Summary

Un protocollo di test manuali misurare Sensation e il dolore negli esseri umani

Published: December 19, 2016
doi:

Summary

The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.

Abstract

Numerose tecniche qualitative e quantitative possono essere usati per testare i nervi sensoriali e dolore sia nella ricerca e contesti clinici. L'attuale studio dimostra una quantitativa sensoriali protocollo di test usando le tecniche per misurare la sensazione tattile e soglia del dolore per la pressione e calore utilizzando apparecchiature portatili e di facile accesso. Queste tecniche e apparecchiature sono ideali per nuovi laboratori e cliniche dove il costo è una preoccupazione o un fattore limitante. Dimostriamo tecniche di misurazione per il seguente: sensibilità meccanica cutanea sulle braccia e gambe (filamenti von-Frey), sensibilità al calore radiante e il contatto (sia con la soglia e valutazioni qualitative utilizzando la scala analogica visiva (VAS)) e la sensibilità pressione meccanica ( algometer, sia con soglia e il VAS). Le tecniche e le attrezzature descritte e dimostrato qui può essere facilmente acquistato, immagazzinato e trasportato dalla maggior parte delle cliniche e laboratori di ricerca in tutto il mondo. A LIMITAZIONI D'su questo approccio è una mancanza di automazione e controllo del computer. Così, questi processi possono essere più alta intensità di lavoro, in termini di formazione del personale e la registrazione dei dati che le apparecchiature più sofisticate. Forniamo una serie di dati di affidabilità per le tecniche dimostrate. Dalla nostra descrizione, un nuovo laboratorio deve essere in grado di impostare ed eseguire questi test e di sviluppare i propri dati di affidabilità interne.

Introduction

condizioni di dolore cronico sono un problema clinico in tutto il mondo. Più di 1,5 miliardi di persone nel mondo soffrono di dolore cronico, e circa il 5% della popolazione mondiale soffre di dolore neuropatico, con tassi di incidenza in aumento con 1 età. In America, si stima che il dolore colpisce più persone che il diabete, le malattie cardiache e il cancro, combinato 2. Anche se la consapevolezza di questo problema è in aumento, i trattamenti non sono sempre successo, può essere costoso, e può avere gravi effetti collaterali, tra cui la dipendenza. La ricerca sui trattamenti è in corso, ma il dolore varia notevolmente tra gli individui, la misurazione del dolore per la ricerca o la diagnosi può essere problematico. In particolare, la dipendenza approcci qualitativi, come la scala analogica visiva (VAS), per determinare l'efficacia del trattamento è stato problematico a causa della natura soggettiva e personale del dolore 3. Come più laboratori di ricerca e cliniche più piccole di tutto il mondo que rispostazioni circa e trattare il dolore, misure che siano accurate, coerenti, portatile, quantitativa, e conveniente sono molto richieste.

Una distinzione fondamentale nella misurazione del dolore è acuto contro il dolore cronico. Il dolore acuto è una risposta normale a lesioni, infezioni, o di un altro stimolo nocivo. Il dolore acuto normalmente si risolve con il trattamento e il tempo, e la posizione del dolore è di solito site-specific. Il dolore cronico, tuttavia, può essere correlato a un incontro iniziale di dolore acuto, oppure può essere idiopatica. Il dolore cronico può riferirsi al sito di lesione, ma spesso è diffusa in tutto il corpo 4. Il dolore cronico può durare per settimane, mesi e persino anni, causando notevoli disagi fisici, psicologici e monetari sui pazienti e le loro famiglie, datori di lavoro, e le società. La capacità di identificare e quantificare il dolore è fondamentale per una corretta diagnosi, valutazione del trattamento in corso, e lo sviluppo di nuovi trattamenti analgesici. test sensoriali quantitativi e qualitativi sono esimoci critica per la diagnosi e il trattamento.

