Ein Protokoll von manuellen Tests zu messen Sensation und Schmerzen beim Menschen

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

Zahlreiche qualitative und quantitative Techniken können sensorischen Nerven und Schmerzen bei der Forschung und klinischen Einstellungen zu testen. Die aktuelle Studie zeigt eine quantitative sensorische Testprotokoll Techniken für Druck und Wärme tragbar und leicht zugänglich Ausrüstung Tastempfinden und Schmerzschwelle zu messen. Diese Techniken und Geräte sind ideal für neue Labore und Kliniken, in denen die Kosten ein Anliegen oder ein limitierender Faktor ist. Wir zeigen, Messtechniken für die folgenden: kutane mechanische Empfindlichkeit auf den Armen und Beinen (von-Frey-Filamente), Strahlungs- und Kontaktwärmeempfindlichkeit (sowohl mit Schwellen- und qualitative Beurteilungen der visuellen Analogskala (VAS) unter Verwendung) und mechanischen Druckempfindlichkeit ( Algometer, sowohl mit Schwelle und dem VAS). Die Techniken und Geräte beschrieben und hier kann von den meisten Kliniken und Forschungslabors auf der ganzen Welt leicht gekauft, gelagert und transportiert nachgewiesen werden. Ein limitatiauf dieses Ansatzes ist ein Mangel an Automatisierung oder Computersteuerung. Somit können diese Prozesse in Bezug auf die Ausbildung des Personals und die Datenaufzeichnung arbeitsintensiver als die anspruchsvollere Geräte. Wir bieten eine Reihe von Zuverlässigkeitsdaten für den aufgezeigten Techniken. Aus unserer Beschreibung sollte ein neues Labor der Lage sein, diese Tests zu gründen und zu betreiben und ihre eigenen internen Zuverlässigkeitsdaten zu entwickeln.

Introduction

Chronische Schmerzzustände sind ein weltweites klinisches Problem. Mehr als 1,5 Milliarden Menschen unter chronischen Schmerzen leiden weltweit und rund 5% der Weltbevölkerung leidet unter neuropathischen Schmerzen, mit Inzidenzraten mit zunehmendem Alter ab ^1. In Amerika, es wird geschätzt , dass der Schmerz mehr Menschen als Diabetes, Herzkrankheiten und Krebs, kombiniert ² beeinflusst. Während das Bewusstsein für dieses Problem zunimmt, Behandlungen sind nicht immer erfolgreich, kann teuer sein, und schwerwiegende Nebenwirkungen haben können, einschließlich Sucht. Forschung über Behandlungen ist noch nicht abgeschlossen, aber als Schmerz stark zwischen den Individuen variiert, Schmerzmessung für die Forschung und Diagnostik kann problematisch sein. Insbesondere die Wirksamkeit der Behandlung der Abhängigkeit von qualitativen Ansätzen, wie der Visual Analog Scale (VAS), für die Bestimmung wurde aufgrund der subjektiven und persönlichen Art des Schmerzes ³ problematisch. Da immer mehr Forschungslabors und kleinere Kliniken auf der ganzen Welt Antwort questionen über und behandeln Schmerzen, Maßnahmen, die präzise, ​​konsistente, tragbar, quantitativ sind und erschwinglich sind sehr gefragt.

Ein wesentlicher Unterschied in der Schmerzmessung ist akut gegen chronische Schmerzen. Akuten Schmerzen ist eine normale Reaktion auf eine Verletzung, Infektion oder anderen schädlichen Reizes. Akute Schmerzen löst normalerweise mit der Behandlung und die Zeit, und die Schmerzen Lage ist in der Regel standortspezifisch. Chronischer Schmerz kann jedoch auf einen anfänglichen Zeitraum der akuten Schmerz in Beziehung gesetzt werden, oder es kann idiopathisch. Chronischen Schmerzen zu der Verletzungsstelle beziehen können, aber es ist oft weit verbreitet im ganzen Körper ^4. Chronische Schmerzen können Wochen, Monate und sogar Jahre dauern, was zu erheblichen physischen, psychischen und monetären Belastungen für die Patienten und ihre Familien, Arbeitgeber und Gesellschaften. Die Fähigkeit, zu identifizieren und zu quantifizieren Schmerz ist entscheidend für die korrekte Diagnose, Auswertung der laufenden Behandlung, und die Entwicklung neuer analgetische Behandlungen. Quantitative und qualitative sensorische Prüfung sind thuns kritisch für die Diagnose und Behandlung.

