Un protocole de tests manuels pour mesurer Sensation et la douleur chez les humains

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

De nombreuses techniques qualitatives et quantitatives peuvent être utilisées pour tester les nerfs sensoriels et des douleurs dans la recherche et les paramètres cliniques. L'étude actuelle démontre un protocole de tests sensoriels quantitatifs en utilisant des techniques pour mesurer la sensation tactile et le seuil de la douleur pour la pression et de la chaleur en utilisant un équipement portable et facile d'accès. Ces techniques et les équipements sont idéaux pour de nouveaux laboratoires et les cliniques où le coût est une préoccupation ou un facteur limitant. Nous démontrons les techniques de mesure pour les éléments suivants: sensibilité mécanique cutanée sur les bras et les jambes (filaments von-Frey), la sensibilité à la chaleur rayonnante et contact (à la fois avec seuil et des évaluations qualitatives à l'aide de l'échelle visuelle analogique (EVA)), et la sensibilité de pression mécanique ( algomètre, à la fois avec seuil et le SAV). Les techniques et les équipements décrits et démontrés ici peuvent être facilement achetés, stockés et transportés par la plupart des cliniques et des laboratoires de recherche du monde entier. A Limitatisur cette approche est un manque d'automatisation ou de contrôle de l'ordinateur. Ainsi, ces processus peuvent être plus de main-d'œuvre en termes de formation du personnel et l'enregistrement des données de l'équipement plus sophistiqué. Nous fournissons un ensemble de données de fiabilité pour les techniques démontrées. De notre description, un nouveau laboratoire devrait être en mesure de mettre en place et exécuter ces tests et de développer leurs propres données de fiabilité internes.

Introduction

conditions de douleur chronique sont un problème clinique dans le monde entier. Plus de 1,5 milliard de personnes dans le monde souffrent de douleur chronique, et environ 5% de la population mondiale souffre de douleurs neuropathiques, les taux d'incidence de plus en plus avec l' âge ^1. En Amérique, on estime que la douleur affecte plus de personnes que le diabète, les maladies cardiaques et le cancer, combinée ^2. Bien que la sensibilisation de ce problème augmente, les traitements ne sont pas toujours couronnées de succès, peut être coûteux, et peuvent avoir des effets secondaires graves, y compris la dépendance. La recherche sur les traitements sont en cours, mais que la douleur varie grandement entre les individus, la mesure de la douleur pour la recherche ou le diagnostic peut être problématique. En particulier, le recours à des approches qualitatives, telles que l'échelle visuelle analogique (EVA), pour déterminer l' efficacité du traitement a été problématique en raison de la nature subjective et personnelle de la douleur ^3. De plus en plus de laboratoires de recherche et les petites cliniques autour des Ques réponse du mondetions au sujet et traiter la douleur, des mesures qui sont exactes, cohérentes, portable, quantitative et abordable sont en grande demande.

Une distinction essentielle dans la mesure de la douleur est aiguë par rapport à la douleur chronique. La douleur aiguë est une réponse normale à une blessure, une infection ou un autre stimulus nociceptif. La douleur aiguë se résout normalement avec le traitement et le temps, et l'emplacement de la douleur est généralement spécifique d'un site. La douleur chronique, cependant, peut être lié à un combat initial de la douleur aiguë, ou il peut être idiopathique. La douleur chronique peut porter sur le site de la blessure, mais il est souvent répandue dans tout le corps ^4. La douleur chronique peut durer des semaines, des mois, voire des années, ce qui provoque des charges physiques, psychologiques et monétaires importantes sur les patients et leurs familles, les employeurs et les sociétés. La capacité d'identifier et de quantifier la douleur est essentielle pour le diagnostic correct, l'évaluation du traitement en cours, et le développement de nouveaux traitements analgésiques. tests sensoriels quantitatifs et qualitatifs sont enous critique pour le diagnostic et le traitement.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour examiner la sensation périphérique et la douleur: la vitesse de conduction nerveuse (NCV), potentiels évoqués somesthésiques (PES), des biopsies de la peau, et les tests sensoriels quantitatifs (QST). Les cliniciens utilisent aussi régulièrement chevet neurologique tests sensoriels, mais ces tests ne sont pas calibrés et ne pas utiliser un ensemble normalisé d'instructions ^5. Examens de NCV et septembre peuvent être informatif, mais par rapport à la TVQ, ils ont besoin d'un équipement hautement spécialisé, en général seulement d' examiner les grandes fibres nerveuses, ne mesurent que la perte de fonction, et ne pas tester l'ensemble de ^6,7 système somatosensoriel. Des biopsies cutanées sont utilisées pour évaluer la densité des fibres nerveuses, mais par rapport à la TVQ, ils sont invasives et nécessitent le traitement des tissus et le temps de la microscopie, qui pourrait prendre plusieurs jours pour atteindre ^8. En outre, la biopsie n'examine une petite zone spécifique du système somatosensoriel et ne teste pas la fonction nerveuse. QSles mesures T surmonter la plupart des limites d'autres méthodes d'essai. Récemment, des données normatives standardisées pour QSTS ont été mis à disposition, ce qui ajoute encore à leur utilité pour évaluer la douleur et la sensation de neurones ^9-11. Nous nous concentrons donc le protocole actuel sur les mesures de la TVQ pour la douleur chronique.

Les nouvelles technologies ont fait l'évaluation de la douleur et la sensation physique (par exemple, la pression et la chaleur) précise et fiable au sein des laboratoires bien équipés qui ont établi des protocoles internes ^12. Beaucoup de ces technologies, cependant, ne sont pas faciles à transporter et sont un coût prohibitif pour les nouveaux ou les petits laboratoires de recherche et les cliniques médicales. En outre, les protocoles pour l' utilisation de la technologie ne sont pas standardisés dans les laboratoires ^13, qui peuvent avoir une incidence sur la fiabilité. Par conséquent, l'objectif de ce manuscrit est de démontrer la douleur efficace et fiable et des mesures sensorielles qui peuvent être effectués avec du matériel qui est disponible dansla plupart des cliniques ou des laboratoires de recherche. La justification de la mise au point du protocole actuel est que, bien que beaucoup de gens souffrent de douleurs chroniques, et une évaluation précise de la douleur est nécessaire pour le diagnostic et le traitement, il n'y a pas des protocoles publiés avec des démonstrations visuelles des essais.

Un exemple d'un dispositif presque entièrement automatisé pour les tests de douleur aiguë est le Sensory Analyzer Neuro, qui peut évaluer de façon fiable la sensation de douleur thermique, tel que démontré par Angst et al. suite à une brûlure cutanée chez des sujets humains ^14. L'unité est modulaire, et des dispositifs supplémentaires d'essais sensoriels peuvent être ajoutés. Dans leur étude, Angst et al. démontrent également des tests de pression sensorielle avec l'utilisation de sondes de pression Ponctué, qui ont été construits sur mesure. Bien que ces sondes devraient offrir des résultats plus cohérents, peu de laboratoires ou cliniques ont.

Le protocole actuel montre les mesures de la TVQ pour la douleur chronique: von Frefilaments y pour les tests sensoriels cutanés, un rayonnement (méthode "Hargreaves") et la technique de la chaleur de contact, et algométrie de pression pour la douleur des tissus profonds. Ces mesures de la TVQ ne sont pas uniques. Au contraire, ils sont les mesures les plus courantes et généralement admises pour les tests sensoriels humains dans les cliniques médicales, les hôpitaux et les laboratoires de recherche ^13,15,16. La stimulation mécanique et thermique sont utilisés pour examiner cutanée et profonde sensation. Ces mesures, en outre, comprennent l'évaluation des petites et grandes sensibilité de la fibre pour sensation normale et la douleur. Pour évaluer la douleur des tissus profonds (muscle), algométrie de pression est utilisé, ce qui est la technique la plus fréquemment appliquée pour la quantification de la douleur dans les tissus mous tels que les muscles ^17,18. Les deux fibres A-delta et C médiatisent la douleur induite par la stimulation de pression ^19. Stimulation des deux fibres est un avantage et un inconvénient, en ce qu'il porte sur de multiples voies, ce qui en fait une bonne mesure dans l'ensemble, mais il est unlso moins spécifique. Pour examiner la sensibilité tactile, la stimulation mécanique de la peau avec des filaments de von Frey est utilisé parce qu'ils sont l'un des dispositifs sensoriels les plus couramment utilisés dans la douleur et les cliniques médicales neuronaux. Filaments Von Frey stimulent les fibres A-bêta, ²⁰ mais ne sont pas spécifiques à la fois comme mécanorécepteurs et nocicepteurs bas seuil peuvent être activés ^21. L'utilisation de ces filaments a été critiqué, principalement en raison de la variabilité potentielle de la procédure d'application (degré d'indentation de filaments ou d'un mouvement accidentel de la main) et les préoccupations que les caractéristiques de filaments mécaniques peuvent changer au fil du temps ^22,23. Ce protocole aborde ces questions en fournissant des instructions détaillées avec un script et l'étalonnage des filaments.

Pour la douleur thermique, la chaleur rayonnante en utilisant la méthode "Hargreaves" (de la lumière visible et de la température de rampe) et un bloc thermique pour examiner la chaleur de contact sont utilisés. Contact et chaleur rayonnante activer thermiquerécepteurs différemment et peuvent même confondre les uns les autres. Il a été démontré que le contact dynamique peut inhiber la nociception thermique ^24. Ceci est similaire à la notion de référence thermique, dans lequel tactile contribue à la perception de la température normale ^25-27. Par conséquent, une mesure de la sensation thermique et deux mesures de la douleur thermique sont inclus. Tout d'abord, la chaleur radiante est utilisée pour déterminer le seuil de détection de changement de température (à partir de la température ambiante). En second lieu, la source de chaleur rayonnante est utilisée pour déterminer le seuil de la douleur à la chaleur. La détection de changement thermique chaud (non-nociceptive) est médiée en partie par des récepteurs transitoires potentiels (TRP) des canaux sur les fibres de carbone, tandis que la douleur de la chaleur est médiée par TRPV1 / V2 et d' autres canaux supérieur seuil sur C et de fibres A-delta ^{28 -30.} A la détermination de seuil, le chauffage rapide de la peau active premiers A-delta fibres, correspondant à la «première douleur», suivi d'un C fibre médiée «deuxième douleur," description figurelit comme «lancinante, sensation de brûlure, ou de l' enflure» ^31. Chauffage donne une activation préférentielle des fibres C et est la meilleure évaluation de la douleur seconde ^32. Dans l'essai de chaleur de contact, une température nociceptive constante est appliquée pour déterminer l'intensité qualitative et aspects affectifs de la douleur.

Une autre variable considérée dans l'élaboration du protocole de la TVQ est la localisation anatomique. Pour la douleur aiguë ou spécifique à l'emplacement, le site anatomique de la douleur est généralement utilisé pour les tests. Parce que le protocole a été conçu avec des conditions chroniques de la douleur à l'esprit, nous adoptons une approche plus globale. Le protocole évalue la sensation sur l'avant – bras et à la jambe au lieu de la main, comme il a été démontré que la douleur de chaleur seuils sont nettement plus élevés sur la main que sur l'avant – bras ³³ et que la nociception thermique peut être perçu sur la main, bien que moins fréquemment et moins intensément que sur l'avant – bras ^24. Bien que le protocole a été conçu pour la majorité des conditions de douleur chronique, nous mettons en garde les utilisateurs que certaines douleurs chroniques affectent des régions anatomiques spécifiques, et cela devrait être pris en compte lors de la modification du protocole pour une population de patients spécifiques.

Bien que ces mesures TVQ sont les plus couramment utilisés et sont acceptées comme certains des plus fiables, ils sont peu coûteux et assez courant que la plupart des cliniques et des laboratoires de recherche peuvent déjà avoir accès à eux, peuvent se le permettre, et peuvent les transporter. Ce protocole de la TVQ est utile à tout laboratoire ou la clinique où des mesures sont nécessaires pour les humains souffrant de douleur chronique. À ce jour, il n'y a pas de rapports visuels publiés démontrant un protocole pour l'utilisation et la fiabilité de ces mesures. Sur la base de cette démonstration de protocole et des conseils sur l'amélioration de la fiabilité, un laboratoire ou d'une clinique pourraient facilement examiner leur propre fiabilité test-retest. Parce que de nombreuses cliniques devront utiliser plusieurs techniciens pour mesurer tous les patients, inter-ratles données de fiabilité er seraient utiles dans le choix d'un protocole. Nous incluons un petit ensemble de données qui suggère que le protocole a une bonne fiabilité, mais chaque clinique et de laboratoire est fortement conseillé de l'utiliser comme un exemple, que chaque clinique et chaque population de patients souffrant de douleur chronique est unique.

Remarques sur le risque de blessure pour les tests sensoriels et de la douleur:

Risque de blessures liées à des tests mécaniques cutanée est extrêmement rare et peu probable. Essais mécaniques est sûr et largement utilisé. Les risques pour l'individu sont minimes parce que 1) ce n'est pas un stimulus douloureux ou nocifs; 2) les sujets sont informés qu'ils peuvent arrêter toute procédure à tout moment, sans conséquences néfastes; et 3) le niveau de sensation éprouvée par des sujets est bien en deçà de leur niveau de tolérance et seuil de la douleur.