Diversi metodi possono essere utilizzati per esaminare la sensazione periferica e dolore: velocità di conduzione nervosa (NCV), potenziali evocati somatosensoriali (SEP), biopsie cutanee, e test sensoriali quantitativi (QST). I medici anche abitualmente uso comodino neurologica test sensoriali, ma questo test non è tarato e non usa un insieme standardizzato di istruzioni 5. Esami di NCV e settembre può essere informativo, ma rispetto a QST, richiedono attrezzature altamente specializzate, in genere esaminare solo le grandi fibre nervose, solo misurare la perdita di funzione, e non testare l'intero sistema somatosensoriale 6,7. Biopsie cutanee sono usati per valutare la densità delle fibre nervose, ma rispetto a QST, sono invasivi e richiedono l'elaborazione dei tessuti e il tempo di microscopia, che potrebbe richiedere alcuni giorni per compiere 8. Inoltre, la biopsia esamina solo una piccola, determinata area di sistema somatosensoriale e non verifica la funzione del nervo. QSmisurazioni T superare la maggior parte delle limitazioni di altri metodi di prova. Recentemente, i dati normativi standardizzati per QSTS sono stati resi disponibili, che ha ulteriormente aggiungere alla loro utilità per valutare il dolore e la sensazione neurale 9-11. Abbiamo quindi concentriamo l'attuale protocollo sulle misure QST per il dolore cronico.

Le nuove tecnologie hanno reso la valutazione del dolore e sensazione fisica (ad esempio, pressione e calore) preciso ed affidabile all'interno di laboratori ben attrezzati che hanno stabilito protocolli interni 12. Molte di queste tecnologie, tuttavia, non sono facilmente trasportabili e sono un costo proibitivo per i laboratori di ricerca nuovi o piccoli e delle cliniche. Inoltre, i protocolli per l'uso della tecnologia non sono standardizzati attraverso laboratori 13, che possono influenzare l'affidabilità. Pertanto, l'obiettivo di questo manoscritto è quello di dimostrare il dolore efficace ed affidabile e misure sensoriali che possono essere condotti con apparecchiature che è disponibile inla maggior parte cliniche o laboratori di ricerca. Il razionale per lo sviluppo del protocollo attuale è che, mentre molte persone soffrono di condizioni di dolore cronico, e accurata valutazione del dolore è necessario per la diagnosi e il trattamento, non ci sono protocolli pubblicati con dimostrazioni visive dei dosaggi.

Un esempio di dispositivo quasi completamente automatizzato per il test del dolore acuto è Neuro sensoriale Analyzer, che può valutare in modo affidabile sensazione di dolore termico, come dimostrato da Angst et al. dopo un'ustione cutanea in soggetti umani 14. L'unità è modulare, e test di dispositivi sensoriali aggiuntivi possono essere aggiunti. Nel loro studio, Angst et al. inoltre dimostrare test sensoriali pressione con l'uso di sonde punteggiato di pressione, che sono stati costruiti su misura. Mentre queste sonde dovrebbero offrire risultati più coerenti, pochi laboratori o cliniche li hanno.

Il protocollo attuale dimostra misure QST per il dolore cronico: von Frefilamenti y per i test sensoriali cutanea, un radioso (metodo "Hargreaves") e la tecnica di calore di contatto, e algometria pressione per il dolore dei tessuti profondi. Queste misure QST non sono univoci. Piuttosto, sono le misure più comuni e generalmente accettati per il test sensoriale umana in cliniche mediche, ospedali e laboratori di ricerca 13,15,16. stimolazione meccanica e termica sono utilizzati per esaminare cutanea e la sensazione di profondità. Queste misure, inoltre, comprendono la valutazione di piccoli e grandi sensibilità fibra per la sensazione normale e il dolore. Per valutare il dolore profondo del tessuto (muscolare), algometria pressione è usato, che è la tecnica più frequentemente applicato per la quantificazione del dolore nei tessuti molli come i muscoli 17,18. Entrambe le fibre A-delta e C mediano il dolore indotto dalla stimolazione pressione 19. La stimolazione di entrambe le fibre è un vantaggio e uno svantaggio, in quanto esamina molteplici vie, rendendolo una buona misura complessiva, ma è unLSO meno specifico. Per esaminare sensibilità al tocco, la stimolazione meccanica della pelle con filamenti di von Frey viene utilizzato perché sono uno dei dispositivi sensoriali più comunemente utilizzati nel dolore e ambulatori medici neurali. Filamenti di von Frey stimolare le fibre A-beta, 20 ma non sono specifici sia come meccanocettori bassa soglia e nocicettori possono essere attivati 21. L'uso di questi filamenti è stato criticato, soprattutto a causa della potenziale variabilità della procedura di richiesta (grado di rientro filamento o movimenti accidentali della mano) e le preoccupazioni che le caratteristiche meccaniche del filamento possono cambiare nel tempo 22,23. Questo protocollo risolve questi problemi fornendo istruzioni dettagliate con uno script e la calibrazione dei filamenti.

