Un participante coloca su mano en un cubo de hielo mientras Yingzi Lin monitorea su respuesta al dolor.Crédito: Robbie Wallow/Universidad del Noreste.
El estudiante de posgrado me apretó el brazo con tanta fuerza como si me hubiera dado un firme apretón de manos. Esta presión puede no parecer mucha, pero cuando se concentra en un parche de piel del tamaño de una moneda pequeña, el dolor comienza a sentirse gradualmente.
A medida que el malestar se convierte en dolor, un sensor montado en mi pecho detecta cambios en la frecuencia cardíaca, el patrón de respiración, la conductividad de la piel y otras respuestas físicas. Estas señales fisiológicas se procesan mediante algoritmos avanzados para generar una puntuación de dolor. La aplicación del teléfono inteligente muestra mi nivel de dolor como 4.
Si me pidieran que calificara mi dolor en una escala del uno al diez, no sabría cómo transmitir mis impresiones con precisión. Sin embargo, este tipo de autoinforme altamente subjetivo, muy variable e inexacto es exactamente en lo que confían la mayoría de los médicos.
Expectativas de la naturaleza: dolor
Estos puntajes se ven afectados por varios factores, incluido el historial médico, el género, la cultura y el estado emocional de una persona; Todos ellos pueden afectar la forma en que un individuo responde al dolor y pueden enmascarar o amplificar la respuesta fisiológica. Esto puede provocar un diagnóstico erróneo o un tratamiento inadecuado, porque la gravedad o la naturaleza del dolor que experimenta no se reflejan con precisión.
Además, muchas personas (incluidos niños, personas no verbales y personas con lesiones graves que se someten a anestesia) no pueden expresar sus síntomas de forma eficaz. Esto aumenta la complejidad del manejo y tratamiento del dolor y dificulta el suministro de analgesia adecuada.
Para superar estos desafíos, muchos investigadores ahora apuntan a lograr un nivel de objetividad en el diagnóstico del dolor, a través de dispositivos diseñados para eliminar variables sociales e individuales que contribuyen a la inexactitud actual. “La gente ha estado interesada –desesperadamente, en realidad– en una medida objetiva del dolor en humanos durante mucho tiempo”, dice Jeffrey Mogel, investigador del dolor de la Universidad McGill en Montreal, Canadá. “Es una gran prioridad”.
Si existieran lecturas biológicas confiables, los ensayos clínicos que evaluaran nuevos medicamentos o dispositivos podrían monitorear el dolor de los participantes de manera continua, eliminando el ruido y los sesgos subjetivos inherentes a los resultados de las exploraciones. En la práctica médica habitual, mejorar el diagnóstico puede conducir a planes de tratamiento libres de prejuicios o incredulidad sobre si alguien está fingiendo o infravalorando sus síntomas. Hasta la fecha, no existe una forma específica de medir el dolor y las técnicas de diagnóstico consideradas varían. Algunos se basan en imágenes cerebrales. Otros incluyen mediciones de señales físicas, como la dilatación de la pupila, las expresiones faciales o los niveles de ciertos biomarcadores en la sangre.
En el laboratorio que visité en la Universidad Northeastern en Boston, Massachusetts, la ingeniera mecánica Yingzhi Lin y sus colegas recopilan una amplia gama de parámetros fisiológicos. Además de la información proporcionada por el sensor que llevaba puesto, combinan el seguimiento ocular y mediciones de la actividad eléctrica cerebral para determinar una señal fiable de dolor. La tarea es extraer patrones significativos de esta mezcla de artefactos biológicos, cada uno de los cuales, a su manera, indica la experiencia del dolor. “Es una enorme cantidad de datos”, dice Lin. “Es un problema difícil”.
Lo que lo hace más difícil es que el dolor tiene sus raíces en la percepción individual. Por lo tanto, la comprensión más precisa del dolor sólo puede provenir de quienes lo experimentan, siempre que puedan expresar sus sentimientos.
El monitor de cabecera PMD-200 es el único dispositivo aprobado por la FDA para medir el dolor.Crédito: Midasense
Por tanto, este campo ha caído en un dilema: buscar la objetividad al describir una experiencia esencialmente subjetiva. Sin embargo, esto no hace que la búsqueda de biomarcadores del dolor sea inútil. Como señala Carl Saab, neurocientífico del Instituto de Investigación Lerner de la Clínica Cleveland en Ohio, una medición confiable podría ayudar a los médicos a evaluar, clasificar y rastrear mejor el dolor, y al mismo tiempo tener en cuenta narrativas subjetivas sobre la intensidad y gravedad de la persona que lo sufre. dolor.
