En ny eksperimentel model for forbigående og kortvarig muskelsmerte hos mennesker baseret på diatermi

Anvendelse af kortbølgediatermi Alle forskere, studerende og postdocs involveret i eksperimentel anvendelse af SWD vil blive ordentligt trænet af Non-Ionizing Radiation Research Group ved National University of Entre Ríos. Anvendelsen af ​​SWD vil blive udført af en CEC M-8 kortbølge termoterapi enhed (CEC Electrónica, Córdoba, Argentina). Enheden har kapacitive applikatorer, der vil være placeret rundt om den muskel, der skal bestråles, oven på et bomuldshåndklæde, for at absorbere sved og undgå uønskede varmeeffekter. Derefter vælges emissionstilstanden (kontinuerlig eller pulserende), og anvendelsen af ​​SWD starter. Intensiteten af ​​SWD vil gradvist øges, indtil den frivillige oplever en varm fornemmelse, og når den først er blevet bekendt med denne opfattelse, vil intensiteten blive øget, indtil en følelse af konstant, men acceptabel smerte fremkaldes. Denne fornemmelse vil blive opretholdt under hele varigheden af ​​SWD-applikationen, estimeret efter ca. 10 minutter. I tilfælde af at den frivillige føler overdrevent ubehag eller ikke tolererer påføringen af ​​SWD tilstrækkeligt, vil enheden blive slukket med det samme, og den eksperimentelle session afsluttes.

Eksperimentel smertemodelvurdering

• Model direkte effekter: maksimale og gennemsnitlige smertevurderinger vil blive vurderet gennem en Visual Analog Scale (VAS). VAS spænder fra 0 til 10, hvor 0 repræsenterer ingen perception, 3 repræsenterer smertetærsklen (dvs. den minimale bestrålingsintensitet, der fremkalder smerte) og 10 repræsenterer tolerancetærsklen (dvs. den bestrålingsintensitet, der fremkalder en utålelig smertefornemmelse). Varigheden af ​​smerte vil også blive registreret, i tilfælde af at forsøget skal afbrydes, før SWD-påføring er afsluttet, og for at vurdere potentielle tilfælde, hvor smerte varer længere end SWD-applikation. Ydermere vil den leverede RF-effekt blive målt ved hjælp af et Bird 43 RF wattmeter (Bird Technologies, OH, USA).
• Trykstimulering: Trykstimulering vil blive påført gennem et Somedic-algometer (Somedic SenseLab AB, Sverige), direkte over den muskel, der undersøges, ved hjælp af en 1 cm2 rund spids. Trykket øges gradvist fra 0 kPa til maksimalt 1000 kPa med en hastighed på ca. 30 kPa/s. Tryksmertetærskel (PPT) vil blive defineret som den kraft, ved hvilken trykfornemmelsen bliver smertefuld. Tryktolerancetærskel (PTT) vil blive defineret som den kraft, ved hvilken trykfornemmelse bliver utålelig. Hvis nogen af ​​tærsklen ikke nås, før trykket er øget til 1000 kPa, vil denne værdi blive betragtet som den tilsvarende tærskel.
• Nålestik og taktil stimulering: Nålestiksstimuli vil blive påført huden over den muskel, der undersøges ved hjælp af et sæt nålestiksstimulatorer, bestående af en nål med en 0,25 mm spids knyttet til kalibrerede vægte, der spænder fra 1 g til 50 g, for at påfør kræfter mellem ca. 8 og 500 mN. Dynamisk taktil stimulering vil blive påført ved at stryge en bomuldsspids over huden. Pinprick sensitivitet (PS) og dynamisk taktil sensitivitet (DTS) vil blive kvantificeret ved hjælp af VAS beskrevet ovenfor.
• Elektrisk stimulering: elektrisk stimuli vil blive påført huden over den muskel, der undersøges ved hjælp af en koncentrisk elektrode, hvor katoden er lavet af 16 stumpe stifter af rustfrit stål med 0,2 mm diameter spidser og 1 mm længde, og anoden er en koncentrisk rustfri stålring på 20 mm diameter. Den elektriske stimulus vil bestå af en rektangulær impuls af 1 ms varighed, genereret af en Biopac STMISOLA konstantstrøm elektrisk stimulator (Biopac Systems Inc., Californien, USA). Stimuleringsintensiteten øges fra 1 mA i trin på 0,5 mA, indtil en smertefornemmelse fremkaldes. Denne intensitet vil blive defineret som den elektriske smertetærskel (EPT). Når først EPT er bestemt, vil gentagen stimulering blive anvendt med reference til denne intensitet for at registrere somatosensoriske fremkaldte potentialer (SEP'er) gennem overfladeelektroencefalografi (EEG).
• Motoriske reaktioner: Motoriske reaktioner vil blive registreret fra øvre og nedre lemmer. For overekstremiteterne er der planlagt to sæt eksperimentelle motoriske opgaver, og det overordnede formål er at måle ændringer i præcision i udførelsen af ​​de motoriske opgaver på grund af smerter. Den første vil være en simpel opgave, der grundlæggende består af brugen af ​​et joystick til at flytte en markør til et todimensionalt bevægeligt mål, der vises på en computerskærm. Specifikke detaljer om implementeringen af ​​den optimale opsætning til denne motoriske opgave og den nødvendige software vil blive leveret af samarbejdspartnere fra Physiology of Action Lab på Universidad de Buenos Aires. Den anden motoriske opgave vil involvere mere komplekse bevægelser og haptisk feedback, leveret af en Phantom Omni haptisk enhed (SensAble Technologies, Inc., Massachusetts, USA). Den haptiske enhed kan give kontrollerede niveauer af kraftfeedback (op til 3,3 N) og en præcis kortlægning af de baner, der anvendes i den motoriske opgave i tre dimensioner (opløsning: 0,055 mm). Specifikke detaljer om implementeringen af ​​den optimale opsætning til denne motoriske opgave og den nødvendige software vil blive leveret af samarbejdspartnere fra Robotics Research Group ved National University of Entre Ríos. For underekstremiteterne vil den motoriske opgave bestå af en balanceopgave udført over højopløsnings trykfølende platform, der vil være i stand til at registrere forskelle i vægtbelastning mellem venstre og højre ben og variationer i trykcentret (CoP). Platformen er en nylig teknologisk udvikling fra Electronic Prototyping and 3D Printing Lab ved Det Tekniske Fakultet ved National University of Entre Ríos, og den har et føleområde på 430 x 320 mm med en opløsning på 4 tryksensorer pr. cm2 og en måleområde fra 1 til 785 kPa.
• Hjerneresponser: EEG vil blive optaget ved hjælp af en Neuroscan SynAmps forstærker (Compumedics Ltd., Victoria, Australien) under planlægning og udførelse af motoriske opgaver, for at evaluere ændringer i bevægelsesrelaterede kortikale potentialer (MRCP) i forhold til SWD-induceret smerte (Jochumsen et al. 2015). Derudover vil hviletilstands-EEG blive registreret før, under og efter SWD-påføring for at vurdere potentielle ændringer i funktionel forbindelse (FC) (Mayhew et al. 2013). FC-analyse vil blive udført af samarbejdspartnere fra CNAP ved Aalborg Universitet.

Overvejelser om prøvestørrelse

Det eksperimentelle design er et interventionelt, pre-post studie design (Thiese 2014), hvor hver deltager fungerer som sin egen kontrol. Prøvestørrelsesberegning vil blive udført under hensyntagen til den forventede effektstørrelse, som modellen vil have på det primære resultat (PPT). Adskillige eksperimenter har vist, at PPT i håndleddets ekstensor/fleksormuskler (f.eks. extensor carpi radialis longus) er omkring 350 ± 150 kPa (gennemsnit ± standardafvigelse), hvorimod PPT for ankel dorsiflexor muskler (f.eks. tibialis anterior) er omkring 600 ± 250 kPa (Fischer 1987; Delfa de la Morena et al. 2013). På den anden side er der ingen eksisterende information om den forventede størrelse af forskellen i PPT på grund af anvendelsen af ​​SWD, så denne værdi vil blive tilnærmet under hensyntagen til referenceværdier for forskelle i PPT genereret af andre eksperimentelle smertemodeller, som f.eks. som injektion af hypertonisk saltvandsopløsning eller forsinket muskelømhed. I disse tilfælde reduceres PPT normalt mellem 10 og 30% under virkningerne af modellen, så en gennemsnitlig forskel på 20% vil blive overvejet for at beregne stikprøvestørrelsen for disse eksperimenter. I betragtning af en sandsynlighed for at lave en type I fejl (α) på 5 %, en statistisk styrke (1 - β) på 80 % og en estimeret korrelation mellem målene på 0,8, er stikprøvestørrelsen, der kræves for at opdage den førnævnte forskel, 16 frivillige for forsøget i den øvre ekstremitet og 17 frivillige til forsøget i underekstremiteten. For at tage højde for en uventet større variation forventes 20 forsøgspersoner at blive rekrutteret til hvert forsøg.