ההתמחרות כאב.
  16. בזהירות לפקח את הנושא ואת ההתקדמות של החלק גירוי לכאב. רשום חותמות בכל זמן ברור התנהגות יוצאת דופן/טבעי, בעיות טכניות או חפצים biosignal עקב תנועה קיצונית, בא-off של אלקטרודות, וכו '.
  17. אחרי הסוף של התסריט ההתמחרות כאב, להפסיק את כל ההתקנים הקלטה. שמור/ייצוא כל נתוני תבנית מועדף. כבה את ממריץ חום וחשמל.
  18. לבדוק אם המשתתף בסדר ולנתק כל אלקטרודות, את thermode. לנקות את כל אזורי העור עם תמיסת כוהל כדי להסיר שרידים ג'ל אלקטרודה.
  19. לקבל את חבילת ג'ל קר מהמקפיא, לעטוף את זה לתוך מגבת ארוגים היגייני (או משהו דומה, למשל רזה נייר מגבת). בקש המשתתף כדי להחיל אותה לפחות 5 דקות באזור העור שבו הונח על thermode.
  20. מציעים את ההזדמנות לקבל את רמות הכאב בודדים שלהם הפגינו והסביר הנושא.
  21. להחיל משחה באזור העור שבו הונח על thermode.
    הערה: חבילת ג'לי קר, משחה משמש כדי למזער (פוטנציאל) אדמומיות וגירוי של העור.
  22. תעביר את פיצוי כספי, אותו הכירו בכך קבלה. לספק מידע ליצירת קשר במקרה של צמיחת נושאים. תודה המשתתף, תגיד שלום.
  23. הסר את הקצף אקוסטית משני צידי הצינור המוליך. עוברים את thermode וכבלים האלקטרודות של ממריץ החשמל בחזרה אל החדר ניטור/כיול. להיפטר כל אלקטרודות חד פעמיות, לנקות את כל הניתן לשימוש חוזר אלקטרודות שרידי ג'ל ולנקות הספה בדיקה עם sanitizer משטח מתאים. לשים את חבילת ג'ל קר בחזרה למקפיא.

Representative Results

כאב נתפסת באופן שונה על ידי כל אדם, עשוי לבטא עצמו diversely הבעות פנים, paralinguistic ו/או אותות פיזיולוגיים. העיצוב של מחקר זה מתאים לנתח את התגובות כאב בדרכים רבות לגבי מטרות המשמשת כבסיס. נתונים המתקבלים עשוי לאפשר מענה לשאלות מחקר נוספות, כגון: האם יש כאב מסוים דפוסי תגובה? האם הם שונים לגבי כאב דגם ומשך

סך של נושאים 134 השתתפו בניסוי שלנו. היחס מין היה 50/50. חילקנו אותם בקבוצות הגיל הבאות: 1) 18-29 שנים (N = 49, 26, 23 גברים), 2) 30-39 שנים (N = 45, 22, 23 גברים), 3) 40-50 שנה (N = 40, 19, 21 גברים). הגיל הממוצע של כל הנושאים היה 31.4 (SD = 9.7), של כל האנשים = 33.4 (SD = 9.3) של כל הנשים = 32.9 (SD = 10.2) שנים. המחקר נערך ב בחוג לפסיכולוגיה רפואית של האוניברסיטה ההיסטורית אולם, גרמניה.

התוצאה העיקרית של פרוטוקול זה הוא ערכת נתונים של אותות שמע ווידיאו ועושה פסיכופיזיולוגיות המשקף התגובות של הנושאים לגירויים כאב. טבלה 1 מספק סקירה כללית על התכונות הטכניות של האותות מוקלט על המספרים של גירויים כאב המושרה במחקר.