“No podemos ignorar el informe del paciente. Él dice: 'Tenemos que aumentarlo'”. No es una cosa o la otra. “Serán ambas cosas”.
El año pasado se introdujo el primer dispositivo en el mercado sanitario de EE. UU., diseñado para proporcionar una evaluación cuantitativa del dolor basada únicamente en las respuestas fisiológicas del cuerpo a las señales de dolor, conocidas como nocicepción. El dispositivo, de Medasense Biometrics en Ramat Gan, Israel, cuenta con una sonda en el dedo que recopila información sobre la frecuencia cardíaca, la humedad de la piel, el movimiento y la temperatura de una persona, y produce una puntuación de 0 a 100.
La plataforma tiene licencia en los Estados Unidos únicamente para su uso durante cirugías en personas que están bajo anestesia y no pueden comunicar sus niveles de dolor. Al permitir a los médicos ajustar las dosis de analgésicos de acuerdo con el dolor de cada individuo, su objetivo es mejorar el manejo del dolor y mitigar los riesgos asociados con las prescripciones innecesarias de opioides.
dolor que suena
Durante la cirugía, esta tecnología puede reducir el uso de analgésicos opioides; También puede reducir los niveles de dolor cuando las personas se recuperan de operaciones importantes. Los investigadores ahora están explorando si la sonda en el dedo podría ayudar a controlar el dolor en otros pacientes, por ejemplo en la unidad de cuidados intensivos, o en personas con síndrome de dolor regional complejo. “No se trata sólo del quirófano”, afirma Galit Zuckerman Stark, fundadora y directora ejecutiva de Medasense, y señala que su equipo ahora está trabajando para mejorar los algoritmos de la herramienta para capturar con mayor precisión los tipos de dolor que experimentan las personas plenamente conscientes.
Mientras tanto, otros están recurriendo a técnicas de imágenes cerebrales. Utilizando imágenes de resonancia magnética funcional, por ejemplo, varios grupos han identificado patrones de actividad cerebral que reflejan diferentes tipos de dolor, incluidos los aspectos sensoriales, emocionales y cognitivos de la experiencia. Algunos investigadores han logrado resultados similares con registros electrofisiológicos.
Estos esfuerzos han producido algunas de las firmas relacionadas con el dolor más precisas hasta la fecha, proporcionando información sobre las vías neuronales asociadas con el dolor y destacando objetivos para intervenciones terapéuticas. “Esto sienta las bases para identificar posibles objetivos de tratamiento”, afirma Tor Weger, neurocientífico del Dartmouth College en Hanover, New Hampshire.
Pero el costo y la complejidad de las técnicas de registro cerebral hacen que estos métodos no sean adecuados para uso clínico. “Tiene que ser práctico y portátil”, dice Saab, y ahí es donde entran en juego las herramientas de diagnóstico y los dispositivos portátiles más simples.
El dispositivo AlgometRx puede crear un perfil de dolor escaneando los ojos de una persona.Crédito: AlgometRx, Inc.
Julia Finkel es anestesióloga pediátrica en el Hospital Nacional Infantil de Washington, D.C., y estudia las respuestas de los estudiantes al dolor. En su laboratorio, y a través de una empresa que fundó llamada AlgometRx, también en Washington, D.C., Finkel ha desarrollado un dispositivo portátil que escanea el ojo de una persona y mide la dilatación de la pupila en respuesta a suaves estímulos eléctricos aplicados a un dedo de la mano o del pie. El sistema utiliza tres frecuencias eléctricas, cada una de las cuales activa un tipo diferente de fibra nerviosa sensorial que transmite señales al cerebro, lo que provoca la dilatación de la pupila. Según Finkel, la naturaleza exacta de este reflejo depende de la intensidad y el tipo de dolor que el individuo experimenta en el momento de la estimulación, y su dispositivo puede distinguir entre esas diferencias y crear un perfil de dolor en consecuencia. Finkel y sus colegas han validado la plataforma en personas con dolor inflamatorio causado por afecciones como el lupus autoinmune, así como dolor neuropático derivado del tratamiento con medicamentos de quimioterapia.
