Nuværende smerteskalaer, der bruges til at kvantificere smertens sværhedsgrad, såsom visuelle analoge skalaer, fanger ikke kompleksiteten af subjektive smerteoplevelser. Smerte kropsdiagrammer er kvalitative, men kan være mere informative. Målet med denne metode er at udtrække kvantitative målinger fra smertekropsdiagrammer ved hjælp af ny trykfarvetransformation.
For at kvantificere en persons subjektive smerte sværhedsgrad, standardiserede smerte rating skalaer såsom den numeriske rating skala (NRS), visuel analog skala (VAS), eller McGill smerte spørgeskema (MPQ) er almindeligt anvendt til at vurdere smerte på en numerisk skala. Imidlertid er disse skalaer ofte forudindtagede og fanger ikke kompleksiteten af smerteoplevelser. I modsætning hertil kræver klinisk praksis ofte, at patienter rapporterer smerteområder ved at trække på et kropsdiagram, hvilket er et effektivt, men kvalitativt værktøj. Metoden, der præsenteres her, ekstraherer kvantificerbare målinger fra smertekropsdiagrammer (PBD’er), som valideres mod NRS-, VAS- og MPQ-smerteskalaerne. Ved at bruge en ny trykfarvetransformation på en digital tablet kan forskellige tegnetryk, der påføres med en digital pen, repræsenteres som forskellige nuancer på en PBD. Dette giver et visuelt intuitivt diagram over nuancer, der spænder fra grøn til blå til rød, der repræsenterer henholdsvis milde til moderate og mest smertefulde regioner. For at kvantificere hver PBD blev der defineret nye smertemålinger: (1) PBD-middelintensitet, som er lig med summen af hver pixels nuanceværdi divideret med antallet af farvede pixels, (2) PBD-dækning, som er lig med antallet af farvede pixels divideret med det samlede antal pixels på kroppen, og (3) PBD-sumintensitet, som er lig med summen af alle pixels nuanceværdier. Ved hjælp af korrelations- og informationsteoretiske analyser viste disse PBD-målinger sig at have høj overensstemmelse med standardiserede smertemålinger, herunder NRS, VAS og MPQ. Afslutningsvis kan PBD’er give nye rumlige og kvantitative oplysninger, der gentagne gange kan måles og spores over tid for omfattende at karakterisere en deltagers smerteoplevelse.
Kroniske smerter er en invaliderende neuropsykiatrisk tilstand, der påvirker over 50 millioner voksne i USA1. Imidlertid er almindelige kliniske værktøjer til at spore subjektiv smerteintensitet (såsom den numeriske vurderingsskala [NRS] eller visuelle analoge skala [VAS]) reduktionistiske og undlader at kommunikere den komplekse karakter af smertesymptomintensitet, der spænder over somatosensoriske, kognitive eller affektive domæner 2,3. Nøjagtig sporing af en persons smerteintensitet er afgørende for diagnosen smertesyndromer, overvågning af sygdomsprogression og vurdering af den potentielle effektivitet af terapier såsom medicin eller hjernestimulering.
Det udbredte NRS-smerteintensitetsværktøj kræver, at motivet vurderer smerteintensitet som en heltalsværdi fra 0-10, hvilket ikke repræsenterer smerte til den værst mulige smerte. Selvom NRS er let at administrere og forstå, er det begrænset af respondentforankringsbias, forventningsbias og variabel fortolkning af individuelle værdier 4,5; Disse begrænser også sammenligninger mellem deltagere. VAS, en kontinuerlig skala fra 0-100, kan reducere virkningen af forankring, men kan stadig stå over for lignende begrænsninger som NRS4. Flere undersøgelser har vist en høj grad af overensstemmelse mellem NRS og VAS for kroniske lændesmertersværhedsgrad 6,7 og klinisk praksis 5, men konsensusretningslinjer fremhæver de mange mangler ved at stole på lignende skalaer i klinisk smerteforsøgsdesign eller fortolkning 8,9. Den kortformede McGill smerte spørgeskema 2 (MPQ) dissekerer yderligere de somatosensoriske og affektive dimensioner af smerte ved hjælp af vurderinger af verbale deskriptorer10 for at hjælpe med at skelne mellem sensorisk og affektiv smerte dimension11. Selvom disse smertevurderingsskalaer almindeligvis bruges til at spore smerteintensitet12,13, undlader de at fange detaljerede topografiske oplysninger såsom smerteplacering eller intensitetsvariation på tværs af kropsregioner.