Mehrere Verfahren können verwendet werden periphere Empfindung und Schmerzen zu untersuchen: Nervenleitgeschwindigkeit (NLG), evozierte somatosensorische Potentiale (SEP), Hautbiopsien und quantitative sensorische Testung (QST). Ärzte verwenden auch routinemäßig Nacht neurologische sensorische Prüfung, aber diese Tests nicht kalibriert ist und nicht einen standardisierten Satz von Anweisungen ⁵ nicht verwendet. Prüfungen von NCV und September können informativ sein, aber im Vergleich zu QST, benötigen sie hoch spezialisierte Ausrüstung, in der Regel nur große Nervenfasern zu untersuchen, nur Funktionsverlust zu messen, und sie die gesamte somatosensorischen System ^6,7 nicht testen. Hautbiopsien werden verwendet , um Nervenfaserdichte zu bewerten, aber im Vergleich zu QST, sie sind invasive und erfordern Gewebeverarbeitung und Mikroskopie Zeit, die mehrere Tage dauern könnte ⁸ zu erreichen. Darüber hinaus untersucht die Biopsie nur einen kleinen, bestimmten Bereich des Systems somatosensorischen und nicht Nervenfunktion zu testen. QST Messungen überwinden die meisten der Beschränkungen anderer Testmethoden. Vor kurzem haben standardisierte normative Daten für QSTS zugänglich gemacht, die weiter auf ihre Nützlichkeit hinzufügen ^9-11 Schmerzen und Nerven Gefühl zu beurteilen. Wir konzentrieren uns deshalb das aktuelle Protokoll auf QST Maßnahmen zur Behandlung chronischer Schmerzen.

Neue Technologien haben die Bewertung der Schmerzen und körperliche Empfindung (zB Druck und Wärme) präzise und zuverlässig in gut ausgestatteten Labors gemacht , die interne Protokolle ¹² etabliert haben. Viele dieser Technologien sind jedoch nicht leicht zu transportieren und sind kostspielig für neue oder kleine Forschungslabors und Kliniken. Zusätzlich sind Protokolle für die Technologienutzung nicht über Laboratorien standardisiert ^13, die Zuverlässigkeit beeinträchtigen können. Daher ist es das Ziel dieses Manuskripts und zuverlässige Schmerzen und Sinnes Maßnahmen zu demonstrieren , die mit der Ausrüstung durchgeführt werden kann , die verfügbar ist inDie meisten Kliniken oder Forschungslabors. Die Gründe für die Entwicklung des aktuellen Protokolls ist, dass während viele Menschen unter chronischen Schmerzzuständen leiden, und eine genaue Beurteilung von Schmerzen ist für die Diagnose und Behandlung erforderlich ist, gibt es keine veröffentlichten Protokolle mit visuellen Demonstrationen von Assays.

Ein Beispiel für eine nahezu vollautomatische Vorrichtung zum Testen akuten Schmerzen ist die Neuro Sensory Analyzer, die zuverlässig thermische Schmerzempfindung beurteilen kann, wie von Angst et al. im Anschluss an eine Hautbrand bei menschlichen Patienten ^14. Das Gerät ist modular aufgebaut und zusätzliche sensorische Prüfung Geräte hinzugefügt werden können. In ihrer Studie, Angst et al. auch zeigen, Druck sensorische Prüfung mit dem Einsatz von Punctuated Drucksonden, die benutzerdefinierte gebaut wurden. Während diese Sonden sollten konsistentere Ergebnisse, wenige Laboratorien oder Kliniken bieten haben sie.