Per dolore termico, vengono utilizzati calore radiante secondo il metodo "Hargreaves" (luce visibile e la temperatura rampa) e un blocco di calore per esaminare calore da contatto. Contatti e calore radiante attivano termicorecettori in modo diverso e può anche confondere l'un l'altro. E 'stato dimostrato che il contatto dinamico può inibire nocicezione termica 24. Questo è simile al concetto di rinvio termico, in cui tocco contribuisce alla normale percezione della temperatura 25-27. Pertanto, una misura della sensazione termica e due misure di dolore termico sono inclusi. Innanzitutto, il calore radiante viene utilizzato per determinare la soglia di rilevamento di variazione di temperatura (partendo da temperatura ambiente). In secondo luogo, la fonte di calore radiante viene utilizzato per determinare la soglia per il dolore termico. La rilevazione del cambiamento termale calda (non nocicettivo) è mediata in parte dal transient receptor potential (TRP) canali su fibre C, mentre il dolore di calore è mediata dalla TRPV1 / V2 e altri canali più alta soglia di C e fibre A-delta 28 -30. Alla determinazione della soglia, rapido riscaldamento della pelle attiva primi A-delta fibre, corrispondente alla "prima del dolore", seguito da un C-fibra mediata "seconda dolore", descriletto come "palpitante, bruciore o gonfiore" 31. Riscaldamento dà una attivazione preferenziale delle fibre C ed è la migliore valutazione di secondo dolori 32. Nel saggio calore di contatto, una temperatura nocicettivo costante viene applicato per determinare l'intensità qualitativa e aspetti affettivi del dolore.

Un'altra variabile considerata nello sviluppo del protocollo QST è la posizione anatomica. Per il dolore acuto o specifici per posizione, il sito anatomica del dolore è in genere utilizzato per il test. Poiché il protocollo è stato progettato con condizioni di dolore cronico in mente, abbiamo un approccio più globale. Il protocollo valuta Sensazione sull'avambraccio e la gamba posto della mano, come è stato dimostrato che il dolore termico soglie sono significativamente più alto sulla mano che sull'avambraccio 33 e che nocicezione termica può essere percepito sulla mano, anche se meno frequentemente e meno intensamente di sull'avambraccio 24. Mentre il protocollo è stato progettato per il maggioranza di condizioni di dolore cronico, si cautela gli utenti che alcune condizioni di dolore cronico interessano specifiche regioni anatomiche, e questo dovrebbe essere preso in considerazione quando si modifica il protocollo per una specifica popolazione di pazienti.

Mentre queste misure QST sono i più comunemente usati e sono accettati anche alcuni dei più affidabili, sono economici e abbastanza comune che la maggior parte delle cliniche e laboratori di ricerca potrebbero già avere accesso ad essi, li possono permettere, e possono trasportare. Questo protocollo QST è utile per ogni laboratorio o clinica dove sono necessarie misure per l'uomo con dolore cronico. Ad oggi, non vi sono attualmente le relazioni visuali dimostrino un protocollo per l'uso e l'affidabilità di queste misure. Sulla base di questa dimostrazione protocollo e suggerimenti su come migliorare l'affidabilità, un laboratorio o clinica potrebbe facilmente esaminare la propria affidabilità test-retest. Poiché molte cliniche avranno bisogno di utilizzare diversi tecnici di misurare tutti i pazienti, inter-ratdati di affidabilità er sarebbero utili nella scelta di un protocollo. Includiamo un piccolo insieme di dati che suggeriscono che il protocollo ha una buona affidabilità, ma ogni clinica e di laboratorio è fortemente consigliato di utilizzare questo come un esempio, come ogni clinica e ogni popolazione di pazienti con dolore cronico è unico.

