By assessing pain in response to repetitive or different types of standardized stimuli, dynamic quantitative sensory testing (QST) can reveal changes in the central processing of pain. We present methods to optimize and individualize two dynamic QST measures: temporal summation (TS) and conditioned pain modulation (CPM).
Central facilitation and modulation of incoming nociceptive signals play an important role in the perception of pain. Disruption in central pain processing is present in many chronic pain conditions and can influence responses to specific therapies. Thus, the ability to precisely describe the state of central pain processing has profound clinical significance in both prognosis and prediction. Because it is not practical to record neuronal firings directly in the human spinal cord, surrogate behavior tests become an important tool to assess the state of central pain processing. Dynamic QST is one such test, and can probe both the ascending facilitation and descending modulation of incoming nociceptive signals via TS and CPM, respectively. Due to the large between-individual variability in the sensitivity to noxious signals, standardized TS and CPM tests may not yield any meaningful data in up to 50% of the population due to floor or ceiling effects. We present methodologies to individualize TS and CPM so we can capture these measures in a broader range of individuals than previously possible. We have used these methods successfully in several studies at the lab, and data from one ongoing study will be presented to demonstrate feasibility and potential applications of the methods.
A Associação Internacional para o Estudo da Dor (IASP) define a dor como "uma experiência sensorial e emocional desagradável." A dor crónica refere-se a dor que persiste por mais de 6 meses. A dor crônica é um problema significativo nos Estados Unidos, afetando mais de 100 milhões de adultos americanos, do valor de cima custos de US $ 635 bilhões por ano. 1 Devido à natureza subjetiva da dor, é difícil para os pesquisadores e clínicos para medir objetivamente experiência dolorosa de uma pessoa (s), portanto, tornando-se um desafio para avaliar e tratar a dor. Por esta razão, é importante que nós desenvolvemos testes padronizados para quantificar a dor da forma mais objetiva possível. Um desses testes é QST, onde estímulos sensoriais normalizados são administrados a e avaliado pelo sujeito de teste. 2 Há QST estático e dinâmico. O ex-normalmente avalia os limiares sensoriais para ou a classificação de um único estímulo, enquanto o segundo avalia aresposta a um número de estímulos. 3 Recentemente, QST dinâmica ganha cada vez mais atenção, pois oferece a oportunidade de investigar a central de processamento de sinais nociceptivos recebidas. 4, 5, 6
Dois componentes-chave do QST dinâmica são somatório temporal (TS) e modulação da dor condicionado (CPM). somação temporal refere-se ao aumento da percepção de dor de repetitivos, estímulos nocivos. TS é um correlato comportamental de wind-up, o fenômeno onde os neurônios secundários espinhais exibem aumento de queima devido à entrada de fibra c repetitivo. 7, 8 Geralmente, TS pode ser induzida usando várias estímulos nocivos, tais como o calor, luz, e métodos tácteis (isto é, pressão ou alfinetada), desde que a frequência do estímulo repetitivo é superior a 0,3 Hz, a frequência natural de c -fibras. 9, 10 Muitos pesquisadores usam pulsos de calor repetitivas para gerar TS por causa da facilidade em produzir e padronizar os estímulos térmicos nocivos. 11
CPM refere-se ao fenómeno da "dor inibe a dor", em que a presença de um segundo estímulo nocivo diminui a percepção da dor a partir de um estímulo nocivo inicial. 12 O estímulo nocivo inicial, que é medida antes e depois (ou durante) da aplicação do segundo estímulo, é referido como o estímulo de ensaio. O estímulo de teste pode ser térmico, eléctrico ou tátil. Aqui estímulo térmico é frequentemente utilizado como o estímulo de teste por causa de sua facilidade de adaptação e padronização. 13 O segundo estímulo, estímulo condicionado chamado de, tipicamente, consiste em um banho de água fria ou quente aplicado a uma extremidade distal. 13 CPM é o comportamento correlato of Difuso Nocivas controle inibitório (DNIC), um fenômeno fisiológico, onde a entrada de fibras C periféricas resulta na inibição difusa do tronco encefálico de todos os estímulos recebidos mediadas por c-fibra de campos heterotópicos. 12, 14
Enquanto TS e CPM ambos têm o potencial para reflectir estados e alterações no processamento da dor central, existem limitações em ambas. 4, 5, por exemplo, porque existe uma grande variabilidade na sensibilidade das pessoas ao calor, a aplicação de um estímulo universal pode resultar em falta de TS em até 50% dos indivíduos testados. 11, 15 Da mesma forma, um estímulo ensaio térmico muitas vezes resulta em muito diferentes classificações de dor que podem tornar teste CPM impossível devido ao piso ou teto efeitos. 16 Portanto, para capturar TS e CPM amplamente, um protocolo que adjusts o estímulo de calor para é necessário o indivíduo. Para TS, ajustamos as temperaturas pulso de calor, para que possam gerar aumento adequado classificação dor com cada pulso sucessivo; enquanto que para o CPM, ajustamos o estímulo térmico de teste a moderadamente dolorosos (6 a 10) para cada indivíduo, de modo que as classificações de dor adequado ainda pode existir após a aplicação de um estímulo condicionado.
Para todos os testes psicofísicos, a formação do participante na classificação adequada de estímulos dolorosos é crucial para a precisão e reprodutibilidade destes testes comportamentais. 17 Isto é particularmente relevante para TS quando vários estímulos são apresentados a uma taxa rápida e, no caso de CPM, quando dois estímulos diferentes são aplicados simultaneamente ao participante. Além disso, para TS de pulsos de calor, é especialmente importante treinar o participante para avaliar a segunda dor mediada por fibra c (lento, queima, geralmente vem em cerca de 1 segundo após o calor puLSE) e não a primeira dor (mediada por A-delta fibras e vamos lá imediatamente com o pulso de calor). 18, 19 Este é menos um problema em CPM como os estímulos há muito mais tempo (> 30 s) e fibra C sensação mediada iria dominar a percepção nociva nessas situações. 19, 20 No protocolo a seguir, vamos passar por cima de uma formação adequada dos participantes em detalhe.
Passos críticos dentro do Protocolo
O protocolo TS inclui o seguinte em passos-chave na ordem cronológica: formação multi-passo (utilizando a escala visual analógica para avaliar dor, avaliação da segunda dor de um pulso de calor única e, segundo a dor de classificação de rápidos trens de pulsos de calor); optimização de temperaturas de impulsos; obter TS em 2-3 ensaios com as temperaturas otimizados. Tal como acontece com a maioria das medidas psicofísicas, formação participante é extremamente crítico para assegurar que as notações de dor são consistentes em ensaios e são tão precisos quanto possível. O passo de optimização é igualmente importante, onde tanto a linha de base e as temperaturas de pico são ajustadas de tal modo que a classificação do primeiro impulso de calor é menos do que 5/10, e o ST aproximada é entre 3 a 7.
Os passos principais do CPM incluem a formação de classificação dor na escala analógica visual, obtendo Heat-6 a partir de rampas de calor lento, confirmando Heat-6 e multa limiar se necessary, aplicando um banho frio para extremidade distal contralateral e reaplicar confirmou Heat-6 durante os últimos 30 s de banho frio. Semelhante ao protocolo TS, tanto a formação e a individualização do estímulo de calor (Heat-6) são fundamentais para o protocolo de CPM. Além disso, a experiência bem como a partir da literatura, repetindo o estímulo de calor-6 durante os últimos 30 segundos de o banho frio é crítico e produz uma maior amplitude do CPM em comparação com a aplicação do estímulo de calor após o banho frio. 26 No entanto, dado que alguns indivíduos não pode tolerar a 2 min cheio de pressão ao frio a 10 graus Celsius, pode ser razoável considerar a aplicação do estímulo teste imediatamente após a conclusão das estímulo condicionado para padronizar a coleta de dados em todos os indivíduos.
Modificações e resolução de problemas
O problema mais comum com o protocolo TS é a incapacidade de obter TS, que pode ser devido a3 causas principais. Primeiro, e mais comumente, a classificação de dor a partir do primeiro pulso de calor pode ser tão forte que supera a percepção de qualquer aumento da dor com pulsos subsequentes (TS). A melhor maneira de minimizar este problema é seguir o protocolo e diminuir sequencialmente a temperatura estímulo da linha de base e de pico até que a classificação da dor do primeiro pulso é inferior a 5 (de 10) antes de otimizar a magnitude do TS. A segunda causa, oposta à primeira, é quando o participante percebe qualquer tipo de dor no final dos 10 pulsos mesmo nos ajustes de temperatura mais elevados. Em tais situações, pode-se considerar o aumento da temperatura de impulso de linha de base por 1 ou 2 ° C. Ocasionalmente, um indivíduo pode simplesmente ter um tempo segundo a dor exigentes e classificação difícil, possivelmente devido a dois fatores periféricos e centrais. Sem a percepção confiável de segunda dor, é muito difícil para capturar TS. Em tais situações, encontramos o melhor conjunto das temperaturas que um individual pode tolerar e gravar TS como zero.