Das aktuelle Protokoll zeigt QST Maßnahmen zur Behandlung chronischer Schmerzen: von Frey Filamente für die kutane sensorische Prüfung, ein strahlendes ( "Hargreaves" -Methode) und Kontaktwärmetechnik und Druckalgesiometrie für tiefe Gewebe Schmerzen. Diese QST Messungen sind nicht eindeutig. Vielmehr sind sie die am häufigsten verwendeten und allgemein anerkannten Messungen für die menschliche sensorische Prüfung in Kliniken, Krankenhäusern und Forschungslabors ^13,15,16. Mechanische und thermische Stimulation verwendet werden, Haut- und tiefe Empfindung zu untersuchen. Diese Maßnahmen ferner umfassen die Bewertung von sowohl kleinen als auch großen Faser Empfindlichkeit für normale Gefühl und Schmerzen. Um tiefe Gewebeschmerzen (Muskel) beurteilen zu können , wird die Druckalgesiometrie verwendet, die die am häufigsten angewandte Technik für die Quantifizierung von Schmerzen in weichem Gewebe wie Muskeln ^17,18 ist. Beide A-delta und C – Fasern vermitteln durch Druckstimulation ¹⁹ induzierte Schmerzen. Stimulation beider Fasern ist ein Vorteil und ein Nachteil, dass es mehrere Wege untersucht, es ist eine gute allgemeine Maßnahme macht, aber es ist einlso weniger spezifisch. Um zu untersuchen, Berührungsempfindlichkeit, wird die mechanische Stimulation der Haut mit von Frey Filamenten verwendet, weil sie sind eine der am häufigsten verwendeten sensorischen Geräte in Schmerzen und medizinischen neuronalen Kliniken. Von – Frey – Filamenten stimulieren A-Beta – Fasern, ²⁰ sind aber nicht spezifisch , da beide niedrige Schwelle Mechanorezeptoren und Nozizeptoren können ²¹ aktiviert werden. Die Verwendung dieser Filamente ist kritisiert worden, vor allem wegen der möglichen Variabilität des Bewerbungsverfahrens (Grad der Glühfaden inden oder der zufälligen Bewegung der Hand) und Bedenken , dass die mechanischen Eigenschaften Glühfaden im Laufe der Zeit ^22,23 ändern können. Dieses Protokoll befasst sich mit diesen Fragen, indem sie detaillierte Anweisungen mit einem Skript und Kalibrierung von Filamenten.

Für die thermische Schmerz, Strahlungswärme, die "Hargreaves" Methode (sichtbares Licht und Rampentemperatur) und einen Wärmeblock mit Kontaktwärme zu untersuchen, werden verwendet. Kontakt und Strahlungswärme aktivieren Wärmeanders Rezeptoren und können sogar einander vermengen. Es hat sich gezeigt , dass die dynamische Kontakt ²⁴ thermische Nozizeption hemmen können. Dies ähnelt dem Konzept der thermischen Verweisungs, wobei Berührung ^25-27 auf Normaltemperatur Wahrnehmung beiträgt. Daher sind ein Maß für die Wärmeempfinden und zwei Maßnahmen der thermischen Schmerz enthalten. Zuerst wird Strahlungswärme verwendet, um den Schwellenwert für die Temperaturänderungserfassungs (ausgehend von Raumtemperatur) zu bestimmen. Zweitens wird die Strahlungswärmequelle verwendet, um die Schwelle für den Wärmeschmerz zu bestimmen. Die Erkennung von Warm thermische Veränderung (non-nociceptive) wird teilweise durch transient receptor potential (TRP) -Kanäle auf C – Fasern vermittelt wird , während Wärme Schmerzen durch TRPV1 / V2 und andere höhere Schwellen Kanäle auf C und A-delta Fasern vermittelt wird ^{28 -30.} Bei Schwellenbestimmung aktiviert schnelle Haut Erwärmung ersten A-Delta-Fasern, in die "erste Schmerz," entsprechend, gefolgt von einer C-Faser-vermittelte "zweite Schmerzen" beschrieBett als "Pochen, Brennen oder Schwellung" ^31. Heizung gibt eine bevorzugte Aktivierung von C – Fasern und ist die beste Bewertung der zweite Schmerz ^32. In dem Kontaktwärme-Assay eine Konstante ist nozizeptiven Temperatur die qualitative Intensität und affektiven Aspekte des Schmerzes zu bestimmen, angewandt.