Note sul rischio di infortunio per i test sensoriali e dolore:

Pericolo di lesioni relative a prove meccaniche cutanea è estremamente raro e improbabile. prove meccaniche è sicuro e ampiamente utilizzato. I rischi per l'individuo sono minime perché 1) non si tratta di uno stimolo doloroso o nocivi; 2) soggetti sono informati che possono smettere di qualsiasi procedura in qualsiasi momento, senza conseguenze negative; e 3) il livello di sensazione vissuta dai soggetti è ben al di sotto del loro livello di tolleranza e la soglia per il dolore.

Pericolo di lesioni legati a test di dolore termico è minimo. test termica è sicuro e ampiamente utilizzato. Durante il test termico fa prodil dolore UCE, i rischi per l'individuo sono minime perché 1) il dolore è di natura transitoria e generalmente scompare immediatamente dopo la procedura; 2) soggetti sono informati che possono smettere di qualsiasi procedura in qualsiasi momento, senza conseguenze negative; e 3) il livello di dolore provato da soggetti al di sotto del loro livello di tolleranza. Con stimolazione termica Hargreaves, c'è un piccolo rischio di ricevere una bruciatura, ma questo è minimizzato dal seguente: 1) il blocco positivo dei parametri di stimolo superiore a 50 ° C; 2) il sistema di arresto incorporato nello stimolatore che impedisce l'erogazione di stimoli prolungato o ad alta intensità (20 sec); e 3) il termometro elettronico che misura la temperatura alla superficie di vetro prima e durante ogni utilizzo (vedere di seguito nella sezione strumento). prove soglia del dolore si procederà solo se la temperatura rilevata al taglio di 20 secondi è ≤50 ° C.

Pericolo di lesioni legati a test di dolore di pressione è minima. PresAssicurarsi test è sicuro e ampiamente utilizzato. Durante il test di pressione non produce dolore, i rischi per l'individuo sono minime perché 1) il dolore è di natura transitoria e generalmente scompare immediatamente dopo la procedura; 2) soggetti sono informati che possono smettere di qualsiasi procedura in qualsiasi momento, senza conseguenze negative; 3) il livello di dolore provato da soggetti al di sotto del loro livello di tolleranza; e 4) il dolore applicato è mai più di soglia del dolore di quel soggetto, che è ben al di sotto di qualsiasi pressione che potrebbe causare danni. Un raro effetto collaterale della prova di pressione è ecchimosi al sito di stimolo. In questa situazione, un soggetto non deve essere analizzato nuovamente al sito lividi. La possibilità per ecchimosi può essere minimizzata studio esclusione di individui che schiaccerà facilmente o stanno assumendo anticoagulanti.

Durante il periodo di iscrizione, i partecipanti sono date una descrizione completa di tutte le misure sensoriali e del dolore che verranno utilizzati. Con il consenso iniziale, tutti i partecipanti sono alloha condotto a sperimentare tutte le misure sensoriali e dolore prima della piena iscrizione. Tutti i saggi sensoriali e dolore si basano su test comunemente utilizzate in entrambi i partecipanti umani sani e nei pazienti con dolore cronico 34. Tutti i saggi coinvolgono sia innocuo (stimoli non dolorosi) o stimoli nocivi acuti (stimoli dolorosi) che non danneggiano il tessuto. Il tempo tra diversi test è> 5 minuti, per permettere al soggetto di riposo e per ridurre il rischio di affaticamento sensoriale o di sensibilizzazione. L'ordine sequenziale delle prove è lo stesso durante ogni sessione di test. siti specifici di test sono limitati al dermatome T1 sugli avambracci sinistro e destro e L3 / S2 dermatome sulla vitelli sinistro e destro. Tutti i siti per i test sono contrassegnati con un pennarello, e singoli siti sono sparsi per evitare l'attivazione campo recettivo di sovrapposizione (Figura 1). Vedere la Tabella materiali e attrezzature per l'elenco completo dei materiali. Per gli studi di retest, singoli soggetti cheri testato da due sperimentatori in un solo giorno.