תכונות טכניות
אות: קצב הדגימה: תכונות:
אודיו 44100הרץ מונו, MP3 320 kbps
מצלמה 1 (פנים, תצוגה חזיתית) 25 הרץ צבע וידאו: רזולוציה 1384 x 1032.
HEVC מקודד עם libx265 (CRF 16, מוגדרות מראש בינוני)
מצלמה 2 (פנים, מבט צד) 25 הרץ צבע וידאו: רזולוציה 1620 x 840,
HEVC מקודד עם libx265 (CRF 16, מוגדרות מראש בינוני)
גוף המצלמה ca. הרץ 30 צבע וידאו: רזולוציה 1500 x 600,
HEVC מקודד עם libx265 (CRF 16, מוגדרות מראש בינוני);
עומק וידאו: רזולוציה 500 x 200, קידוד lossless
מצלמות תרמיות ca. הרץ 120.8 טמפרטורת פני השטח וידאו: רזולוציה 120 x 160,
גווני אפור מקודד MPEG-4-AVC עם libx264
(CRF 0, veryfast מראש),
טווח טמפרטורות מקודד 26.5-52.0 ° C (שלבים של 0.1)
אק ג 1000 הרץ חומרה מסונן דרך BioPac: 35 Hz LP, הרץ 0.5 HP,
מסנן חריץ 50 הרץ
SCL 1000 הרץ חומרה מסונן דרך BioPac: 10 הרץ LP, אין HP,
לא מסנן חריץ
מ EMG הטרפז 1000 הרץ חומרה מסונן דרך BioPac: 500 הרץ LP, 10 הרץ HP,
לא מסנן חריץ
מ EMG מקמט supercilii 1000 הרץ חומרה מסונן דרך BioPac: 500 הרץ LP, 10 הרץ HP,
לא מסנן חריץ
מ EMG zygomaticus הגדולות 1000 הרץ חומרה מסונן דרך BioPac: 500 הרץ LP, 10 הרץ HP,
לא מסנן חריץ
גירויים תרמית חשמל
נושאים: גירויים phasic (5 s): גירויים טוניק (60 s): גירויים phasic (5 s): גירויים טוניק (60 s):
לכל נושא 90 (30 לכל עוצמת) 3 (1 לכל עוצמת) 90 (30 לכל עוצמת) 3 (1 לכל עוצמת)
כל (N = 134) 12060 (4020 לכל עוצמת) 402 (134 לכל עוצמת) 12060 (4020 לכל עוצמת) 402 (134 לכל עוצמת)
גברים (n = 67) 6030 (2010 לכל עוצמת) 201 (67 לכל עוצמת) 6030 (2010 לכל עוצמת) 201 (67 לכל עוצמת)
נשים (n = 67) 6030 (2010 לכל עוצמת) 201 (67 לכל עוצמת) 6030 (2010 לכל עוצמת) 201 (67 לכל עוצמת)

טבלה 1: תכונות טכניות ומספר המושרה גירויים. העליונות חצי (תכונות טכניות) מראה שיעורי דגימה והתכונות של האותות ספציפיים. התחתונה (גירויים) חצי מראה המספרים המסוימים מושרה (תרמי/חשמל) כאב גירויים נושא אחד, על כל הנושאים ועל לכל מין. (MP3 = העברת תמונה מומחים קבוצה Layer-3 אודיו, kbps = kilobits לשנייה, HEVC = גבוה יעילות וידאו וקידוד, crf לניסויים קליניים = גורם קצב קבוע, MPEG-4-AVC = ראינוע מומחים קבוצה שכבה-4 וידאו מתקדם וידאו וקידוד, הרץ = הרץ, ° C = מעלות צלזיוס, s = שניות. אק ג = רל, SCL = רמת מוליכות העור, EMG אלקטרומיוגרפיה, LP = = מסנן נמוך לעבור, HP = מסנן לעבור גבוהה, מ = Musculus).

תוצאה משנית לגבי השלב כיול של המחקר מוצגת בטבלה מס ' 2. זה מציגה את הטמפרטורות גירוי רשע זרמי בעוצמות הכאב 1 ו- 3 (כפי שמחושבת בשלב 5.11 לפרוטוקול) עבור כל הנושאים, בנוסף את קבוצת המשנה זכר ונקבה.

גירויים תרמי [ב- ° C] אומר (SD) חשמל [במרטיניק] אומר (SD)
נושאים pH1 pH3 ה1 tH3 pE1 pE3 טה1 טה3
כל (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)
גברים (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)
נשים (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)

בטבלה 2: גירוי טמפרטורות ואת זרמי בעוצמות הכאב 1 ו- 3- (pH1, pH3 = חום phasic כאב בעוצמה 1, 3; ה1, tH3 = טוניקה חום כאב בעוצמה 1, 3; pE1, pE3 = phasic כאב חשמלי בעוצמה 1, 3; טה1, טה3 = כאב חשמלי טוניק בעוצמה 1, 3; ° C = מעלות צלזיוס; אמא = מילי אמפר, SD = סטיית תקן).

אם כל השלבים של הפרוטוקול נערכים בקפידה, אין בעיות טכניות להתרחש (במונחים של מחשב או הקלטה מתקן קריסות, וכו '), תוצאות מוצלחות עשוי להיראות דומה כפי שהיא מתוארת באיור 4. כל הסימנים הם באיכות גבוהה, אינם מושפעים מקורות חיצוניים של הפרעות. המשתתף הוא בבירור בציור כל מצלמה.