Smertekropsdiagrammer (PBD’er) er et åbent, frit smertevurderingsværktøj, der giver respondenterne mulighed for at illustrere en visuel repræsentation af smerteplacering og intensitet på en skematisk menneskekropsoversigt14,15. PBD’er er et effektivt kommunikationsværktøj mellem deltagere og medicinske udbydere, som hjælper med at spore smertesymptomer i længderetningen16. PBD’s grafiske format i frit format kan mindske forankringsbias. Nylige ændringer af PBD’er, såsom indførelsen af kønsspecifikke kropsdiagrammer, har øget deres effektivitet som kommunikationsværktøj ved at tilpasse den visuelt repræsenterede kropsform til respondentens anatomi og derved øge selvidentifikation og responsnøjagtighed17. Desuden har brugen af farve til at betegne intensitet vist sig at muliggøre effektiv kommunikation af smertesymptomer, der overvinder kulturelle og sproglige barrierer. For eksempel blev farverne hvid og rød oftest valgt til at indikere henholdsvis ingen smerte og alvorlig smerte hos en Hmong-patientpopulation18. Mens PBD’er er et effektivt værktøj19,20, har de været begrænset af deres kvalitative karakter.
Brugen af PBD’er på digitale tablets har væsentligt udvidet de tilgængelige værktøjer til kvantificering af smerteplacering og intensitet. Barbero et al. kvantificerede smerteomfanget eller antallet af pixels trukket i en PBD af patienter med kroniske lænde- og nakkesmerter og viste god test-retest-pålidelighed og signifikant korrelation med VAS-mål21. Kropsdiagrammer er også blevet analyseret for at skabe smertefrekvenskort for at vise de mest til mindst hyppigt smertefulde områder af kroppen21,22. Mens disse metoder kvantificerer rumlig smerteinformation, har ingen metode hidtil inkorporeret både smerteintensitet og placering i sammensatte målinger.
Følgende protokol demonstrerer en metode til at opnå nye, visuelt intuitive, farvede PBD’er og udtrække tre kvantitative målinger, der tilsammen afspejler en sammensætning af smerteintensitet og placeringsoplysninger. For at gøre dette blev fem deltagere, der gennemgik et forskningsforsøg med dyb hjernestimulering (DBS) for ildfaste kroniske neuropatiske smerter, udvalgt til at teste den nuværende tilgang ved hjælp af et N-of-1-undersøgelsesdesign23. Deltagerne blev instrueret i at rapportere intensiteten af deres øjeblikkelige smertesymptomer ved at anvende forskellige niveauer af pennetryk på en tabletillustrationsapplikation for at producere farvetoner, der svarede til varierende smerteintensiteter på forskellige kropssteder. PBD-afledte målinger af dækning, sumintensitet og gennemsnitlig intensitet blev sammenlignet med mere almindelige validerede smertemålinger (dvs. NRS, VAS og MPQ) ved hjælp af statistiske og gensidige informationsanalyser (MI).
Over et 10-dages hospitalsophold gennemførte patienter, der gennemgik evaluering, PBD’er (gennemsnitlig ± standardafvigelse (SD) = 121,8 ± 34,3 PBD’er pr. Patient; interval 84-177; 609 PBD’er i alt) ud over validerede smerteskalaer såsom NRS, VAS og MPQ flere gange dagligt. PBD’er blev indsamlet via en tabletapplikation og uploadet som tidsstemplede filer til sikrede forskningsservere, når de var færdige. Smerteintensitet NRS, VAS og MPQ blev erhvervet ved hjælp af REDCap undersøgelsesværktøjer, en sikker webapplikation. Både undersøgelser og PBD’er blev administreret personligt af forskningsassistenter for at sikre, at patienterne fik den nødvendige hjælp til at gennemføre deres evalueringer nøjagtigt. Følgende trin beskriver PBD-opsætning, deltagerinstruktion, dataindsamling og PBD-analyse, der bruges til pålideligt at kvantificere smerte (figur 1).
