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.
在国际疼痛研究学会(IASP)疼痛定义为“一种不愉快的感觉和情绪体验。”慢性疼痛是指疼痛持续超过6个月。慢性疼痛是在美国一个显著的问题,影响在$ 635十亿每年成本向上100多万美国成年人。 1由于疼痛的主观性质,很难让研究者和临床医生客观地衡量一个人的痛苦经历(S),因此使得它具有挑战性的评估和治疗疼痛。出于这个原因,我们开发的标准化测试,以尽可能客观地量化疼痛是很重要的。一个这样的测试是QST,其中标准化感官刺激施用到由被检者定级。 2有静态和动态QST。前者通常评估到感觉阈值或单个刺激的等级,而后者评估了响应于一些刺激。 3日前,动态QST已经获得了,因为它提供了机会来探测传入伤害性信号的中央处理越来越多的关注。 4,5,6
动态QST的两个关键组成部分是时间总和(TS)和空调疼痛调制(CPM)。时间总和指疼痛从重复的,伤害性刺激增加的感知。 TS是卷起,在脊髓神经元继发增加显示烧制由于重复的C-光纤输入的现象行为相关。 7,8一般来说,TS可以通过使用各种伤害性刺激,如热,电,和触觉方法( 即压力或针眼)诱导的,条件是重复刺激的频率大于0.3Hz更大,C的固有频率-纤维秒。 9,10许多研究人员使用重复的热脉冲生成生产和规范有毒热刺激,因为容易的TS。 11
CPM是指现象“痛抑制痛”,其中第二次伤害性刺激的存在降低了从最初的有害刺激的疼痛感觉。 12初始有害刺激,这是之前和之后(或期间),第二刺激的应用测量,被称为测试刺激。测试激励可以是热,电或触觉。这里热刺激经常被用来作为测试刺激,因为其在调整和标准化的缓解。 13第二刺激,称为条件刺激,通常由施加到远侧末端冷或热水浴中。 13 CPM是行为的归属关系Ø˚F弥漫有毒抑制控制(DNIC),一种生理现象,其中输入来自从异位场由C-纤维介导的所有传入刺激的脑干弥漫抑制外周C纤维的结果。 12,14
虽然TS和CPM都有反映状态和中枢性疼痛处理变化的潜力,局限性同时存在。 4,5。例如,因为在个人热灵敏度大可变性,通用刺激的应用可以导致测试的个体的高达50%的缺乏的TS。 11,15同样,热测试刺激往往造成了很可能导致CPM测试不可能的,由于地板或天花板效应广泛不同的疼痛评级。 16因此,捕捉TS和CPM广义上的协议,广告甫一热刺激是需要个人。为TS,我们调整加热脉冲的温度,以便他们可以生成在疼痛评分与每个相继脉冲充分提高;而对于CPM,我们在调整热测试刺激中度疼痛(6出10),为每个单独的使有足够的疼痛分级仍可能调理刺激后应用存在。
对于所有的精神物理学检查,在适当的评级疼痛刺激的参与者的培训是这些行为测试的准确性和再现性是至关重要的。 17当多个刺激被以较快的速度呈现,并且在CPM的情况下,当两个不同的刺激被同时施加到参加者。这是TS特别相关。此外,从热脉冲的TS,它培养参与者进行评分C-纤维介导的第二疼痛(慢,燃烧,通常是普热后亮起大约1秒钟就显得尤为重要LSE),而不是最初的阵痛(由A-δ纤维介导,并与热脉冲立即来吧)。 18,19这是较少在CPM一个问题,因为刺激有(> 30秒)更长和C-纤维介导的感觉会支配在这些情况下有毒感知。 19,20在下面的协议,我们将在参与者的细节适当的培训。
该议定书中的关键步骤
该TS协议包括按时间顺序的关键步骤如下:多步训练(使用视觉模拟评分评价疼痛,从一个单一的加热脉冲的第二疼痛评级,并从快速加热脉冲串等级第二疼痛);脉冲温度优化;在2-3试验,优化温度取得TS。与大多数心理的措施,参加培训万分危急确保痛苦的评级是在各试验一致,并尽可能准确。优化步骤是同样重要的,其中两个基线和峰值脉冲的温度被调节,使得第一加热脉冲的评级是小于5/10,和所述近似TS为7 3之间。