As barreiras mais comuns para um protocolo de CPM são bem sucedida a instabilidade de calor 6 e a incapacidade de tolerar um banho frio (10 ° C) durante 2 min. Use o limiar multa no protocolo atual para resolver o primeiro problema, ajustando temperatura estímulo de calor passo a passo até que a classificação dor é entre 5 e 7. Para o segundo problema, note que a literatura sugere o efeito inibitório do condicionamento estímulo é saturável . 27 Como tal, mesmo que uma pessoa não pode manter o seu pé no banho frio durante 2 min, um efeito CPM suficiente deve ocorrer com este estímulo frio intensamente doloroso. Modificar o protocolo para registar a duração do pé submersa no banho de água fria e a entregar o estímulo de calor imediatamente após o participante retirar o seu pé do banho frio. CPM é então calculada como a classificação de dor do estímulo de calor antes subtraído pela classificação de dor do heat estímulo aplicado imediatamente após o banho frio (não durante, como indica o protocolo geral).
Limitações da Técnica
Este método não é sem limitações. Em primeiro lugar, apesar de nossos melhores esforços, não fomos capazes de provocar TS e CPM em cada indivíduo (perdeu um participante de TS e 1 em CPM, respectivamente). Isto, em parte, pode ser devido à grande variabilidade entre-indivíduo nestes parâmetros. 5, 15, 16, 28, 29 No entanto, a taxa de sucesso foi de 94%, o que era melhor do que a taxa de sucesso de 50-60% citada na literatura. 22, 28 Em segundo lugar, os pesquisadores devem tomar cuidado ao interpretar entre-individuais diferenças de TS gerados por este método, já que utilizamos temperaturas pulso de calor diferentes para gerar TS em cada indiindividual. Portanto, quando comparando TS numa amostra transversal, deve-se considerar as diferenças na magnitude de TS e nas temperaturas utilizadas para gerá-lo. O método TS individualizado é mais adequada para estudos longitudinais, onde o foco é sobre as mudanças na mesma hora extra individual. A mesma preocupação não se aplica à CPM individualizado porque o mesmo condicionamento estímulo é utilizado para todos os indivíduos e somente a mudança na percepção da dor de individualizado Heat-6 é registrado e não a pontuação bruta de calor 6 dor. Embora este método permite ampla captura de TS e CPM, ele leva mais tempo em comparação com métodos que são usados parâmetros universais. Finalmente, esta técnica requer um operador e avançados experientes máquinas de teste de calor, sendo que ambos não são práticos para adaptação imediata a situações clínicas ocupadas. Nós encorajamos os futuros esforços para simplificar os métodos.
Importância da Técnica em Matéria de Existente/ Métodos Alternativos
Nosso método de individualização TS e parâmetros de CPM têm como objectivo eliminar influência do chão e efeito teto devido a variações na sensibilidade ao calor periférica. Os métodos apresentados melhorou em métodos anteriores publicados pelo nosso grupo com os objetivos de ambos mais ampla captura e tempo de eficiência. 11, 30 A vantagem de individualização e TS CPM é a capacidade para capturar o estado de processamento da dor ascendente e descendente em uma ampla gama de indivíduos, permitindo assim o uso destes parâmetros como uma medida do resultado razoável para estudos longitudinais.
Aplicações futuras ou chegar após dominar a técnica
Estudos futuros devem se concentrar em modificações adicionais para economizar tempo, a coleta de dados de TS e CPM em grandes populações para caracterizar a gama destes parâmetros em indivíduos que são dor livre vs aqueles com chrondor do ci, e na correlação da diversidade na resposta TS e CPM para processos fisiológicos específicos, além de corda e DNIC.
The authors have nothing to disclose.
We acknowledge funding support by K23 AT008477 (Kong), NIH K23 DA031808 (Johnson), and the Chris Redlich Endowment in Pain Research (Mackey, Dixon).
Medoc Pathway CHEPS system | Medoc Advanced Medical Systems | This system includes the machine to generate contact heat (Pathway), the thermode capable of rapid temperature change (CHEPS), and the Medoc software. | |
CoVAS accessory hardware with the CHEPS systems | Medoc Advanced Medical Systems | This device is a Medoc accessory that allows real-time pain rating by the participant. | |
Laptop Computer | Lenovo | This is the computer that runs the Medoc software and communicates with the Pathway machine. | |
Glove | Kimberly-Clark | Gloves are used to secure the thermode on the participant's thenar eminence. | |
Clear plastic box with a perforated dividing wall – filled with Ice and water | This box provides the cold water bath for the CPM task. | ||
Aquarium pump | Aquarium Systems Micro-Jet pump MC 450 | This pump circulates water, to maintain stable, even temperature in the cold water bath. | |
Infrared Thermometer | Exergen Temporal Scanner, model TAT 2000 | To monitor constantly the temperature of the water bath. | |
Stop Watch | Any handheld stop watch or stop watch built into a smartphone | To prompt the participant to rate pain at specific time pointds during the CPM task. |