Nový experimentální model přechodné a krátkodobé svalové bolesti u lidí na základě diatermie

Aplikace krátkovlnné diatermie Všichni výzkumní pracovníci, studenti a postdoktorandi zapojení do experimentální aplikace SWD budou řádně vyškoleni skupinou pro výzkum neionizujícího záření Národní univerzity v Entre Ríos. Aplikace SWD bude provedena krátkovlnnou termoterapeutickou jednotkou CEC M-8 (CEC Electrónica, Córdoba, Argentina). Zařízení má kapacitní aplikátory, které budou umístěny kolem ozařovaného svalu na bavlněném ručníku, aby absorbovaly pot a zamezily nežádoucím tepelným účinkům. Poté se zvolí režim vyzařování (kontinuální nebo pulzní) a spustí se aplikace SWD. Intenzita SWD bude postupně zvyšována, dokud dobrovolník nepocítí pocit tepla, a jakmile se s tímto vjemem seznámí, bude intenzita zvyšována, dokud nebude vyvolán pocit stálé, ale snesitelné bolesti. Tento pocit bude zachován po celou dobu trvání aplikace SWD, odhadem přibližně za 10 minut. V případě, že dobrovolník pociťuje nadměrné nepohodlí nebo nedostatečně snáší aplikaci SWD, zařízení se okamžitě vypne a experimentální sezení skončí.

Experimentální hodnocení modelu bolesti

• Přímé účinky modelu: maximální a průměrné hodnocení bolesti bude hodnoceno pomocí vizuální analogové škály (VAS). VAS se pohybuje od 0 do 10, kde 0 představuje žádné vnímání, 3 představuje práh bolesti (tj. minimální intenzitu ozáření, která vyvolává bolest) a 10 představuje práh tolerance (tj. intenzitu ozáření, která vyvolává nesnesitelný pocit bolesti). Zaznamenává se také doba trvání bolesti pro případ, že je nutné experiment přerušit před dokončením aplikace SWD a pro posouzení potenciálních případů, kdy bolest přetrvává aplikaci SWD. Kromě toho bude dodaný RF výkon měřen pomocí wattmetru Bird 43 RF (Bird Technologies, OH, USA).
• Tlaková stimulace: tlaková stimulace bude aplikována prostřednictvím algometru Somedic (Somedic SenseLab AB, Švédsko) přímo na vyšetřovaný sval pomocí kulaté špičky o velikosti 1 cm2. Tlak se bude postupně zvyšovat z 0 kPa až na maximum 1000 kPa rychlostí přibližně 30 kPa/s. Práh tlakové bolesti (PPT) bude definován jako síla, při které se pocit tlaku stává bolestivým. Práh tolerance tlaku (PTT) bude definován jako síla, při které se pocit tlaku stává nesnesitelným. Pokud některé z prahových hodnot není dosaženo, dokud se tlak nezvýší na 1000 kPa, bude tato hodnota považována za odpovídající prahovou hodnotu.
• Píchnutí špendlíkem a hmatová stimulace: Stimuly píchnutím špendlíkem budou aplikovány na kůži nad vyšetřovaným svalem pomocí sady stimulátorů špendlíkem, která se skládá z jehly s 0,25 mm špičkou spojenou s kalibrovanými závažími v rozsahu od 1 g do 50 g, aby se aplikujte síly přibližně mezi 8 a 500 mN. Dynamická hmatová stimulace bude aplikována pohlazením bavlněného hrotu po kůži. Citlivost bodnutí špendlíkem (PS) a dynamická taktilní citlivost (DTS) budou kvantifikovány pomocí výše popsaného VAS.
• Elektrická stimulace: elektrické stimuly budou aplikovány na kůži nad vyšetřovaným svalem pomocí koncentrické elektrody, ve které je katoda vyrobena ze 16 tupých čepů z nerezové oceli s hroty o průměru 0,2 mm a délce 1 mm a anoda je soustředná nerezová ocelový kroužek o průměru 20 mm. Elektrický stimul bude sestávat z obdélníkového pulzu o délce 1 ms, generovaného elektrickým stimulátorem s konstantním proudem Biopac STMISOLA (Biopac Systems Inc., Kalifornie, USA). Intenzita stimulace se bude zvyšovat z 1 mA v krocích po 0,5 mA, dokud není vyvolán pocit bolesti. Tato intenzita bude definována jako elektrický práh bolesti (EPT). Jakmile je stanovena EPT, bude aplikována opakovaná stimulace s ohledem na tuto intenzitu, aby se zaznamenaly somatosenzorické evokované potenciály (SEP) prostřednictvím povrchové elektroencefalografie (EEG).
• Motorické reakce: motorické reakce budou zaznamenávány z horních a dolních končetin. Pro horní končetinu jsou plánovány dvě sady experimentálních motorických úkolů a celkovým cílem je měřit změny v přesnosti provádění motorických úkolů v důsledku bolesti. První bude jednoduchý úkol, v podstatě spočívající v použití joysticku k přesunutí kurzoru na dvourozměrný pohybující se cíl zobrazený na obrazovce počítače. Konkrétní detaily implementace optimálního nastavení pro tento motorický úkol a požadovaný software poskytnou spolupracovníci z Physiology of Action Lab na Universidad de Buenos Aires. Druhý motorický úkol bude zahrnovat složitější pohyby a haptickou zpětnou vazbu, kterou poskytuje haptické zařízení Phantom Omni (SensAble Technologies, Inc., Massachusetts, USA). Haptické zařízení může poskytovat řízené úrovně silové zpětné vazby (až 3,3 N) a přesné mapování trajektorií používaných při motorické úloze ve třech rozměrech (rozlišení: 0,055 mm). Konkrétní detaily implementace optimálního nastavení pro tento motorický úkol a požadovaný software poskytnou spolupracovníci z Robotics Research Group na National University of Entre Ríos. U dolní končetiny bude motorický úkol spočívat v rovnovážném úkolu prováděném na platformě pro snímání tlaku s vysokým rozlišením, která bude schopna zaznamenat rozdíly v zatížení levé a pravé nohy a změny v centru tlaku (CoP). Platforma je nejnovějším technologickým vývojem z laboratoře elektronického prototypování a 3D tisku na Fakultě inženýrství Národní univerzity v Entre Ríos a má snímací plochu 430 x 320 mm s rozlišením 4 tlakových senzorů na cm2 a rozsah měření od 1 do 785 kPa.
• Odpovědi mozku: EEG bude zaznamenáván pomocí zesilovače Neuroscan SynAmps (Compumedics Ltd., Victoria, Austrálie) během plánování a provádění motorických úkolů, aby bylo možné vyhodnotit změny v kortikálních potenciálech souvisejících s pohybem (MRCP) ve vztahu k SWD-indukovaným bolest (Jochumsen et al. 2015). Kromě toho bude EEG v klidovém stavu zaznamenáván před, během a po aplikaci SWD, aby bylo možné posoudit potenciální změny ve funkční konektivitě (FC) (Mayhew et al. 2013). FC analýzu provedou spolupracovníci z CNAP na univerzitě v Aalborgu.