Figure 4
איור 4 : נתונים לדוגמה ניסוי יירוט מוצלח. האיור מתאר אותות שהוקלט כמה שניות לפני, במהלך ואחרי גירוי של כאבים עזים. כל הסימנים הם בלי פילטר, מסונכרן עם הזמן. למען הבהירות רק נציג צילומי מסך של אותות וידאו מוצגים כאן. (EMG אלקטרומיוגרפיה, SCL = = רמת מוליכות העור, אק ג רל, M=. = Musculus, s = שניות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

עם זאת, אירועים בלתי צפויים עלולים לגרום הנתונים מרעישים או פגום. מלבד המחשב או הקלטה מתקן קריסות, בא-off של אלקטרודות (במיוחד לשימוש חוזר אלקטרודות עם קוטר קטן אשר מצורפות על-ידי קולרים דבק דו-צדדי) בעיקר מוביל אותות לא שמיש. כדוגמה עבור ערכת נתונים תת אופטימלית, איור 5 מראה את הרגע שבו אלקטרודה EMG יורד מעבד את האות המתאימה חסר תועלת.

Figure 5
איור 5 : נתונים לדוגמה ניסוי תת אופטימלית. העיגול האדום מציין שהזמן באחד האלקטרודות EMG (מ zygomaticus הגדולות) נפל הלחי של הנושא. זה היה בגלל זיעה או ראש התנועה. מרגע זה ואילך, אבד האות. (EMG אלקטרומיוגרפיה, SCL = = רמת מוליכות העור, אק ג רל, M=. = Musculus, s = שניות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

עקב מנחים, עוצמות המרבי של גירויים תרמי וחשמליים היה צריך להיות מוגבל. לגבי שליטה כיול תרמי חלק (ראה קובץ משלים), 37 נושאים (31, גברים 6) הגיעו החיתוך נתון של 50.5 מעלות צלזיוס (יחס = 37/134 = 27.61%). לגבי כיול תרמיות חלק 1, 60 משתתפים (39, גברים 21) הגיעו החיתוך של 50.0 ° C (יחס = 60/134 = 44.78%) לגבי חלק 2, 57 נפשות (37 גברים, 20 נשים) הגיע החיתוך של 49.5 מעלות צלזיוס (יחס = 57/134 = 42.54%). החיתוך עבור שני החלקים כיול חשמל היה 25 מא. אף אחד מהנושאים 134 להגיע לזה.

אנו מתכננים לפרסם את הנתונים (ראה סעיף הבא), ערכות הנתונים של המשתתפים שהגיעו המכנסונים בנוסף יסומן, ציוניהם הכאב הסובייקטיבית המכנסונים המתאימים ייכלל.

ברצוננו לציין כי המוקד העיקרי של הפרוטוקול זה קבלת אותות ומשולבות לניתוח תרמי וכאב חשמל. לכן, אין תוצאות אחרות נידונות כאן. לאחר בדיקה, לא כולל ערכות נתונים עקב נתונים חסרים או הסכמה בכתב שנדחו לשיתוף נתונים, ערכות הנתונים של המחקר הזה יהיה זמין תחת השם "X-המרח כאב מסד נתונים". למידע נוסף על מתי וכיצד ניתן לקבל את DB כאב X-המרח בקר https://github.com/philippwerner/pain-database-list.

קובץ משלים 1. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

Discussion

פרוטוקול הציג מתמקד ההתמחרות ניסיוני של תרמית (חום) וכאב חשמל תוך כדי הקלטה פיסיולוגי, חזותי, paralinguistic אותות. גישה חדשנית זו, שילוב של שני דגמים כאב עם גירויים שונים בעוצמות ומשכי שני גירויים שונים (phasic, טוניק), מציעה פרספקטיבה רחבה על דפוסי פסיכופיזיולוגיות ועל ביטויים של כאב. עם זאת, עבור המימוש של פרוטוקול זה מספר פעולות צריך להיחשב.

באופן כללי, אם עובד עם גירויים כאב חשוב להבטיח את שלומם של הנושאים. כל כאב גירויים צריך להיות מבוקר מאוד ואתה צריך להתבצע רק על ידי ניסויים מנוסה.
יתר על כן, עבור הקלטה של איסוף נתונים אמין ואיכותי, החזקה נכונה של התקנים (אלקטרודות), תפקוד מושלם של התקני הקלטה, תקשורת חלקה בין מחשבים מומלץ מאוד. כל מקורות הפרעות צריך לחסל או לצמצם למינימום. כדי להבטיח עקביות בין המשתתפים, חשוב לספק מתוקננת הוראות ותנאים ניסיוניים שאינם משתנים.

הניסיון שלנו, מציאת משתתפים מתאימים בקריטריונים כל ולא מוכנים לקבל גירויים מכאיבים רבים, לוקח הרבה זמן, היא די מאתגר. בנוסף לכך, הגמול הכספי צריך להיות גבוה מספיק כדי למשוך נושאים למחקר. במיוחד אנשים בין 30 ל-50 שנים טובות קשה למצוא. ייתכן כי הניסוי הוא יותר מדי ארוך (ca. כארבע שעות, כולל ההגעה והעזיבה) ויש להם לקחת חצי יום חופש מהעבודה.