Eine weitere Variable betrachtet in der QST-Protokoll zu entwickeln, ist anatomischen Lage. Bei akuten oder ortsspezifische Schmerzen wird die anatomische Lage der Schmerzen für Tests verwendet. Da das Protokoll mit chronischen Schmerzen Bedingungen konzipiert wurde, nehmen wir einen globalen Ansatz. Das Protokoll beurteilt Empfindung auf dem Unterarm und Bein anstelle der Hand, da es die Wärme Schmerzschwellen an der Hand deutlich höher sind gezeigt worden ist , als auf dem Unterarm ³³ und dass eine thermische Nozizeption auf der Hand wahrgenommen werden, wenn auch weniger häufig und weniger intensiv als auf dem Unterarm ^24. Während das Protokoll wurde für den m ausgelegtajority von chronischen Schmerzzuständen, raten wir dem Benutzer, dass einige chronische Schmerzzustände spezifischen anatomischen Regionen beeinflussen, und dies sollte berücksichtigt werden, wenn das Protokoll für eine bestimmte Patientengruppe zu ändern.

Während diese QST Maßnahmen die am häufigsten verwendeten und werden akzeptiert, da einige der zuverlässigsten sind, sind sie preiswert und häufig genug, dass die meisten Kliniken und Forschungslabors bereits den Zugang zu ihnen haben könnte, sie sich leisten können, und sie transportieren können. Dieses QST-Protokoll ist nützlich in jedem Labor oder Klinik, in der Maßnahmen für Menschen mit chronischen Schmerzen benötigt werden. Bis heute gibt es derzeit keine veröffentlichten visuelle Berichte ein Protokoll für die Nutzung und die Zuverlässigkeit dieser Maßnahmen zu demonstrieren. Basierend auf diesem Protokoll Demonstration und Tipps zur Verbesserung der Zuverlässigkeit, könnte ein Labor oder Klinik leicht ihre eigenen Retestreliabilität untersuchen. Da viele Kliniken müssen mehrere Techniker nutzen, um alle Patienten zu messen, inter-Ratteer Zuverlässigkeitsdaten wäre nützlich, in ein Protokoll auswählen. Wir sind eine kleine Gruppe von Daten, die suggeriert, dass das Protokoll eine gute Zuverlässigkeit, aber jede Klinik und Labor ist stark dies als Beispiel empfohlen, zu verwenden, da jede Klinik und jeder Patientengruppe mit chronischen Schmerzen ist einzigartig.

Hinweise auf das Verletzungsrisiko für die sensorische und Schmerztests:

Das Verletzungsrisiko für Haut mechanische Prüfung im Zusammenhang ist extrem selten und unwahrscheinlich. Mechanische Prüfung sicher und weit verbreitet. Die Risiken für die einzelnen sind minimal, da 1) dies nicht eine schmerzhafte oder schädlichen Reiz ist; 2) Testpersonen werden angewiesen, dass sie jedes Verfahren jederzeit beenden kann, ohne negative Folgen; und 3) die Höhe der Empfindung von Probanden hatten deutlich unter ihre Toleranzschwelle und Schwelle für Schmerzen.

Das Verletzungsrisiko für thermische Schmerztests im Zusammenhang mit minimal ist. Thermische Prüfung sicher und weit verbreitet. Während thermische Tests tut produce Schmerzen, Risiken für den Einzelnen sind minimal, da 1) die Schmerzen in der Natur vergänglich ist und in der Regel nachlässt unmittelbar nach dem Eingriff; 2) Testpersonen werden angewiesen, dass sie jedes Verfahren jederzeit beenden kann, ohne negative Folgen; und 3) die Höhe der Schmerzen, die durch Probanden hatten unter deren Toleranzschwelle. Mit Hargreaves thermische Stimulation, ist es ein sehr geringes Risiko, eine Verbrennung zu erhalten, aber dies durch folgende minimiert wird: 1) die positive Aussperrung der Stimulationsparameter über 50 ° C; 2) das integrierte Abschalten System in dem Stimulator, die die Lieferung von längeren oder hoher Intensität Reize (20 sec) verhindert; und 3) das elektronische Thermometer, das die Temperatur an der Glasoberfläche misst, vor und während jeder Verwendung (siehe unten im Instrumentenabschnitt). Schmerzschwelle Studien wird fortgesetzt nur dann, wenn die Temperatur an der Grenz 20 detektiert sec ist ≤50 ° C.

