Оценка сенсорных порогов у собак с использованием механического и горячего термического количественного сенсорного тестирования
Summary
В этой работе описывается стандартный протокол для механического и горячего теплового количественного сенсорного тестирования для оценки соматосенсорной системы у собак. Сенсорные пороги измеряются с помощью электронного анестезиометра фон Фрея, альгометра давления и термода с горячим контактом.
Abstract
Количественное сенсорное тестирование (QST) используется для оценки функции соматосенсорной системы у собак путем оценки реакции на приложенные механические и тепловые раздражители. QST используется для определения сенсорных порогов нормальных собак и оценки изменений периферических и центральных сенсорных путей, вызванных различными болезненными состояниями, включая остеоартрит, травму спинного мозга и разрыв крестообразной связки черепа. Механические сенсорные пороги измеряются электронными анестезиометрами фон Фрея и альгометрами давления. Они определяются как сила, с которой собака проявляет реакцию, указывающую на сознательное восприятие стимула. Горячие тепловые сенсорные пороги представляют собой задержку для ответа на фиксированный или усиленный температурный стимул, применяемый контактным термодом.
Следование последовательному протоколу выполнения QST и внимание к деталям тестовой среды, процедуры и отдельных субъектов исследования имеют решающее значение для получения точных результатов QST для собак. Протоколы стандартизированного сбора данных QST у собак подробно не описаны. QST следует выполнять в тихой, свободной от отвлекающих факторов обстановке, удобной для собаки, оператора QST и дрессировщика. Обеспечение того, чтобы собака была спокойна, расслаблена и правильно расположена для каждого измерения, помогает вырабатывать надежные, последовательные реакции на стимулы и делает процесс тестирования более управляемым. Оператор QST и дрессировщик должны быть знакомы и чувствовать себя комфортно при обращении с собаками и интерпретации поведенческих реакций собак на потенциально болезненные раздражители, чтобы определить конечную точку тестирования, снизить стресс и обеспечить безопасность в процессе тестирования.
Introduction
Количественное сенсорное тестирование (QST) оценивает реакции, вызванные внешними стимулами; Он используется для оценки функции соматосенсорной системы у людей и животных1. Механические стимулы в виде точечного давления или глубокого давления применяются в качестве усиленного стимула. Сенсорный порог определяется как сила, вызывающая психофизическую реакцию1. Горячие или холодные тепловые стимулы можно использовать в качестве усиленного стимула или в качестве стимула фиксированной интенсивности. Сенсорный порог определяется как температура, при которой возникает реакция, или задержка реакции на стимул. Сенсорные пороги точечного давления измеряются с помощью электронных анестезиометров фон Фрея или волосяных нитей фон Фрея, глубокое давление измеряется с помощью портативных альгометров давления, а тепловые сенсорные пороги определяются с помощью различных контактных термодных систем.
QST предоставляет информацию о функционировании как периферических, так и центральных сенсорных путей и может быть использован для оценки изменений в этих сенсорных путях (алгоритмичность) при различных патологических процессах, особенно тех, которые вызывают хроническую боль1. Тельца Мейснера обнаруживают точечное давление, и ощущение передается афферентными волокнами Aβ на безвредных уровнях и афферентными волокнами Aδ, когда стимул имеет вредную интенсивность 1,2. Глубокое давление обнаруживается тельцами Пачини и передается афферентными волокнами С, вредное тепло обнаруживается тельцами Руффини и передается афферентными волокнами Аδ и С, а вредный холод обнаруживается тельцами Краузе и передается афферентными волокнамиС 1,2. QST может быть использован для обнаружения как ингибирования (снижение чувствительности, гипестезия), так и облегчения (повышенная чувствительность, гиперестезия) этих рецепторов и путей. У собак QST использовался для оценки изменений сенсорных порогов, вторичных по отношению к острому повреждению спинного мозга 3,4,5, пороку развития Киари и сирингомиелии6, разрыву крестообразной связки черепа 5,7 и остеоартриту (ОА)8,9,10. Кроме того, в некоторых исследованиях использовали QST для оценки облегчения боли, обеспечиваемого некоторыми анальгетиками 6,11,12,13 и хирургическими процедурами 14. Эти исследования дали важную информацию о механизмах болевых ощущений у собак, таких как данные о периферической и центральной сенсибилизации после операции и заболеваниях, вызывающих хронические болевые состояния, такие как разрыв крестообразной связки черепа и ОА. Эта информация может помочь улучшить обнаружение и лечение боли у собак.
Валидационные исследования механического и горячего термического QST у собак показали хорошую осуществимость, повторяемость и надежность результатов QST с течением времени у нормальных собак и собак с хронической болью от OA 8,9,15,16. Тем не менее, несколько исследований обнаружили плохую повторяемость и надежность холодного теплового и иногда фон Фрея QST 1,15,17. В этих исследованиях использовалось другое оборудование и методология, но были предоставлены доказательства того, что механическая и горячая тепловая QST является точным полуколичественным методом измерения сенсорных порогов у собак. Тем не менее, внимание к точным деталям, включая настройку измерений, имеет решающее значение для оптимизации QST у собак, что требует стандартизированного протокола для QST. Sanchis-Mora et al. подробно описали протокол сенсорного порогового обследования (STEP) для механического, горячего и холодного теплового QST, но столкнулись с трудностями у собак, не реагирующих на холодную тепловую QST или самую высокую граммовую силу филамента фон Фрея, используемую в исследовании17. Следующий протокол обеспечивает стандартный метод механического и горячего термического QST у собак; Этот протокол может оценить сенсорные пороги у нормальных собак или собак с различными болезненными процессами, влияющими на соматосенсорную систему. Разработка стандартизированных протоколов может позволить сравнивать результаты исследований и мета-анализов данных для повышения полезности QST в ветеринарии.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для получения точных данных, отражающих сенсорные пороги собаки, крайне важно, чтобы собака была максимально спокойной, расслабленной и располагалась адекватно для каждого измерения. В предыдущем исследовании отмечалось, что возбуждение от сдерживания или отвлечения внимания от факт…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Андреа Томсон, Джона Хэша, Хоуп Вудс и Отэм Энтони за работу с собаками для QST, Масатаку Эномото за его помощь в скрининге собак и Сэма Чиу за его вклад в создание протокола для горячего теплового QST.