בגלל הבטיחות של המשתתפים הוא בראש סדר העדיפויות, כאב אינדוקציה ייתכן שתצטרך להיות מוגבלים. עקב מנחים, עוצמות הגירוי אינו יכול לחרוג ברמות מסוימות למניעת כוויות וחוסר הכרה מבחינת הכאב תרמי וחשמליים אינדוקציה, בהתאמה. ניתוק כללי של עוצמות עלול לגרום אפקט תקרה כמו כמה נושאים עשוי להגיע לגבולות בעוצמה לפני מרגישה כאב בלתי נסבל. במחקר זה, כ 42% (בהתחשב כיול תרמיות חלק 1 ו-2) של המשתתפים להגיע המכנסונים תרמי (ראה תוצאות נציג). כפי שהם לא הגיעו שלהם טולרנסים כאב "אמיתי", שלהם תגובות פיזיולוגיות לגירויים התרמי הגבוהה עשויים להתנהג באופן שונה בניגוד תגובות פיזיולוגיות של נושאים שהגיעו להם. אם כך, ערבוב שתי הקבוצות הללו יכלו להשפיע סיווג תוצאות זיהוי כאב.

נקודה חשובה לכתובת הוא שיטות כאב בניסוי זה. המשתתפים נחשפים רק לגירויים תרמי וכאב חשמל (בשל העובדה כי אלה הם מאוד לשליטה באווירה ניסיונית). לפיכך, אם בחינת דפוסי כאב לגבי איכות, הממצאים עשויים לא לתרגם באופנים כאב כגון לחץ, כאב כימי או הקרביים.
השיקול אותו על transferability של תוצאות חל על המדגם במחקר. הפרוטוקול הוא מוגבל מבחינה אתית והבריאים. לדוגמה, הוא אינו כולל ילדים או אנשים קוגניטיבית ומילולי לקוי. יתרה מכך, במחקר שלנו השתתפו רק אנשים האירופית. גם כאן, התוצאות האנליטיות אולי חל על קבוצות אינו נחשב בניסוי זה.

מגבלה נוספת מענישים את אפקט הות'ורן24: הנושאים מודעים כי הם מתנהגים צולם/שנצפו במחקר. זה עשוי לשנות את התנהגותם.

לעומת מסדי נתונים קיימים של כאב, הפרוטוקול מספק יתרונות לניתוח דפוסי תגובה לכאב היא משלבת בתוכה שני דגמים כאב של שני קורסים זמן (phasic, טוניק): מלבד העוצמה והמשך של כאב, שהיא גם מחשיבה את האיכות של כאב. כמו כאב תרמי מתואר באופן שונה מאשר כאב חשמלי (למשל, שריפת לעומת שארפ), זה עשוי להשתנות גם התגובות כאב. אם כך, ממצאים אלה מציג יכול לקשר דפוס תגובה לכאב המקור הבסיסי של כאב. יתר על כן, המחקר הוא ומשולבות להרחיב את מגוון הזדמנויות החקירה כאב: העסקת אותות פסיכופיזיולוגיות 5, 2 פנים (לצד הקדמי) מצלמת אותות, גוף 1 תצוגת המצלמה אות, מצלמה תרמית 1 ו אות אודיו 1, הכאב עלול להיות מנותח, העריכו בצורה מדויקת יותר.

עבור חקירה מורכבים יותר של דפוסי תגובה לכאב, הרחבות עתידיות של שיטה זו צריכה לכלול biosignals יותר כגון אלקטרואנצפלוגרם (EEG), טמפרטורת הגוף, נשימה. זה יהיה גם היתרון הגדול להעסיק הכיפוף כמודל כאב נוסף. חוקרים מכוון זיהוי אוטומטי כאב באמצעות נתונים שנאספו עם פרוטוקול זה צריך בדיקות נוספות מבטיח מכונת למידה מודלים עם קבוצות שליטה קליניים.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים רוצה להודות Verena פרידריך, מריה Velana, סנדרה Gebhardt, רומי Bärwaldt ו- Daucher טינה על עזרתם יקר בביצוע המחקר. בנוסף, תודה מיוחדת יוצא אל ד ר סטפני Rukavina לתמיכה המדעי שלה. מחקר זה היה חלק DFG/TR233/12 (http://www.dfg.de/) "לקידום, שיטתית אימות של אוטומטית כאב זיהוי מערכת on בסיס של פנים ביטוי, והוראה פסיכוביולוגי פרמטרים של" פרוייקט במימון המחקר הגרמני קרן.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics