Un nuovo modello sperimentale di dolore muscolare transitorio e di breve durata negli esseri umani basato sulla diatermia

Applicazione della diatermia a onde corte Tutti i ricercatori, studenti e postdoc coinvolti nell'applicazione sperimentale di SWD saranno adeguatamente formati dal Gruppo di ricerca sulle radiazioni non ionizzanti dell'Università Nazionale di Entre Ríos. L'applicazione di SWD sarà effettuata da un'unità di termoterapia a onde corte CEC M-8 (CEC Electrónica, Córdoba, Argentina). Il dispositivo è dotato di applicatori capacitivi, che verranno posizionati intorno al muscolo da irradiare sopra un telo di cotone, in modo da assorbire il sudore ed evitare effetti di riscaldamento indesiderati. Successivamente verrà selezionata la modalità di emissione (continua o pulsata) e inizierà l'applicazione di SWD. L'intensità del SWD verrà gradualmente aumentata fino a quando il volontario percepirà una sensazione di calore e, una volta familiarizzata con questa percezione, l'intensità verrà aumentata fino a evocare una sensazione di dolore costante ma tollerabile. Questa sensazione sarà mantenuta per tutta la durata dell'applicazione SWD, stimata in circa 10 minuti. Nel caso in cui il volontario avverta un disagio eccessivo o non tolleri adeguatamente l'applicazione di SWD, il dispositivo verrà spento immediatamente e la sessione sperimentale terminerà.

Valutazione del modello sperimentale del dolore

• Effetti diretti del modello: le valutazioni del dolore massimo e medio saranno valutate attraverso una scala analogica visiva (VAS). La VAS va da 0 a 10, dove 0 rappresenta nessuna percezione, 3 rappresenta la soglia del dolore (cioè l'intensità minima di irradiazione che provoca dolore) e 10 rappresenta la soglia di tolleranza (cioè l'intensità di irradiazione che provoca una sensazione di dolore intollerabile). Verrà inoltre registrata la durata del dolore, nel caso in cui l'esperimento debba essere interrotto prima che l'applicazione di SWD sia completata e per valutare potenziali casi in cui il dolore sopravvive all'applicazione di SWD. Inoltre, la potenza RF erogata sarà misurata utilizzando un wattmetro RF Bird 43 (Bird Technologies, OH, USA).
• Stimolazione della pressione: la stimolazione della pressione verrà applicata attraverso un algometro Somedic (Somedic SenseLab AB, Svezia), direttamente sopra il muscolo in esame, utilizzando una punta rotonda di 1 cm2. La pressione verrà gradualmente aumentata da 0 kPa fino a un massimo di 1000 kPa a una velocità di circa 30 kPa/s. La soglia del dolore da pressione (PPT) sarà definita come la forza alla quale la sensazione di pressione diventa dolorosa. La soglia di tolleranza alla pressione (PTT) sarà definita come la forza alla quale la sensazione di pressione diventa intollerabile. Se una qualsiasi delle soglie non viene raggiunta fino a quando la pressione non viene aumentata a 1000 kPa, questo valore sarà considerato come la soglia corrispondente.
• Stimolazione a puntura di spillo e tattile: gli stimoli a puntura di spillo verranno applicati sulla pelle sopra il muscolo in esame utilizzando un set di stimolatori a spillo, costituiti da un ago con una punta di 0,25 mm collegato a pesi calibrati, da 1 g a 50 g, al fine di applicare forze comprese tra 8 e 500 mN circa. La stimolazione tattile dinamica verrà applicata accarezzando una punta di cotone sulla pelle. La sensibilità alla puntura di spillo (PS) e la sensibilità tattile dinamica (DTS) saranno quantificate utilizzando la VAS sopra descritta.
• Stimolazione elettrica: gli stimoli elettrici verranno applicati alla pelle sopra il muscolo in esame utilizzando un elettrodo concentrico, in cui il catodo è costituito da 16 perni smussati in acciaio inossidabile con punte di 0,2 mm di diametro e 1 mm di lunghezza, e l'anodo è un acciaio inossidabile concentrico anello in acciaio di diametro 20 mm. Lo stimolo elettrico consisterà in un impulso rettangolare della durata di 1 ms, generato da uno stimolatore elettrico a corrente costante Biopac STMISOLA (Biopac Systems Inc., California, USA). L'intensità della stimolazione verrà aumentata da 1 mA in passi di 0,5 mA fino a quando non viene evocata una sensazione di dolore. Questa intensità sarà definita come soglia elettrica del dolore (EPT). Una volta determinato l'EPT, verrà applicata una stimolazione ripetuta riferita a questa intensità per registrare i potenziali evocati somatosensoriali (SEP) attraverso l'elettroencefalografia di superficie (EEG).
• Risposte motorie: le risposte motorie saranno registrate dagli arti superiori e inferiori. Per l'arto superiore sono previste due serie di compiti motori sperimentali e l'obiettivo generale è quello di misurare i cambiamenti nella precisione nell'esecuzione dei compiti motori dovuti al dolore. Il primo sarà un compito semplice, consistente essenzialmente nell'utilizzo di un joystick per spostare un cursore su un bersaglio mobile bidimensionale visualizzato sullo schermo di un computer. I dettagli specifici dell'implementazione della configurazione ottimale per questo compito motorio e il software richiesto saranno forniti dai collaboratori del Physiology of Action Lab dell'Universidad de Buenos Aires. Il secondo compito motorio coinvolgerà movimenti più complessi e feedback tattile, fornito da un dispositivo tattile Phantom Omni (SensAble Technologies, Inc., Massachusetts, USA). Il dispositivo tattile può fornire livelli controllati di feedback di forza (fino a 3,3 N) e una mappatura precisa delle traiettorie impiegate nel compito motorio in tre dimensioni (risoluzione: 0,055 mm). I dettagli specifici dell'implementazione della configurazione ottimale per questo compito motorio e il software richiesto saranno forniti dai collaboratori del Gruppo di ricerca sulla robotica presso l'Università Nazionale di Entre Ríos. Per l'arto inferiore, il compito motorio consisterà in un compito di equilibrio eseguito su una piattaforma di rilevamento della pressione ad alta risoluzione che sarà in grado di registrare le differenze di carico del peso tra la gamba sinistra e destra e le variazioni del centro di pressione (CoP). La piattaforma è un recente sviluppo tecnologico del laboratorio di prototipazione elettronica e stampa 3D presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università Nazionale di Entre Ríos, e ha un'area di rilevamento di 430 x 320 mm, con una risoluzione di 4 sensori di pressione per cm2 e un campo di misura da 1 a 785 kPa.
• Risposte cerebrali: l'EEG sarà registrato utilizzando un amplificatore Neuroscan SynAmps (Compumedics Ltd., Victoria, Australia) durante la pianificazione e l'esecuzione di compiti motori, al fine di valutare i cambiamenti nei potenziali corticali correlati al movimento (MRCP) in relazione ai SWD indotti dolore (Jochumsen et al. 2015). Inoltre, l'EEG in stato di riposo sarà registrato prima, durante e dopo l'applicazione di SWD, al fine di valutare potenziali cambiamenti nella connettività funzionale (FC) (Mayhew et al. 2013). L'analisi FC sarà eseguita da collaboratori del CNAP dell'Università di Aalborg.

Considerazioni sulla dimensione del campione

Il disegno sperimentale è un disegno interventistico, pre-post studio (Thiese 2014), in cui ogni partecipante agisce come controllo di se stesso. Il calcolo della dimensione del campione verrà eseguito tenendo conto della dimensione dell'effetto previsto che il modello avrà sull'esito primario (PPT). Diversi esperimenti hanno dimostrato che la PPT nei muscoli estensori/flessori del polso (ad es. extensor carpi radialis longus) è di circa 350 ± 150 kPa (media ± deviazione standard), mentre il PPT per i muscoli dorsiflessori della caviglia (ad es. tibiale anteriore) è di circa 600 ± 250 kPa (Fischer 1987; Delfa de la Morena et al. 2013). D'altra parte, non ci sono informazioni esistenti sulla dimensione attesa della differenza di PPT dovuta all'applicazione di SWD, quindi questo valore sarà approssimato tenendo conto dei valori di riferimento delle differenze di PPT generate da altri modelli sperimentali di dolore, come come l'iniezione di soluzione salina ipertonica o dolore muscolare a insorgenza ritardata. In questi casi, il PPT viene solitamente ridotto tra il 10 e il 30% durante gli effetti del modello, quindi verrà considerata una differenza media del 20% per calcolare la dimensione del campione per questi esperimenti. Considerando una probabilità di commettere un errore di tipo I (α) del 5%, una potenza statistica (1 - β) dell'80% e una correlazione stimata tra le misure di 0,8, la dimensione del campione richiesta per rilevare la suddetta differenza è di 16 volontari per l'esperimento nell'arto superiore e 17 volontari per l'esperimento nell'arto inferiore. Per tenere conto di una variazione inaspettatamente maggiore, si prevede che vengano reclutati 20 soggetti per ciascun esperimento.