Risque de blessures liées à des tests de la douleur thermique est minime. test thermique est sûr et largement utilisé. Bien que les tests thermiques ne prodla douleur uce, les risques pour l'individu sont minimes parce que 1) la douleur est de nature transitoire et disparaît généralement immédiatement après la procédure; 2) les sujets sont informés qu'ils peuvent arrêter toute procédure à tout moment, sans conséquences néfastes; et 3) le niveau de la douleur ressentie par les sujets est en dessous de leur niveau de tolérance. Avec la stimulation thermique Hargreaves, il y a un très faible risque de recevoir une brûlure, mais cela est minimisé par ce qui suit: 1) le lock-out positif des paramètres de stimulation supérieure à 50 ° C; 2) le système de fermeture intégré dans le stimulateur qui empêche la délivrance de stimuli prolongé ou à haute intensité (20 s); et 3) le thermomètre électronique qui mesure la température à la surface du verre avant et lors de chaque utilisation (voir ci-dessous, dans la partie de l'instrument). essais de seuil de la douleur se déroulera uniquement si la température détectée au niveau du seuil de 20 sec est ≤50 ° C.

Risque de blessures liées à des tests de la douleur de pression est minime. Presque le test est sûr et largement utilisé. Bien que les tests de pression ne produit la douleur, les risques pour l'individu sont minimes parce que 1) la douleur est de nature transitoire et disparaît généralement immédiatement après la procédure; 2) les sujets sont informés qu'ils peuvent arrêter toute procédure à tout moment, sans conséquences néfastes; 3) le niveau de la douleur ressentie par les sujets est en dessous de leur niveau de tolérance; et 4) la douleur appliquée est jamais plus que le seuil de douleur de ce sujet, ce qui est bien en deçà de toute pression qui pourrait causer des dommages. Un effet secondaire rare de test de pression est ecchymoses au niveau du site de stimulation. Dans cette situation, un sujet ne devrait pas être retesté sur le site meurtri. La chance pour les ecchymoses peut être minimisée par l'étude exclusion des personnes qui meurtrissent facilement ou qui prennent des anticoagulants.

Au cours de la période d'inscription, les participants reçoivent une description complète de toutes les mesures sensorielles et de la douleur qui seront utilisés. Avec le consentement initial, tous les participants sont alloa mené à l'expérience de toutes les mesures sensorielles et de la douleur avant la pleine adhésion. Toutes les analyses sensorielles et douleur sont basées sur des tests bien établis utilisés dans les deux participants humains en bonne santé et chez les patients souffrant de douleurs chroniques ^34. Tous les essais impliquent soit inoffensive (stimuli non douloureux) ou des stimuli nocifs aigus (stimuli douloureux) qui ne sont pas endommager les tissus. Le temps entre les différents tests est> 5 min, pour permettre au sujet de se reposer et de réduire le risque de fatigue sensorielle ou de sensibilisation. L'ordre séquentiel des essais est le même au cours de chaque séance d'essais. Des sites spécifiques de tests sont limités au dermatome T1 sur les avant-bras gauche et droit et L3 / S2 dermatome sur les mollets gauche et droite. Tous les sites d'essai sont marqués avec un marqueur, et les sites individuels sont répartis pour éviter l' activation du champ récepteur de chevauchement (Figure 1). Voir le matériel et équipement Table pour la liste des matières complète. Pour les études de fiabilité de retest, les sujets individuels, nousre testé par deux expérimentateurs en une seule journée.

Protocol

Tous les tests avec des sujets humains doivent être approuvés par le comité d'examen institutionnel à chaque établissement. Tous les tests décrits pour la présente étude a été approuvée par la Commission de révision institutionnelle Université Duquesne pour la recherche sur des sujets humains. Formation et descriptions de chaque mesure sont les suivantes: 1. Cutaneous Sensibilité mécanique Assay 13 NOTE: Enrôlé participants sont invi…

Representative Results

Ici, nous décrivons la mise en œuvre d'analyses qualitatives et quantitatives rentables pour mesurer la sensation inoffensive et la douleur chez les participants humains en utilisant l'EVA (Figure 2). La représentation visuelle est importante, parce que les résultats exacts et précis de ces examens dépendent lors de l'exécution du protocole correcte et cohérente par le technicien. En outre, il est utile de savoir si plusieurs techniciens effectuant la…

Discussion

Nous avons démontré des tests sensoriels quantitatifs et qualitatifs simples qui peuvent être utilisés pour évaluer la sensation mécanique, la sensation thermique et de la douleur, et la douleur de pression chez des sujets humains rentable et. La valeur de ces tests est leur facilité de mise en œuvre et une faible quantité de temps de formation nécessaire. Chaque expérimentateur a reçu une formation minimale (une observation de première instance et une mise en œuvre d'essai). Ainsi, plusieurs technicie…

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.