人間にセンセーションと痛みを測定するために、手動テストのプロトコル

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

多数の定性的および定量的な技術は、研究と臨床の両方における感覚神経と痛みをテストするために使用することができます。現在の研究は、ポータブルかつ容易にアクセスした装置を用いて、圧力と熱のための触覚や痛覚閾値を測定するための技術を用いて定量的感覚検査プロトコルを示しています。これらの技術と設備はコストが懸念または制限要因である新しい研究室や診療所に最適です。腕や足（フォン・フレイフィラメント）、（しきい値および視覚的アナログ尺度（VAS）を用いて、定性的評価の両方を有する）放射と接触熱感度、および機械的圧力感度に皮膚の機械的感度（：私たちは、以下のための測定技術を実証します痛覚計、両方のしきい値およびVAS）を持ちます。ここで説明すると実証技術および設備は、簡単に保存され、購入し、世界中のほとんどの診療所や研究機関により輸送することができます。 limitatiこのアプローチの上で自動化やコンピュータ制御の欠如です。したがって、これらのプロセスは、より洗練された機器よりも人材育成とデータ記録の観点から、より労働集約することができます。我々は実証技術のための信頼性データのセットを提供します。私たちの説明から、新しい研究室を設定し、これらのテストを実行し、独自の内部信頼性データを開発することができるはずです。

Introduction

慢性疼痛状態は、世界中の臨床的問題です。以上の15億の人々が世界中で慢性疼痛に苦しむ、および世界人口の約5％が罹患率は年齢¹で増加に伴って、神経因性疼痛に苦しんでいます。アメリカでは、痛みが²組み合わせ、糖尿病、心疾患、および癌よりも多くの人に影響を及ぼしていると推定されます。この問題への意識が高まっているが、治療は高価であり、および中毒を含む重篤な副作用を有することができ、必ずしも成功していません。治療法の研究が進行中であるが、痛みは個人間で大きく変動するよう、研究や診断のための痛みの測定が問題になることがあります。特に、このような視覚的アナログ尺度（VAS）のような定性的なアプローチへの依存は、治療効果を判定するためのための痛み³の主観的かつ個人的な性質の問題がありました。より多くの研究機関と世界回答QUESの周りに小さい診療所として、痛みの治療についてションは、一貫性のある、正確なポータブル、定量的、かつ手頃な価格の対策は大きな需要があります。

痛みの測定における重要な違いは、慢性疼痛に対する深刻です。急性疼痛は、傷害、感染、または他の有害な刺激に対する正常な反応です。急性疼痛は通常、治療時間とともに解決し、痛みの場所は、通常、サイト固有です。慢性疼痛は、しかしながら、急性疼痛の最初の試合に関連することができ、またはそれは特発性であることができます。慢性疼痛は、損傷部位に関係するかもしれないが、それは多くの場合、本体⁴全体に広まっています。慢性疼痛は、患者様とそのご家族、雇用者、および社会にかなりの、物理的、心理的、および金銭的負担を引き起こし、数週間、数ヶ月、さらには年間続くことができます。痛みを同定および定量する能力は、正しい診断、継続的な治療の評価、および新たな鎮痛剤治療法の開発のために重要です。定量的および定性的な官能試験番目です診断と治療のための重要な私たち。

いくつかの方法は、末梢感覚や痛みを調べるために使用することができます：神経伝導速度（NCV）、体性感覚は電位（SEP）、皮膚生検、および定量的感覚検査（QST）を誘発しました。臨床医はまた、定期的にベッドサイドの神経学的官能検査を使用していますが、このテストは校正されていないと命令⁵の標準セットを使用していません。 NCVと9月の試験は有益であり得るが、QSTと比較すると、彼らは一般的にのみ機能のみの損失を測定し、全体の体性感覚系^6,7をテストしていない、大規模な神経線維を調べ、非常に特殊な装置を必要とします。皮膚生検は、神経線維の密度を評価するために使用されるが、QSTと比較し、それらが^8を達成するために数日かかる可能性があり、侵襲的であり、組織の処理及び顕微鏡検査時間を必要としています。さらに、生検が唯一の体性感覚系の小、特定の領域を検査し、神経機能をテストするものではありません。 QSTの測定は、他の試験方法の制限のほとんどを克服します。最近、QSTSのための標準化された規範的なデータは、さらに、疼痛および神経感覚^9-11を評価するために、それらの有用性に追加する、使用可能になっています。したがって、我々は慢性疼痛のためのQST措置について現在のプロトコルを集中します。

