تركز هذه المقالة على الاستثارة التجريبية من الألم عن طريق الحرارة (الحرارية) والتحفيز الكهربائي أثناء التسجيل الفسيولوجية، والبصرية، والاستجابات بارالينجويستيك. يهدف إلى جمع بيانات متعدد الوسائط صالحة لتحليل ألم استناداً إلى كثافة، ونوعيته، والمدة.
تقييم الألم يعتمد معظمها على الطرق التي تتطلب من شخص للاتصال. ومع ذلك، للأشخاص ذوي الإعاقات الإدراكية واللفظي، الأساليب القائمة ليست كافية كما أنها تفتقر إلى موثوقية وصلاحية. لتناول هذه المشكلة، تركز البحوث التي أجريت مؤخرا على تقييم موضوعي ألم يسرتها معلمات استجابات المستمدة من علم وظائف الأعضاء، وإشارات الفيديو والصوت. لتطوير أنظمة التعرف على ألم إليه موثوق بها، بذلت جهود في إنشاء قواعد بيانات متعدد الوسائط بغية تحليل الألم والكشف عن أنماط الألم صالحة. بينما النتائج واعدة، التركيز فقط على الألم تميز أو شدة الألم مقابل أي ألم. بغية النهوض بهذا، البحوث ينبغي أن تنظر أيضا في نوعية ومدة الألم كما أنها توفر معلومات قيمة إضافية لإدارة الألم أكثر تقدما. وتقترح هذه الورقة لاستكمال قواعد البيانات والتحليل للألم فيما يتعلق بالجودة وطول، تجربة هوعبارة لاستخلاص وقياس وجمع ردود الفعل ألم صالحة. يتعرض المشاركون للمنبهات المؤلمة التي تختلف في كثافتها (منخفضة ومتوسطة وعالية)، مدة (5 s/1 دقيقة)، وطريقة (الحرارة/الكهربائية الألم) مع الصوت والفيديو (مثل تعابير الوجه، إيماءات الجسم ودرجة حرارة جلد الوجه)، والفسيولوجية إشارات (مثل رسم القلب [القلب]، الجلد مستوى الموصلية [SCL] والوجه الكهربائي [فريق الإدارة البيئية] وفريق الإدارة البيئية من شبه منحرفة م.) يجري تسجيل. وتتألف الدراسة مرحلة معايرة لتحديد نطاق الموضوع الألم الفردية (من منخفض إلى لا تطاق من الألم) ومرحلة تحفيز في الألم التي تطبق المحفزات، تبعاً لنطاق معايرة،. البيانات التي تم الحصول عليها قد تسمح صقل وتحسين وتقييم أنظمة التعرف الآلي من حيث تقييم موضوعي ألم. لمزيد من التطوير لهذه النظم والتحقيق في ردود فعل الألم بمزيد من التفصيل، طرائق الألم إضافية مثل الضغط، ينبغي إدراج الألم أو الكيميائية أو الباردة في الدراسات المستقبلية. سيتم إصدار البيانات المسجلة من هذه الدراسة “قاعدة البيانات ألم س-أي تي أي”.
الألم هو إحساس شخصية جداً وغير السارة التي يعتبر بشكل مختلف من قبل الجميع. ويستمر من ثانية إلى أشهر، وقد تختلف في نوعيتها (الخفقان، حادة، وحرق، إلخ.). إذا تعامل غير كافية، ألم يؤثر على الوظائف البدنية والنفسية للجسم ويقلل من نوعية الحياة وتتحمل مخاطر أن تصبح حالة مزمنة. في الرعاية السريرية، والتقييم الدقيق لشدة الألم والجودة ارتباطاً وثيقا بتوفير ألم نجاح الإدارة1،2. معيار الذهب أساليب لتقييم الألم، مثل جداول تمثيلية البصري (VAS)، ومقياس تصنيف رقمي (شمالي البحر الأحمر)، أو “الاستبيان الألم ماكغيل”3، تعتمد على التقارير الذاتية للمرضى، ومن ثم العمل فقط بما فيه الكفاية مع يخرجهم ولفظيا الأشخاص فوائضه. ونتيجة لذلك، كل تلك المنشأة أساليب تفتقر إلى الصلاحية والموثوقية عندما يتعلق الأمر بالمرضى التهوية5، الولدان4، هذياني، سومنولينت، مخدراً، أو الأشخاص الذين يعانون من الخرف6،7. بالإضافة إلى، أو كبديل لجداول الإبلاغ الذاتي، قد وضعت أساليب لقياس الألم من خلال المراقبة موظفون مدربون (مثلاً، “تقييم الألم المراقبة زيوريخ”8 أو “مقياس ألم دير”9) في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، حتى هذه الأدوات يعانون من قيود في موثوقيتها وصحتها، كمدربين حتى المقيمون لا تضمن تقييما موضوعيا. وعلاوة على ذلك، يجري التطبيق غالباً ما تستغرق وقتاً طويلاً جداً للموظفين السريرية عند تقييم الألم وينبغي أن يتم على أساس منتظم.