Das Verletzungsrisiko für Druckschmerztests im Zusammenhang mit minimal ist. Pressicher Tests sicher und weit verbreitet. Während der Druckprüfung zu Schmerzen hat, die Risiken für die einzelnen sind minimal, weil 1) ist der Schmerz in der Natur vorübergehend und Abklingen der Regel unmittelbar nach dem Eingriff; 2) Testpersonen werden angewiesen, dass sie jedes Verfahren jederzeit beenden kann, ohne negative Folgen; 3) die Höhe der Schmerzen, die durch Probanden hatten unter deren Toleranzniveau; und 4) aufgebracht ist der Schmerz nie mehr als das Thema der Schmerzschwelle, die deutlich unter jedem Druck ist, die Schäden verursachen könnten. Eine seltene Nebenwirkung von Drucktests an der Stimulus-Website blaue Flecken. In dieser Situation sollte ein Thema nicht auf der gequetschten Stelle erneut getestet werden. Die Chance für blaue Flecken können durch Untersuchung Ausschluss von Individuen minimiert werden, die leicht blaue Flecken oder Blutverdünner einnehmen.

Während der Immatrikulation Zeitraum werden die Teilnehmer eine vollständige Beschreibung aller sensorischen und Schmerz Maßnahmen gegeben, die verwendet werden. Mit anfänglichen Zustimmung, sind alle Teilnehmer allowed alle sensorischen und Schmerz Maßnahmen vor der vollständigen Anmeldung zu erleben. Alle sensorischen und Schmerz – Assays basieren auf etablierten Assays in beiden gesunden menschlichen Teilnehmer und bei chronischen Schmerzpatienten verwendet ^34. Alle Tests umfassen entweder harmlos (nicht schmerzhafte Reize) oder akute Schmerzreize (schmerzhafte Reize), das Gewebe nicht beschädigt werden. Die Zeit zwischen den verschiedenen Tests> 5 min, den Gegenstand zur Ruhe zu ermöglichen, und das Potential für die sensorische Ermüdung oder Sensibilisierung zu reduzieren. Die Reihenfolge der Tests ist die gleiche bei jeder Testsitzung. Spezifische Stellen des Testens werden der T1 Dermatom auf der linken und rechten Unterarme und L3 / S2 Dermatom auf der linken und rechten Kälber begrenzt. Alle Standorte für die Prüfung sind mit einem Marker markiert, und einzelne Standorte verteilt sind überlappende rezeptive Feld Aktivierung (Abbildung 1) zu vermeiden. Sehen Sie sich die Materialien und Geräte Tabelle für die vollständige Materialliste. Für Retestreliabilität Studien, einzelne Themen, die wirre von zwei Experimentatoren an einem einzigen Tag getestet.

Protocol

Alle Tests mit menschlichen Probanden sollten vom Institutional Review Board an den einzelnen Institution genehmigt werden. Alle Tests für die aktuelle Studie beschrieben wurde von der Duquesne University Institutional Review Board für Menschenversuch genehmigt. Schulung und Beschreibungen der einzelnen Maßnahmen sind wie folgt: 1. kutane Mechanische Empfindlichkeit Assay 13 HINWEIS: Angemeldete Teilnehmer werden gebeten, auf einem Stuhl zu sitzen, mi…

Representative Results

Hier beschreiben wir die Umsetzung kostengünstiger qualitative und quantitative Tests harmlos Gefühl und Schmerz im menschlichen Teilnehmern zur Messung der VAS (Abbildung 2). Die visuelle Darstellung ist wichtig, da eine genaue und präzise Ergebnisse dieser Untersuchungen sind abhängig korrekt und konsistent Protokollausführung durch den Techniker. Zusätzlich ist es wertvoll zu wissen, ob mehrere Techniker die Technik durchführt, wie beschrieben reproduzierbaren …

Discussion

Wir haben kostengünstige und einfache qualitative und quantitative sensorische Tests gezeigt, die verwendet werden können mechanische Gefühl, thermische Empfindung und Schmerz und Druckschmerz bei menschlichen Patienten zu beurteilen. Der Wert dieser Assays ist ihre einfache Implementierung und geringe Menge der notwendigen Einarbeitungszeit. Jeder Experimentator erhielt eine minimale Menge an Training (eine Prozessbeobachtung und eine Studie-Implementierung). So könnten mehrere Techniker an einem Tag trainiert werd…

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.