新技術は、内部のプロトコル^12を確立^している設備の整った実験室の中に痛みや物理的な感覚（ 例えば、圧力及び熱）正確で信頼性の高いの評価を行いました。これらの技術の多くは、しかし、簡単に移植することはできませんし、コスト高、新規または小さな研究室や診療所のためにあります。さらに、技術の使用のためのプロトコルは、信頼性に影響を与えることができ研究所^13、全体で標準化されていません。したがって、この原稿の目標はで利用可能で機器を用いて行うことができ、効果的かつ信頼性の痛みと感覚対策を実証することですほとんどの診療所や研究所。現在のプロトコルの開発のための理論的根拠は、多くの人が慢性疼痛状態、および診断と治療のために必要とされる痛みの正確な評価に苦しむ一方で、アッセイの視覚的なデモとは公開プロトコルが存在しないことです。

急性疼痛を試験するため、ほぼ完全に自動化された装置の例は鬼胎らによって実証されるように、確実に熱痛覚を評価することができる神経感覚分析、です。ヒト被験者¹⁴内の皮膚熱傷以下。ユニットはモジュラーであり、そしてさらなる官能試験デバイスを追加することができます。彼らの研究では、鬼胎ら。また、カスタム構築された断続圧力プローブの使用と圧力官能検査を実証します。これらのプローブは、より一貫性のある結果を提供する必要がありますが、いくつかの研究室や診療所は、それらを持っています。

フォン・FRE：現在のプロトコルは、慢性疼痛のためのQST対策を示しています皮膚感覚テスト、放射（「ハーグリーブス」法）と深部組織の痛みのための接触熱技術、および圧力痛覚測定のためのyのフィラメント。これらのQST測定値は一意ではありません。むしろ、診療所、病院、研究室^13,15,16における人間の官能試験のための最も一般的な、一般的に受け入れられた測定があります。機械的及び熱的刺激は、皮膚および深部感覚を検査するために使用されます。これらの措置は、さらに、通常の感覚と痛みのための小規模および大規模な繊維感度の両方の評価が含まれます。深部組織の痛み（筋肉）を評価するために、圧力痛覚測定は、筋肉^17,18のような軟部組織の痛みの定量化のために最も頻繁に適用される技術である、使用されています。どちらのA-デルタ及びC繊維は、圧力刺激¹⁹によって誘発される痛みを媒介します。両方の繊維の刺激は、それはそれは良い全体的な対策作り、複数の経路を調べ、その利点と欠点、ですが、それはありますあまり具体的なLSO。タッチ感度を調べるために、フォン・フレイフィラメントによる皮膚の機械的な刺激が、彼らは痛みや医療神経クリニックで最も一般的に使用される感覚デバイスの一つであるため、使用されています。フォン・フレイフィラメントは、ベータ繊維を刺激する²⁰が、両方の低閾値機械受容と侵害受容器^21を活性化させることができるように固有のものではありません。これらのフィラメントの使用は、主に潜在的な申請手続き（フィラメントインデントや手の偶発的な動きの度合い）の変動や機械的フィラメント特性が時間^22,23にわたって変更される可能性が懸念で、批判されています。このプロトコルは、フィラメントのスクリプトとキャリブレーションで詳細な指示を提供することにより、これらの問題に対処します。