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La tecnología AlgometRx proporciona una instantánea del dolor de una persona en un momento determinado. Esto es bueno en algunos casos, como en una evaluación realizada por un médico, pero no puede rastrear las fluctuaciones en los niveles de dolor durante períodos prolongados.
En un esfuerzo por proporcionar un seguimiento continuo del dolor, CereVu Medical, una startup de San Francisco, California, ha desarrollado un pequeño parche portátil que se adhiere a la frente y mide la actividad de las células nerviosas en tiempo real mediante el seguimiento de las diferencias en el flujo sanguíneo en el área de la cabeza. superficie del cerebro. Algoritmos especiales traducen estos cambios en un índice objetivo de dolor que los científicos de CereVu han demostrado que se correlaciona con las puntuaciones subjetivas de dolor informadas por personas que reciben inyecciones epidurales de esteroides para tratar el dolor crónico (METRO. Orzábal et al. Int. Caramba. el medio ambiente. Exactitud. salud publica 1917041; 2022). Un ensayo más amplio de 130 mujeres con dolor de parto durante el parto también sugirió que el dispositivo funcionó bien, coincidiendo con la descripción de su dolor por parte de las mujeres aproximadamente el 80% de las veces, según datos no publicados.
Los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. también se han sumado a la búsqueda de métricas del dolor y tecnologías portátiles. A través de una iniciativa llamada Ayudar a acabar con la adicción a largo plazo (HEAL), la agencia ha gastado casi 50 millones de dólares en proyectos destinados a descubrir y validar biomarcadores asociados con diversas afecciones dolorosas, incluido el dolor musculoesquelético y el dolor asociado con el trastorno genético AD. Células falciformes. Dolor de cabeza postraumático, pancreatitis, dolor ocular y dolor causado por la quimioterapia.
“Actualmente, no existen biomarcadores probados para el dolor”, dice Ramachandran Arudchandran, quien dirige el esfuerzo de biomarcadores HEAL en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares en Bethesda, Maryland. “Sin embargo, investigaciones recientes han identificado algunos biomarcadores prometedores que brindan nuevos conocimientos sobre cómo funciona el dolor”, y varias medidas candidatas identificadas a través de HEAL están avanzando a través de la validación analítica y clínica.
Lin perfeccionó su plataforma llamada Sistema de sensor de evaluación multimodal continua del dolor (COMPASS) utilizando datos de personas con dolor lumbar crónico para validar los algoritmos de aprendizaje automático de su grupo. Estas herramientas de IA han demostrado ser expertas en reunir diversos conjuntos de datos para extraer información valiosa que coincida estrechamente con las evaluaciones del dolor de las personas, más allá de las capacidades de cualquier método único.
Más predicciones de la naturaleza
En un estudio sobre el dolor inducido por el frío, por ejemplo, los investigadores descubrieron que la inferencia algorítmica extraída de nueve medidas superaba a otros métodos (incluido un subconjunto limitado de biomarcadores y un modelo derivado únicamente de expresiones faciales y señales de actividad cerebral) cuando se evaluaba con puntuaciones de dolor. Autoinformado (Camino Lin et al. antes. neurología. 16831627; 2022).
Sin embargo, realizar una batería de pruebas fisiológicas de este tipo fuera del laboratorio no resulta práctico. Por lo tanto, Lin trabajó para simplificar el sistema y centrarse en las modalidades clave que reflejan con mayor precisión los niveles de dolor. Su objetivo es identificar tres o cuatro indicadores críticos. Ella dice que esta mejora es necesaria para garantizar la aplicación práctica de la herramienta en entornos sanitarios.
Cuando intenté la tarea de exposición al frío en su laboratorio, solo tenía un sensor en mi cuerpo que alimentaba datos a la brújula. No se registraron el seguimiento facial, las mediciones del diámetro de la pupila ni el seguimiento de la actividad cerebral.
La plataforma resultó defectuosa. Cuando mi mano se sumergió en un balde de agua helada, las puntuaciones objetivas de dolor que se muestran en la aplicación generalmente aumentaron. Sin embargo, las lecturas fueron inconsistentes y ella fluctuó a medida que sentía una sensación de dolor cada vez mayor.
“Bueno, en realidad no funciona”, dice Lin, admitiendo que todavía queda mucho trabajo por mejorar. “Creo que probablemente deberíamos parar.” Cuando saco mi mano del frío intenso, el dolor desaparece rápidamente; no necesito una medida objetiva que me diga cuándo desaparecerá el dolor después de unos momentos.