Protocol

Tutti i test con soggetti umani devono essere approvati dal Institutional Review Board al singolo istituto. Tutti i test descritto per lo studio attuale è stato approvato dall'Università Institutional Review Board Duquesne per sperimentazione umana. La formazione e le descrizioni di ciascuna misura sono i seguenti: 1. cutanea sensibilità meccanica Assay 13 NOTA: Iscritto partecipanti viene chiesto di sedersi su una sedia, con il supporto fornito p…

Representative Results

Qui, descriviamo la realizzazione di analisi qualitative e quantitative di costo-efficacia per misurare la sensazione innocuo e dolore in soggetti umani utilizzando la VAS (Figura 2). La rappresentazione visiva è importante, perché risultati accurati e precisi di questi esami dipendono esecuzione protocollo corretto e coerente dal tecnico. Inoltre, è utile sapere se più tecnici eseguendo la tecnica descritta può raccogliere dati riproducibili. Anche se non era l&#39…

Discussion

Abbiamo dimostrato di costo-efficacia e semplici test sensoriali qualitativi e quantitativi che possono essere utilizzati per valutare la sensazione meccanica, sensazione termica e il dolore, e il dolore pressione in soggetti umani. Il valore di questi saggi è la loro facilità di implementazione e basso quantità di tempo necessaria formazione. Ogni sperimentatore ha ricevuto una quantità minima di formazione (una osservazione di prova ed una implementazione di prova). Così, più i tecnici potrebbero essere formati …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori riconoscono le seguenti fonti di finanziamento: le sovvenzioni del Fondo di Sviluppo Facoltà Duquesne University assegnati a Kimberly Szucs, PhD e Alex Kranjec, di dottorato e di Benedetto Kolber, PhD e Matthew Kostek, PhD. Riconosciamo anche Rachel Sweetnich per l'assistenza sperimentale e il finanziamento del programma di Esperienza Duquesne University Pain Undergraduate Research assegnato a Sweetnich (mentori: Szucs e Kostek).

Materials

Pressure Algometer / Force Dial Wagner Instruments FDK 20 The pressure algometer quantifies pressure pain threshold.  It has a rubber tip attachment that is applied to the marked skin site by the investigator.  The dial records the pressure and is reset after each measurement.
von Frey cutaneous stimulators Touch Test NC1275-01 through -08 These von Frey filaments are commonly used to examine sensitivity in research and clincial settings.  Our set of 8 filaments covers a range of sensitivites.  The individual filaments are 1.65 mN, 2.36 mN, 2.44 mN, 2.83 mN, 3.22 mN, 3.61 mN, 3.84 mN, 4.08 mN.
"Hargreaves" apparatus, testing platform Custom n/a One complete base and four supporting columns are used to form a platform for a sheet of safety glass through which the heat source directs heat to the subjects arm or leg that is resting on the glass.  The heat lamp is placed beneath the glass.
0.64cm Pyrex safety glass DuPont n/a Safety glass is important to avoid injury in the unlikely event of a fracture in the glass surface.
Electronic thermometer / thermocouple 53 IIB Fluke 3821062 The thermocouple is used for thermal testing.  The thermocouple is placed on the glass underneath the subject's arm or leg and measures the temperature at the glass level.
IITC Plantar Analgesia Meter  Life Science Inc. Woodland Hills, CA 390 This is the heat source and timer for Hargreaves testing.  The unit's heat source has an “idle state” that allows exact placement of the heat source.  The heat source is radiant light and the light beam is focused to the top of the glass to creates a 4X6mm intense spot on the arm or leg.
Examiner script Custom n/a A written script for the examiner is used for every testing session.  Because pain and sensitivity can be affected by envrionmental stresses, we attempt to maintain as much consistency as possible between subjects.  The examiner reads directly from the script every time a measure is made to ensure  verbal consistency.
Markers for testing site Sharpie n/a Washable markers may be preferable for situations where multiple days of testing is not necessary
Constant heat stimulus block Benchmark Scientific BR10-00 This block is digitally controlled. The surface of the block is 2x3cm.

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Kostek, M., Polaski, A., Kolber, B., Ramsey, A., Kranjec, A., Szucs, K. A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54130, doi:10.3791/54130 (2016).

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