熱疼痛のため、接触熱を調べるために「ハーグリーブス」法（可視光及び温度を上昇させる）と、ヒートブロックを用いて、放射熱が使用されます。連絡先と放射熱は、熱活性化させます異なる受容体、さらには互いを混乱することができます。動的接触熱痛覚^24を阻害できることが示されています。これは、タッチが常温知覚^25-27寄与するものである熱紹介の概念に似ています。したがって、温冷感や熱痛の2つの指標のひとつの基準が含まれています。まず、放射熱は、（室温から開始）温度変化を検出するための閾値を決定するために使用されます。第二に、放射熱源は、熱疼痛閾値を決定するために使用されます。熱の痛みがTRPV1 / V2およびCとA-δ線維²⁸上の他の高閾値チャネルによって媒介されている間、暖かい熱変化（非侵害受容性）の検出は、C線維上の一過性受容体電位（TRP）チャネルによって部分的に媒介されます^-30。しきい値決意では、急速な皮膚の加熱がdescri」、第二の痛み "C繊維媒介に続いて「最初の痛み」に対応し、最初のデルタ線維を活性化しますベッド"ズキズキ、燃焼、または腫れ" ^31。加熱は、C線維の選択的活性化を与え、第二の痛み³²の最高の評価です。接触熱分析では、一定の侵害受容温度定性強度および痛みの感情的側面を決定するために適用されます。

QSTプロトコルを開発する際に考慮別の変数は、解剖学的位置です。急性または場所固有の痛みのために、痛みの解剖学的部位は、典型的には、テストのために使用されます。プロトコルは心の中で慢性疼痛の条件で設計されたので、我々はよりグローバルなアプローチを取ります。あるがあまり頻繁に少ない、熱疼痛閾値が前腕³³に比べ、熱的痛覚が手に知覚することができる一方で有意に高いことが示されているようなプロトコルは、前腕や脚の代わりに手に感覚を評価します前腕部²⁴よりも激しく。プロトコルは、メートルのために設計されたが慢性疼痛状態のajorityは、我々はいくつかの慢性疼痛状態は、特定の解剖学的領域に影響を与えるユーザーに警告し、そして特定の患者集団のためのプロトコルを変更するときに考慮されるべきです。

これらのQST対策が最も一般的に使用され、最も信頼性の高いいくつかのように受け入れられているが、それらはほとんどの診療所や研究機関が既にそれらを買う余裕ができ、それらへのアクセスを持っている可能性があること、安価で十分に一般的であり、それらを輸送することができます。このQSTプロトコルは、対策が慢性疼痛を有するヒトのために必要とされているすべての研究室や診療所に便利です。現在までに、これらの措置の利用と信頼性のためのプロトコルを実証公表視覚的なレポートは、現在存在しません。このプロトコルのデモンストレーションや信頼性を向上させるためのヒントに基づいて、研究室や診療所は、簡単に、独自の試験・再試験信頼度を調べることができます。多くの診療所は、すべての患者を測定するために、いくつかの技術を利用する必要がありますので、間ラットERの信頼性データは、プロトコルを選択するのに有用であろう。我々は、プロトコルが良好な信頼性を有することを示唆しているが、各診療所及び研究室が強く、慢性疼痛を有する各クリニックと各患者集団が一意であるように、一例として、これを使用することをお勧めされているデータの小さなセットが含まれています。

感覚や痛みのテストのための傷害リスクに関する注意事項：

皮膚の機械的試験に関連した傷害の危険性は極めてまれであり、ほとんどありません。機械的試験は、安全で広く使用されています。 1）これは痛みを伴うまたは侵害刺激ではないため、個々のリスクは最小限です。 2）被験者は、彼らがなし有害な結果で、いつでも手続きを停止することがありますことを指示されています。及び3）被験者が経験した感覚のレベルはよく痛みのための彼らの許容レベルと閾値を下回っています。