عدة فرق البحث ركزت على تطوير الآلي ألم الاعتراف بالنظم التي تسمح بقياس الألم بالوسائل الفسيولوجية، البصرية، و/أو تعيين إشارة بارالينجويستيك كنهج جديدة لتقييم ورصد الألم ولها كثافة موضوعيا. الدراسات السابقة تظهر نتائج واعدة في كشف والتفريق بين الألم10،11،12،13،17،،من1618 أو ألم تميز من العواطف الأساسية14،15 فقط على أساس واحد من الإشارة تحدد10،11،،من1213،14، 15 فضلا عن تركيبة/الانصهار16،،من1719 مجموعات. الطرائق المذكورة أعلاه تقريبا مستقلة تستجيب للمنبهات ضاغطة مثل الألم. استخدام منهم له ميزة أنها لا تحتاج إلى قدرة الشخص تقرير حقه الألم. هؤلاء الأفراد أن يستفيد كثيرا من نظام اعتراف بموضوعية ألم الذي يتضمن مثل هذه الطرائق. مجموعات البيانات التي تتكون من ردود الفعل للألم انتزع توفر معلومات ثمينة لتحليل أنماط الألم وتطوير التطبيقات العملية لكشف ورصد الألم. بين أمور أخرى، إنشاء والتر et al.20 “بيوفيد الحرارة الألم قاعدة البيانات”، قاعدة بيانات النقل المتعدد الوسائط التي هي متاحة للجمهور وتوفر البيانات من وقت قصير فعل المحفزات الحرارة مؤلمة وردود الفعل psychophysiological والبصرية المقابلة. يتضمن “قاعدة سينسيموشن” فيلانى et al.21 بيوسيجنالس وأشرطة الفيديو والمعلومات بارالينجويستيك من المتطوعين المتأثرين بألم الحرارة طورية والمحفزات العاطفية.
في حين أن قواعد البيانات هذه أيضا مناسبة لدراسة ردود فعل الألم، معظمها أنها تقوم على نموذج الألم محدد واحد. كما الألم يختلف في نوعيته (يفترض أنه اعتماداً على نموذج الألم) ومدتها، فإنه أيضا قد تختلف في الفيزيولوجية، البصرية، ويرتبط بارالينجويستيك. إلى أفضل المعارف صاحبي، توجد أي دراسات النقل المتعدد الوسائط أو قواعد البيانات التي تجمع بين اثنين أو أكثر من نماذج الألم وتختلف المحفزات الألم في شدتها ومدتها بغية الكشف عن أنماط الألم بل أيضا التمييز بين الصفات ألم.
وتقدم هذه الورقة على بروتوكول حول كيفية إجراء تجربة هوعبارة معقدة للحصول على الألم وفي نفس الوقت تسجيل الاستجابات الفسيولوجية (مثل تخطيط القلب، فريق الإدارة البيئية من شبه منحرفة موسكولوس وسوبيرسيلي كوروجاتورو زيجوماتيكوس الرئيسية، SCL) فضلا عن بيانات الصوت والفيديو (مثل تعابير الوجه، وإيماءات الجسم ودرجة حرارة جلد الوجه). المشاركين حفز مع قصيرة (طورية) وأطول أمداً الحرارة (منشط) والمحفزات الكهربائية الألم التي تختلف في شدتها. مرحلة معايرة قبل التجربة تحدد عتبات الألم لكل موضوع على حدة.
تهدف الدراسة إلى جمع بيانات متعدد الوسائط للتحقيق في الألم (أنماط) فيما يتعلق بكثافة ونوعية وطول عن طريق الأساليب الإحصائية، وآله تعلم الخوارزميات، إلخ. بالإضافة إلى ذلك، يعتزم البيانات التي تم تجميعها مسبقاً ستنشر لأغراض البحث الأكاديمي تحت اسم “قاعدة بيانات ألم ITE X (هسبيريمينتالي وأناندوسيد تيهرمل وكهربائية ه)”. قد توسيع قواعد البيانات الموجودة، مثل الألم الحرارة بيوفيد وسينسيموشن،من2021، وتسهم زيادة التنمية تحسين و/أو تقييم أنظمة التعرف الآلي الألم في مسائل الصلاحية، الموثوقية والاعتراف في الوقت الحقيقي.
يتم تنظيم بقية الورقة على النحو التالي. البروتوكول توضح كيفية إجراء الدراسة الاستثارة الألم خطوة بخطوة. ثم، تقديم نتائج تمثيلية نتائج التجربة. وأخيراً، يغطي المناقشة خطوات حاسمة، والقيود، وفوائد الدراسة متبوعاً باقتراحات للمستقبل ملحقات.
