Comparative evaluation of methods for the detection of electrodermal responses to multilevel intensity thermal noxious stimuli

Abstract

A dor é uma sensação subjetiva, apenas parcialmente relacionada com danos teciduais ou qualquer outra condição patológica. Embora pessoas conscientes e comunicativas possam fornecer uma descrição exata sobre sua localização, características e intensidade por meio de escalas e questionários, medidas fidedignas em pacientes não comunicativos são mais complicadas, e geralmente são dependentes das observações e anotações dos médicos e dos profissionais de saúde. Para fornecer informações mais precisas sobre a experiência dolorosa dessas pessoas, algoritmos baseados em imagens e medições de sensores diversos têm sido extensivamente estudados nas últimas décadas. De longe, a condutância da pele tem sido um dos sinais mais estudados devido à sua correlação direta com a atividade do sistema nervoso simpático, que normalmente é aumentada em casos de dor sustentada ou estimulação externa nociva. Embora os estudos das propriedades elétricas da pele datem do século passado, novas metodologias têm sido desenvolvidas para estimar a atividade dos nervos sudomotores a fim de fornecer uma análise mais robusta da condutância da pele. Nesse sentido, este trabalho objetivou avaliar se essas técnicas recém-desenvolvidas poderiam fornecer melhor poder discriminativo ao estudo de sensações dolorosas e intensidades de estimulação nocivas ou não. Consequentemente, uma análise de 3 x 4 fatores foi usada para avaliar como a condutância da pele é afetada utilizando três métodos distintos de análise em quatro intensidades diferentes de estimulação nociceptiva. Para este estudo foram utilizados dados de atividade eletrodérmica da pele extraídos da base de dados “Biovid Heat Pain Database”. O banco de dados consiste dados de 96 participantes saudáveis com idades entre 18 e 65 anos (40,9 ± 14,9 anos, média ± desvio padrão), distribuídos igualmente por gênero. Os participantes foram estimulados com energia térmica na parte de trás do antebraço por 20 vezes em cada uma das quatro intensidades distintas (limiar de dor do participante, limiar de tolerância da dor, e duas outras intensidades igualmente distribuídas entre os dois limiares) numa ordem aleatória. Partindo da temperatura basal (32 º C), a temperatura aumentava por cerca de dois segundos até atingir a temperatura alvo, a qual era mantida por quatro segundos, e depois diminuía para a temperatura basal o mais rápido possível. Pausas aleatórias de 8 a 12 segundos eram aplicadas entre dois estímulos consecutivos. Os sinais brutos da condutância da pele foram filtrados com filtros passa-baixa Butterworth de primeira ordem, com frequência de corte de 5 Hz, reamostrados para 64 Hz, e analisados usando o software gratuito Ledalab em ambiente MATLAB. Foram comparadas os métodos “Continuous Decomposition Analysis” (CDA), “Discrete Decomposition Analysis” (DDA) e “Trough-to-peak Analysis” (TTP). Dentro de uma janela de análise de 8 segundos de duração após cada estimulação, os métodos CDA e DDA identificaram mais respostas eletrodérmicas entre 1 e 9 segundos após estimulação nociva do que o método TTP para todas as intensidades de estimulação avaliadas. No entanto, as taxas de ocorrência de pelo menos uma resposta eletrodérmica após estimulação nociva foram semelhantes entre os três métodos e tenderam a aumentar com intensidades crescentes. Entre as características comuns ao três métodos, a soma das amplitudes teve o melhor poder discriminativo para diferenciar intensidades nocivas de estimulação, independente do método utilizado. Os resultados sugerem que todos os métodos investigados apresentaram resultados semelhante na identificação de alterações eletrodérmicas em resposta a estímulos térmicos nocivos de alta intensidade. Em condições experimentais de estimulação térmica dos nociceptores da pele, observou-se boa discriminação entre as várias intensidades de estimulação utilizando-se a característica soma das amplitudes. Concluindo, embora CDA e DDA sejam mais sensíveis do que TTP para identificar o ER.EDRs, nem o método CDA nem o método DDA forneceram maior poder discriminativo para o estudo de quatro intensidades de estimulação nocivas quando comparados ao método tradicional, TTP.