Úvahy o velikosti vzorku

Experimentální design je intervenční, pre-post studie design (Thiese 2014), ve kterém každý účastník působí jako jeho vlastní kontrola. Výpočet velikosti vzorku bude proveden s ohledem na velikost očekávaného účinku, který bude mít model na primární výsledek (PPT). Několik experimentů ukázalo, že PPT ve svalech extenzorů/flexorů zápěstí (např. extensor carpi radialis longus) je kolem 350 ± 150 kPa (průměr ± standardní odchylka), zatímco PPT pro dorziflexorové svaly kotníku (např. tibialis anterior) se pohybuje kolem 600 ± 250 kPa (Fischer 1987; Delfa de la Morena et al. 2013). Na druhou stranu neexistují žádné informace o očekávané velikosti rozdílu v PPT v důsledku aplikace SWD, takže tato hodnota bude aproximována s ohledem na referenční hodnoty rozdílů v PPT generované jinými experimentálními modely bolesti, např. jako injekce hypertonického fyziologického roztoku nebo opožděný nástup svalové bolesti. V těchto případech je PPT obvykle snížena o 10 až 30 % během účinků modelu, takže pro výpočet velikosti vzorku pro tyto experimenty bude uvažován průměrný rozdíl 20 %. Vzhledem k pravděpodobnosti chyby typu I (α) 5 %, statistické síle (1 – β) 80 % a odhadované korelaci mezi měřeními 0,8 je velikost vzorku potřebná k odhalení výše uvedeného rozdílu 16 dobrovolníků. experiment na horní končetině a 17 dobrovolníků pro experiment na dolní končetině. Aby se zohlednila neočekávaně větší variace, očekává se, že pro každý experiment bude přijato 20 subjektů.