熱痛のテストに関連する損傷の危険性が最小限に抑えられます。熱試験は、安全で広く使用されています。熱試験はPRODを行いながら、1）痛みは自然の中で一過性であり、一般手順の直後におさまるのでUCE痛み、個々のリスクは最小限です。 2）被験者は、彼らがなし有害な結果で、いつでも手続きを停止することがありますことを指示されています。 3）被験者が経験する痛みのレベルは、それらの許容レベルを下回っています。ハーグリーブス熱刺激により、火傷を受け、非常にわずかな危険性があるが、これは次のことによって最小化される：50℃以上の刺激パラメータの1）ポジティブロックアウト。 2）長期のまたは高強度の刺激（20秒）の配信を妨げる刺激に組み込まれている停止システム。および3）の前に、それぞれの使用中にガラス表面の温度を測定する電子体温計は、（）の機器部分に以下を参照してください。 20秒のカットオフで検出温度が≤50℃である場合にのみ、疼痛閾値の試験は続行されます。

圧力痛みのテストに関連した傷害の危険性が最小限に抑えられます。デプレ必ずテストは安全で広く使用されています。圧力試験は、痛みを生み出すんが1）痛みは自然の中で一過性であり、一般手順の直後におさまるので、個々のリスクは最小限です。 2）被験者は、彼らがなし有害な結果で、いつでも手続きを停止することがありますことを指示されています。 3）被験者が経験する痛みのレベルは、それらの許容レベルを下回っています。 4）適用の痛みはよく損害を及ぼすおそれがある圧力未満である被験者の疼痛閾値、超えることはありません。圧力試験のまれな副作用は、刺激部位にあざれます。このような状況では、対象は、傷ついた部位で再テストするべきではありません。打撲のためのチャンスを簡単にあざや血液シンナーを取っている個人の研究排除することで最小限に抑えることができます。

登録期間中、参加者には、使用されるすべての感覚と痛み措置の完全な説明を与えています。初期の同意を得て、すべての参加者が同種でありますフル入学する前に、すべての感覚と痛みの対策を体験して結婚。すべての感覚と痛みアッセイは、両方の健康なヒトの参加者および慢性疼痛患者³⁴に使用される、十分に確立されたアッセイに基づいています。全てのアッセイは無害（非疼痛性刺激）または急性侵害刺激組織に損傷を与えない（痛みを伴う刺激）のいずれかを伴います。異なる試験の間の時間は、対象が静止すると、感覚疲労または感作の可能性を低減できるようにするために、> 5分です。テストの順番は、各試験セッションの間に同じです。テストの具体的な部位は、左右のふくらはぎの左右前腕およびL3 / S2の皮膚分節のT1皮膚分節に限定されています。試験のためのすべてのサイトがマーカーでマークされ、そして個々のサイトは、受容野の活性化（ 図1）の重複を避けるために広がっています。完全な材料のリストのための材料および機器の表を参照してください。再試験信頼度調査、個々の対象のため、我々一日で2実験者によって再試験。

Protocol

ヒトを対象と全ての試験は、個々の機関に治験審査委員会によって承認されなければなりません。現在の研究のために記載されている全てのテストは、人体実験のためのデュケイン大学施設内倫理委員会によって承認されました。各施策のと説明のための研修、次のとおりです。 1.皮膚の機械的感受性アッセイ13 注：入学参加者は、試験され?…

Representative Results

ここでは、VAS（ 図2）を用いてヒトの参加者で無害感覚や痛みを測定するための費用対効果の定性的および定量的アッセイの実施を説明します。これらの検査の正確かつ精密な結果が技術者による正確かつ一貫性のあるプロトコル実行に依存しているため、視覚的な表現は、重要です。さらに、記載されているような技術を実行する複数の技術者が再生可…

Discussion

我々は、費用対効果がヒト被験者に機械的感覚、熱感覚、痛み、及び圧力の痛みを評価するために使用できる単純な定性的および定量的感覚試験を実証しました。これらのアッセイの値は実装し、必要なトレーニング時間の量が少ないのが容易です。各実験者は、訓練（1トライアル観察と1試行的実施）の最小量を受け取りました。このように、複数の技術者が一日で訓練することができま?…

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.