Kritiske trin i protokollen
De vigtigste trin omfatter: PBD-opsætning, patientinstruktion og forbehandling. Ved PBD-opsætning skal hver kønsspecifik PBD visualisere en for- og bagside26 og overlejres med et tomt lag på et illustrationsprogram for at isolere farvetoneværdier. Desuden skal stistørrelsen opfylde patienternes illustrationsbehov, og farvetonegradienter skal defineres for kvantitativt at analysere PBD’er. Patientinstruktion og forståelse af værktøjet er grundlæggende for pålidelige data. Der bør afsættes tilstrækkelig tid til, at deltagerne kan øve sig i at implementere værktøjet på PBD. Brug teach-back-metoden til at bekræfte deltagernes forståelse af opgaver og undersøgelser med jævne mellemrum under testen, ca. en gang hver 10. PBD. For at holde styr på individuelle PBD’er er det også en god ide at navngive hver fil med en unik titel og tidsstempel efter afslutningen. Efter dataindsamling kunne hver PBD-metrik udtrækkes ved hjælp af Python27-scripts (se Supplerende kodningsfil 1). Målingerne af PBD-dækning, sumintensitet og gennemsnitlig intensitet kan gentages før og efter enhver behandling eller intervention for at spore smerteresponser hos patienten. For at udtrække disse målinger skal en forsker, der ikke er direkte involveret i dataindsamling, overlejre sorte maskelag for kun at isolere farver, der er tegnet inde i brødtekstens kontur, og derefter beregne HSV-pixelværdier ved hjælp af brugerdefineret softwarekode, der leveres som supplerende fil 1.
Ændringer og fejlfinding i teknikken
Metodologiske trin blev finjusteret under dataindsamlingen af patient 1. Disse omfatter at give patienterne mere tid til at gøre sig bekendt med at kontrollere pennens trykfølsomhed, korrekt opsætning af kropsdiagramlag til senere maskering og analyse, begrænsning af brugen af symboler eller ord på PBD’er og justering af absolut pentrykfølsomhed i henhold til hver deltagers styrke og fingerfærdighed (selvom transformationen mellem relativt tryk og nuance forblev konstant). Patienterne fik lov til at vælge deres pennestørrelse, så de bedst repræsenterer deres smerte; Valg af en fast størrelse kan dog give mulighed for bedre fremtidige sammenligninger mellem patienter. I fremtidige iterationer kan prototyper af en metode, der bruger en farvekanal (f.eks. rød, grøn eller blå) og varierer farvens lysstyrke baseret på pennetryk, minimere muligt tab af præcision ved konvertering fra RGB til HSV-farverum.
Begrænsninger af teknikken
PBD’er kræver, at patienterne har tilstrækkelig baseline motorisk styrke og fingerfærdighed i mindst en øvre ekstremitet med god finmotorisk evne i fingrene som minimum til at udfylde diagrammer uafhængigt og nøjagtigt oversætte deres smerteoplevelse via tryk. Mens standard smertemålinger som NRS og MPQ kan indtastes på papir eller et tastatur af en assistent gennem verbal kommunikation, er denne ændring med PBD’er endnu ikke valideret. PBD’er mangler også dybde som en todimensionel illustration. Detaljeringsgraden i et tredimensionelt kropsdiagram er blevet kvalitativt demonstreret for at udvide kommunikationen af smerteinformation17. Yderligere karakterisering af dybden af smerte kan fange nye smerteoplysninger, der ikke undersøges i skalaer som NRS, VAS og MPQ. Kropsdiagrammer er i øjeblikket ikke designet til at fange mere abstrakt somatisering eller dybere former for smerte. For eksempel rapporterede patient 4 selv, at smertestedet og smerteintensiteten ikke var godt karakteriseret ved kropsdiagrammet i brugervenlighedsundersøgelsen, da han følte, at de ikke fangede hans interne neuropatiske smerter. Patient 5 tegnede ofte stiplede linjer i kropsdiagrammer for at indikere tyngde i deres krop, hvilket kan forvirre metriske beregninger. Fremtidige PBD-iterationer kunne udvides til at repræsentere somatisering af smerte eller visceral smerte i en kvantificerbar metode. Endelig blev PBD’er analyseret i en N-of-1-ramme, hvor næsten 100 separate PBD’er blev genereret for hver deltager. Analyser på gruppeniveau var ikke mulige på grund af det lille antal deltagere. Derfor kunne test-retest-pålidelighed ikke bestemmes i denne undersøgelse, da svarene på NRS-skalaer står over for forankringsbias, hvilket tyder på, at de samme NRS-scorer muligvis ikke svarer til de samme PBD’er, der blev testet efter forsøget. Fremtidig forskning vil være nødvendig for at evaluere PBD-målinger i en gruppevis analyseindstilling og metodens test-retest-pålidelighed i en større prøve.
Metodens betydning i forhold til eksisterende metoder
PBD’er er blevet brugt i vid udstrækning i kliniske og forskningsmæssige indstillinger til at demonstrere en deltagers smerteintensitet over hele kroppen14,15, men dette værktøj forblev stort set begrænset af dets kvalitative karakter. Mens digital smertekortlægning er blevet brugt til langsgående sporing af kroniske smerter16, manglede patienterne evnen til at repræsentere smerteintensitet og placering i en kombineret, præcis teknik. Denne nye trykfarvetransformation, der er inkorporeret i PBD’er, giver sammensatte rumlige og kvantitative smertemålinger, der gentagne gange kan måles og spores over tid for at fange en deltagers smerteoplevelse. Her blev tre ekstraherede PBD-målinger, der differentielt afspejlede smerteintensitet og placering hos en patient, dvs. PBD-dækning, sumintensitet og gennemsnitlig intensitet, vist at bære høj validitet og overensstemmelse med standardiserede smertemål såsom NRS-intensitet, VAS-intensitet, VAS-ubehag og MPQ. Alle PBD-mål var korreleret med VAS- og NRS-scoren hos fire ud af fem patienter og signifikant korreleret med MPQ hos tre ud af fem. Derudover afslørede informationsteorimetoden 28,29,30,31 ikke-lineære forhold, der ikke blev påvist med mere almindelige statistiske metoder. I undersøgelsen havde fire ud af fem patienter signifikant MI mellem PBD-målinger og NRS, VAS-intensitet, VAS-ubehag og MPQ, hvilket viste signifikant, men ikke total, overlapning i informationsindhold. PBD-målingerne var således meget i overensstemmelse med standardiserede smertemålinger, men PBD-gennemsnittet syntes at afspejle en kombination af intensitets- og placeringsoplysninger, der ikke var til stede i konventionelle smertemålinger.
Fremtidige anvendelser af denne teknik
De nuværende resultater viser, at PBD’er kan være særligt velegnede til patienter, der oplever og kvantificerer deres smerte på en ikke-lineær skala. På samme måde som verbale deskriptorer kan give deltagerne en anden dimension til at evaluere smerte, giver PBD’erne en unik grafisk og trykbaseret fortolkning af deres smerte. Ved at implementere en ny trykfarvetransformation giver kropsdiagrammer information om placering, spredning og regional variation i smerteintensiteten, som efter vores viden ikke er blevet demonstreret før. Sammen med neurale data indsamlet under ethvert DBS-forsøg kan PBD-målinger være et kraftfuldt værktøj til at lokalisere smerte i forskellige kropsområder til forskellige hjerneområder og hjælpe med at informere mekanistiske undersøgelser om smertesignalveje. Den trykfarvetransformation, der implementeres i PBD’er, kan bruges i mange kliniske og forskningsindstillinger til at analysere smertelindring som reaktion på behandling eller sammenligne smerter over tid. Denne metode producerer ikke kun unikke, visuelt intuitive diagrammer til vurdering af smerte, men fanger også nøjagtigt en patients oplevelse ud over en enkelt numerisk score.
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev finansieret af National Institutes of Health-tilskuddet UH3-NS115631 til PS. Finansieringskilder godkendte undersøgelsesdesignet, men havde ingen rolle i studieudførelse, dataanalyse eller manuskriptforberedelse. Vi takker også Dr. Edward F. Chang, Dr. Philip A. Starr og deltagerne i vores undersøgelse.
Adobe Photoshop v.21.2.1 | Adobe Inc. | N/A | Photo editor application to pre-process pain body diagrams |
Apple Pencil 2nd generation | Apple Inc. | A2051 | Digital pen for pressure-hue transformation |
iPad Pro (11-inch, 2nd generation) | Apple Inc. | MY332LL/A | Touch-sensitive digital tablet |
Pain Body Diagram Template | 123RF | 95218807 | Copyright Use |
Procreate v5.3.1 | Procreate | N/A | Commercially available illustration applicataion |
REDCap v13.2.1 | Vanderbilt University | N/A | Secure web survey and database application |