ويركز البروتوكول المقدم الاستثارة التجريبية الحرارية (الحرارة) والألم الكهربائية أثناء تسجيل الفسيولوجية، البصرية والإشارات بارالينجويستيك. ويوفر هذا النهج المبتكر، الجمع بين نموذجين الألم بكثافات مختلفة المنبهات والمحفزات مختلفة اثنين المدد (طورية ومنشط)، من منظور واسع النطاق حول أنماط psychophysiological والتعبير عن الألم. ومع ذلك، لتحقيق هذا البروتوكول عدة خطوات يلزم النظر فيها.
وبصفة عامة، إذا كان يعمل مع محفزات الألم أنها حاسمة لضمان سلامة المواضيع. وينبغي إلا تضطلع بها المجربون ذوي الخبرة جميع الألم المحفزات للتحكم بدرجة عالية.
وعلاوة على ذلك، لتسجيل وجمع بيانات موثوقة وعالية الجودة، الملحق الصحيح للأجهزة (أقطاب)، أداء مثالي لاتصال سلس بين أجهزة الكمبيوتر وأجهزة تسجيل ينصح بشدة. ينبغي القضاء على جميع مصادر تداخلات أو تخفض إلى الحد أدنى. لضمان الاتساق بين المشاركين، من المهم أن تقدم تعليمات موحدة ولا تتغير الظروف التجريبية.
ووفقا لخبرتنا، إيجاد مناسبة المشاركين الذين تفي بجميع معايير، وهم على استعداد لتلقي العديد من المحفزات مؤلمة وتستغرق وقتاً طويلاً وهو تحد كبير. وبالإضافة إلى ذلك، التعويض النقدي قد تكون مرتفعة بما يكفي اجتذاب مواضيع للدراسة. الأشخاص لا سيما بين 30 و 50 سنة من الصعب العثور عليها. قد يرجع هذا إلى أن التجربة أيضا طويلة (ca. 4 ساعات، بما في ذلك الوصول والمغادرة)، وأنهم قد خلع نصف يوم من العمل.
لأن سلامة المشاركين ذات أولوية قصوى، قد تحتاج تحريض الألم مقيدة. نظراً للمبادئ التوجيهية الأخلاقية، يجب إلا تتجاوز كثافة التحفيز مستويات معينة لمنع حروق وفقدان الوعي فيما يتعلق بتحريض الألم الحرارية والكهربائية، على التوالي. قد يؤدي قطع عامة من شدة تأثير الحد أقصى كما بعض المواضيع قد تصل إلى حدود كثافة قبل الشعور بالألم لا يطاق. في هذه الدراسة، بلغ حوالي 42 في المائة (تدرس المعايرة الحرارية الجزء 1 و 2) المشاركين في قطع الحرارية (انظر نتائج تمثيلية). على الاستجابات الفسيولوجية للمنبهات الحرارية أعلى كما أنها لم تصل إلى على التحمل الألم “الحقيقية”، قد تتصرف بشكل مختلف على النقيض من الاستجابات الفسيولوجية للأشخاص الذين بلغ منهم. إذا كان الأمر كذلك، أن الخلط بين هاتين المجموعتين يمكن أن تؤثر نتائج التصنيف من حيث الاعتراف بالألم.
هو نقطة هامة للتصدي لطرائق الألم في هذه التجربة. المشاركون تخضع فقط لمحفزات الألم الحرارية والكهربائية (يرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الغاية يمكن التحكم في بيئة تجريبية). وهكذا، إذا كانت دراسة أنماط الألم فيما يتعلق بالجودة، النتائج التي توصل إليها قد لا يترجم إلى طرائق أخرى للألم مثل الضغط والألم الحشوي أو الكيميائية.
النظر في نفسه على قابلية النتائج تنطبق على عينة الدراسة. البروتوكول مقيد أخلاقيا للبالغين الأصحاء. على سبيل المثال، فإنه لا يشمل الأطفال أو الأشخاص ضعيفي البصر يخرجهم ولفظيا. وعلاوة على ذلك، شارك فقط الشعوب الأوروبية في دراستنا. كما هنا، النتائج التحليلية قد لا تنطبق على المجموعات التي لا تعتبر في هذه التجربة.
قيود أخرى قد تتعلق بتأثير هاوثورن24: المواضيع على علم بأن يجري تصويره/لوحظ في الدراسة. وهذا قد تغير من تصرفاتها.