CPM的关键步骤包括视觉模拟评分疼痛分级培训,获得热火-6慢热坡道,确认热-6和精细阈值,如果necess元,应用冷水浴对侧肢体远端,并在冷水浴的最后30秒重新应用证实热6。到TS协议类似,两者的训练和热刺激的个性化(热-6)是在CPM协议的关键。另外,从经验以及从文献,在冷浴的最后30秒的重复热-6刺激是关键的,并产生比较冷浴后施加热刺激的CPM更大幅值。 26然而,鉴于有些个人不能在10摄氏度容忍冷加压的全部2分钟,这可能是合理考虑条件刺激完成后立即施加测试刺激在所有个人数据收集标准化。
修改和故障排除
与TS协议的最常见的问题是,得到的TS无力,这可能是由于3主要原因。第一,也是最常见的是,疼痛评级从第一热脉冲可以是如此强大,它淹没在与随后的脉冲(TS)的疼痛的任何增加的感知。尽量减少此问题的最佳方法是优化TS的大小之前遵循协议,并依次减少基线和峰刺激温度,直到第一脉冲的疼痛评级是小于5(满分10分)。第二个原因,相对于第一个,是当与会者在即使在最高温度设定在10个脉冲的结束任何感知没有痛苦。在这种情况下,可以考虑由1或2℃提高基线脉冲温度。有时,一个人可能只是有一个很难识别和评价第二疼痛,可能是由于外周和中枢的因素。未经第二疼痛可靠感知,这是非常难以捕捉的TS。在这种情况下,我们发现温度的最好的一套,一个individual可容忍和记录TS为零。
一个成功的CPM协议中最常见的障碍是热6的不稳定性和无法容忍2分钟冷浴(10℃)。使用精细阈值在当前的协议,通过调整,以解决第一个问题的热刺激温度逐步直至疼痛评分为5和7对于第二个问题之间,注意,文献表明的抑制作用从条件刺激是饱和。 27因此,即使一个人不能他或她的脚保持冷浴2分钟,应该与此强烈痛苦的冷的刺激会出现足够的CPM效果。修改协议来记录在冷水浴浸没脚的持续时间和该参与者后立即将热刺激他或她的脚从冷水浴撤出。 CPM随后的疼痛分级热刺激的疼痛评级HEA之前减去计算ŧ刺激冷水浴后立即应用(未过程中,当一般的协议表示)。
技术的局限性
这种方法也不是没有局限性。第一,尽管我们最大的努力,我们不能(分别为1遗漏参与者TS和1 CPM,)征求TS和CPM的每一个人。此,部分地,可能是由于大之间的个体差异在这些参数。 5,15,16,28,29然而,成功率为94%,这比从文献中引用的50-60%的成功率更好。 22,28二,研究者应该用这种方法,因为我们使用不同的热脉冲温度每INDI产生TS产生的TS不同个人之间演绎时要谨慎维杜阿尔。因此,横截面样品中比较的TS时,应考虑这两个在TS的幅度和在用于产生它的温度的差异。个性化的TS的方法是最适合于纵向研究,其中,重点是在同一个体加班的变化。因为同样的条件刺激用于所有个体和只在个体热6的疼痛知觉的变化被记录,而不是热-6-疼痛原始分数相同关注并不适用于个性化的CPM。尽管此方法允许TS和CPM的广泛采集,它相比于使用通用参数的方法需要更多的时间。最后,该技术需要一个有经验的操作者和高级热试验机,这两者都是不立即适应繁忙临床设置实用。我们鼓励今后的努力简化的方法。
关于到现有的技术意义。/另类方法
我们的个体化TS和CPM参数的方法旨在消除地板和天花板效应影响,由于周边散热灵敏度变化。该方法介绍了我们组的两个更广泛的捕捉和时间效率的目标公布以前的方法改善。 11,30个体化的TS和CPM的优点是捕获上升的状态和下降疼痛处理在一个宽范围的个人,由此允许使用这些参数作为合理的测量结果为纵向研究的能力。
掌握技术后,未来的应用方向或
今后的研究应着重补充修改,以节省时间,在人口众多的TS和CPM数据采集表征个体这些参数谁是无痛苦VS那些历代志的范围集成电路的疼痛,以及在TS和CPM响应于除了卷起装置和DNIC特定的生理过程的多样性的相关性。
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. |