Materials
| Electronic von Frey anesthesiometer | IITC Life Science Inc. | Item # 23931 | Custom made with a 1000g max force load cell |
| Medoc Main Station software | Medoc | (supplied with TSA-II) | |
| SMALGO: SMall Animal ALGOmeter | Bioseb | Model VETALGO | |
| TSA-II NeuroSensory Analyzer | Medoc | DC 00072 TSA-II | No longer manufactured – new model is TSA-2 with same probes and same function |
References
- Hunt, J., Knazovicky, D., Lascelles, B. D. X., Murrell, J. Quantitative sensory testing in dogs with painful disease: A window to pain mechanisms. The Veterinary Journal. 243, 33-41 (2019).
- Purves, D., et al. Cutaneous and subcutaneous somatic sensory receptors. Neuroscience, 2nd edition. , (2001).
- Gorney, A. M., et al. Mechanical and thermal sensory testing in normal chondrodystrophic dogs and dogs with spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc herniations. Journal of Veterinary Internal Medicine. 30 (2), 627-635 (2016).
- Song, R. B., et al. von Frey anesthesiometry to assess sensory impairment after acute spinal cord injury caused by thoracolumbar intervertebral disc extrusion in dogs. The Veterinary Journal. 209, 144-149 (2016).
- Moore, S. A., Hettlich, B. F., Waln, A. The use of an electronic von Frey device for evaluation of sensory threshold in neurologically normal dogs and those with acute spinal cord injury. The Veterinary Journal. 197 (2), 216-219 (2013).
- Sanchis-Mora, S., et al. Pregabalin for the treatment of syringomyelia-associated neuropathic pain in dogs: A randomized, placebo-controlled, double-masked clinical trial. The Veterinary Journal. 250, 55-62 (2019).
- Brydges, N. M., et al. Clinical assessments of increased sensory sensitivity in dogs with cranial cruciate ligament rupture. The Veterinary Journal. 193 (2), 546-550 (2012).
- Williams, M. D., et al. Feasibility and repeatability of thermal quantitative sensory testing in normal dogs and dogs with hind limb osteoarthritis-associated pain. The Veterinary Journal. 199, 63-67 (2014).
- Freire, M., Knazovicky, D., Case, B., Thomson, A., Lascelles, B. D. X. Comparison of thermal and mechanical quantitative sensory testing in client-owned dogs with chronic naturally occurring pain and normal dogs. The Veterinary Journal. 210, 95-97 (2016).
- Knazovicky, D., et al. Widespread somatosensory sensitivity in naturally occurring canine model of osteoarthritis. Pain. 157 (6), 1325-1332 (2016).
- Lascelles, B. D. X., Cripps, P. J., Jones, A., Waterman, A. E. Post-operative central hypersensitivity and pain: The pre-emptive value of pethidine for ovariohysterectomy. Pain. 73 (3), 461-471 (1997).
- Slingsby, L. S., Waterman-Pearson, A. E. The post-operative analgesic effects of ketamine after canine ovariohysterectomy – a comparison between pre- or post-operative administration. Research in Veterinary Medicine. 69 (2), 147-152 (2000).
- Sammarco, J. L., et al. Post-operative analgesia for stifle surgery: A comparison of intra-articular bupivacaine, morphine, or saline. Veterinary Surgery. 25 (1), 59-69 (1996).
- Tomas, A., Marcellin-Little, D. J., Roe, S. C., Motsinger-Reif, A., Lascelles, B. D. X. Relationship between mechanical thresholds and limb use in dogs with coxofemoral joint OA-associated pain and the modulating effects of pain alleviation from total hip replacement on mechanical thresholds. Veterinary Surgery. 43 (5), 542-548 (2014).
- Briley, J. D., Williams, M. D., Freire, M., Griffith, E. H., Lascelles, B. D. X. Feasibility and repeatability of cold and mechanical quantitative sensory testing in normal dogs. The Veterinary Journal. 199 (2), 246-250 (2014).
- Knazovicky, D., et al. Replicate effects and test-retest reliability of quantitative sensory threshold testing in dogs with and without chronic pain. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 615-624 (2017).
- Sanchis-Mora, S., et al. Development and initial validation of a sensory threshold examination protocol (STEP) for phenotyping canine pain syndromes. Veterinary Anesthesia and Analgesia. 44 (3), 600-614 (2017).
- Backonja, M., et al. Value of quantitative sensory testing in neurological and pain disorders: NeuPSIG consensus. Pain. 154 (9), 1807-1819 (2013).
- Wylde, V., Palmer, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P. Somatosensory abnormalities in knee OA. Rheumatology. 51 (3), 535-543 (2012).