ومقارنة بقواعد البيانات الموجودة بالألم، ينص البروتوكول على مزايا كبيرة لتحليل أنماط استجابة الألم أنه يجمع بين نموذجين الألم ودورتين الوقت (طورية ومنشط): إلى جانب كثافة ومدة الألم، وترى أيضا أن النوعية من الألم. كما هو موضح الألم الحرارية بشكل مختلف عن الألم الكهربائية (مثل حرق مقابل شارب)، قد تختلف أيضا في ردود فعل الألم. إذا كان الأمر كذلك، ويمكن ربط هذه النتائج نمط استجابة ألم إلى المصدر الأساسي للألم. وعلاوة على ذلك، الدراسة النقل المتعدد الوسائط لتوسيع نطاق فرص التحقيق الألم: تستخدم إشارات هوعبارة 5، 2 تواجه إشارات الكاميرا (جبهة جانبية)، والهيئة 1 عرض الكاميرا إشارة، 1 كاميرا حرارية وإشارة الصوت 1، قد حلل الألم و تقييم أكثر دقة.
لإجراء تحقيق أكثر تعقيداً من أنماط استجابة الألم، ينبغي أن تتضمن ملحقات مستقبلا من هذا الأسلوب بيوسيجنالس أكثر مثل المخ (EEG)، ودرجة حرارة الجسم والتنفس. كما سيكون له فائدة كبيرة لتوظيف الضغوط التي تسيطر عليها كنموذج ألم كذلك. يجب اختبار الباحثين يهدف إلى الاعتراف التلقائي من الألم عن طريق البيانات التي تم جمعها مع هذا البروتوكول كذلك نماذج التعلم آلة واعدة مع مجموعات مراقبة سريرية.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب يود أن يشكر فريدريش فيرينا، ماريا فيلانى وساندرا جبهارت، Bärwaldt رومي وتينا داكر لمساعدتهم الثمينة في إجراء الدراسة. وباﻹضافة إلى ذلك، شكرا خاصا ليخرج الدكتورة ستيفاني روكافينا للدعم العلمي لها. هذا البحث كان جزءا من DFG/TR233/12 (http://www.dfg.de/) مشروع “النهوض ومنهجية محددات التحقق من الصحة من الآلي الألم الاعتراف بالنظام على الأساس للوجه التعبير وبسيتشوبيولوجيكال”، وتمول “البحوث الألمانية” مؤسسة.
PATHWAY Model ATS | Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel | Thermal Stimulator | |
30 mm x 30 mm ATS Thermode | Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel | Thermode | |
PATHWAY Software Arbel 6.3.7.22.1 | Medoc Ltd., Ramat Yishai, Israel | Thermal Stimulator Software | |
Digitimer DS7A Current Stimulator | Digitimer Ltd., Hertfordshire, UK | Electrical Stimulator | |
Inquisit 5 | Millisecond Software, Seattle, WA, USA | Software for triggering electrical stimuli | |
Analogue-To-Digital Converter | Wissenschaftliche Werkstatt Elektronik, University of Ulm, Ulm, Germany | custom built | |
BIOPAC MP150 System | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | Biosignal Recording Hardware | |
AcqKnowledge Software 4.1.1 | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | Biosignal Recording Software | |
NTG-2 Dual Powered Directional Condenser Microphone | RØDE Microphones, Silverwater, Australia | Audio Recording Microphone | |
Kinect v2 | Microsoft, Redmond, WA, USA | Body View Camera | |
AV Pike F-145C | Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Germany | Face Camera (frontal view) | |
AV Prosilica GT 1600C | Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda, Germany | Face Camera (side view) | |
PIR uc 180 Thermal Camera | InfraTec GmbH, Dresden, Germany | Thermal Face Camera | |
Synchronization Hardware | Werkstatt, IIKT, University of Magdeburg, Magdeburg, Germany | custom built | Hardware triggering of cameras, trigger signal is recorded by BIOPAC and Audacity |
Recording and Synchronization Software | Philipp Werner, Neuro-Information Technology, University of Magdeburg, Magdeburg, Germany | custom software | Real-time recording, offline video encoding, and offline synchronization |
Examination Couch | ClinicalCare GmbH, Bremen, Germany | ||
Ag-AgCl Electrodes EL254 / EL254S (Reusable, 4mm recording diameter) | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | Used to record EMG M. corrugator and M. zygomaticus | |
Ag-AgCl Electrodes BlueSensor P (Disposable, skin contact size: 34 mm diameter, measuring area 154 mm2) | Ambu GmbH, Bad Nauheim, Germany | Used to record ECG and EMG M. trapezius. Also used for electrical stimulation | |
Audacity 2.1.2 | Dominic Mazzoni (Audacity) | Audio Recording Software | |
Cold Gel Pack | C+V Pharma Depot GmbH, Versmold, Germany | ||
Panthenol 50mg/g | ratiopharm GmbH, Ulm, Germany | Ointment | |
Alumnium Profiles | item Industrietechnik GmbH, Solingen, Germany | Used to install all cameras and microphone | |
Electrode Gel GEL1 | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | ||
ELPREP Skin Preparation Gel | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA |