2023-11-22 14:56:55 上海玉研科学仪器有限公司
Up-Down Reader
疼痛科研神器,全面优化疼痛阈值计算
Von Frey 纤维丝主要用于检测受影响真皮区域的刺激诱发敏感性水平,可诊断包括神经压迫综合征、周围神经病变、热损伤、术后神经修复等一系列疾病。科研上可用于啮齿动物四肢机械痛觉阈值的评估。上海玉研科学仪器有限公司与多家国际著名的纤维丝品牌保持长期的合作,如North coast和DanMic等,为众多机械痛阈研究提供科研助力。
1983年Dixon使用Von Frey纤维丝提出了up–down method,1994年Chaplan SR等为了检测啮齿动物50%缩足阈值将此方法做了进一步的修改,目前引用up–down method文献已达上万篇,是机械痛阈测量的金标准。且在测量缩足阈值的出版文献中,大约60%使用了up–down method或其修正版本。
在此简单列举up–down method版本之一:
(1)将啮齿类动物放置于底部为网格的特制有机玻璃隔箱内适应20min左右,使动物较好的适应当前环境,四肢活动不频繁为止;
(2)取一系列 Von Frey 纤维丝(如 0.4、0.6、1.4、2.0、4.0、6.0、8.0、 15.0g,共 8 根),从 2.0g 力度开始按照up–down method法对动物脚掌中部皮肤进行刺激,纤维丝弯曲至“C”或“S”型并维持6-8s,观察动物是否缩足并记录;
(3)动物无反应记为阴性反应“O”,有反应(缩足或舔足)记为阳性反应“X”。阴性反应时,给予大一级力度的纤维丝刺激,阳性反应时则改用小一级的纤维丝刺激,两根纤维丝刺激之间间隔数秒,反复类推;动物出现“OX”或“XO” 的骑跨时,再连续往后测量四次,得到一串以“O”或“X”组合的序列,将该序列与最后一根测试丝规格输入公式计算出动物机械疼痛阈值;
(4)动物50%缩足阈值(g)=(10[Xf+kδ])/10000,其中 Xf 为最后一根测试丝编号,δ为所取各根纤维丝取对数后的均差,在此约等于 0.224,k为根据测量获得的“X”、“O”序列查表后获得的系数值;
(5)若从 2.0g 开始,动物连续四次出现阳性反应(即到 0.4g 动物仍出现缩足或舔足反应)或连续五次出现阴性反应(即到 15.0g 动物仍不出现缩足或舔足反应),即可直接使用 0.4g或15.0g作为动物50%缩足反应阈值;若一开始已出现骑跨反应,但测试到最小或最大纤维丝时不足 4 次(如 XXXOXX),则继续使用最小或最大纤维丝按照“Up & Down”测量记录,以排除假阳性或假阴性可能;
虽然Up–Down Method均是在目标力水平的5%标准差范围内单独校准,非常准确。但从原始数据中计算出50%缩足阈值是复杂的,需要一个相对耗时的分析步骤,且极易出现计算错误,因此急需一种快捷准确的解决方案来加速纤维丝痛觉研究方面的进展。
UDReader总览概括图
为了简化数据采集后阈值计算得复杂程度,上海玉研仪器推荐一款免费开源的计算程序:Up-Down Reader(UDReader)。该软件基于Python2.72开发,并获得了麻省理工学院的发布许可证;支持MacOS和Windows两种系统。该程序能够评估三个物种(小鼠、大鼠或人类)的50%von Frey阈值,具体取决于所使用的评分模板(小鼠模板:0.04到4g;大鼠模板:0.6到15g)。
该软件从扫描的PDF文档中定位和识别手写的von Frey评估(打印后的评分模板):“XO”序列,并获得相应序列的系数值k,最终将这些测量值转换为50%的疼痛阈值,消除了参考表的对照和Microsoft Excel公式的需要,简单而直接的方法旨在提高研究效率,同时提升了数据收集的效率和准确性。软件获取方式:关注玉研仪器公众号,并回复:Up-Down Reader,获取软件下载链接及中文说明书。
UDReader软件的评价
程序开发者为了测试UDReader的准确性与效率,使用了相同的SNI小鼠左后爪的测试数据表,使用了传统的人工查表计算和应用UDReader程序两种方法,其中UDReader程序使用的硬件主要有HP Laserjet Pro MFP M525打印机/扫描仪和2.6 GHz Intel Core i5 MacOS 10.13.1 苹果电脑。随后对两种测试结果进行了准确性和效率的比较。
如图A中,个人评估672个不同的测试表,结果在86分钟内准确率为96.3%;当使用UDReader对相同数据进行评估时,准确率提高到98.8%,处理时间显著减少到8min。如图B中,数据点的分散性突出了UDReader的准确性。
此外,程序开发者又验证了不同笔迹下UDReader的检测效率是否有显著差异。结果显示出不同评估者之间并没有巨大的差异。
选择Page1,box1序列“OXXOXO”为例进行手工计算,公式:50%缩足阈值(g)=(10[Xf+kδ])/10000,其中Xf=log(4000);查表“OXXOXO”序列对应的k值为0.831;δ经过计算:δ=(log40000-log400)/8=0.25;最终计算得50%缩足阈值(g)为:0.6453718,与UDReader结果0.645372相同。
UDReader应用程序简化了von Frey 50%阈值的计算过程,加速拓展了纤维丝产品应用的机会,如果科研论文发表过程中使用到该软件,请选择引用该文章:Gonzalez-Cano R, Boivin B, Bullock D, Cornelissen L, Andrews N, Costigan M. Up–down reader: an open source program for efficiently processing 50% von Frey thresholds. Frontiers in pharmacology. 2018;9:433.
软件获取方式:关注玉研仪器公众号,并回复:Up-Down Reader,获取软件下载链接及中文说明书。
上海玉研科学仪器有限公司纤维丝产品主要有North Coast Medical旗下的纤维丝产品,其特点为:
适用于小鼠、大鼠等动物,人体研究(非临床)使用;
由20个尼龙纤维丝组成,测量丝的力度为0.008g-300g;
经典且无损伤的评估皮肤触觉灵敏度的工具;
体积小巧,携带方便,可放于口袋中;
North Coast纤维丝搭配UDReader软件,可有效优化阈值计算过程,全面提升疼痛阈值方面研究。
上海玉研科学仪器持续深耕疼痛炎症研究领域的软件和硬件,为众多科研者提供优质的服务和产品,助力科研效率!
上海玉研科学仪器有限公司是专业为动物实验、动物研究领域提供科学仪器和技术服务的公司。我们着力引进国外的先进科学仪器和实践经验,选择使用广泛、应用成熟、性能先进的实验仪器和实验方法,为国内实验室建设、研究课题进展提供科学、合理的解决方案。
上海玉研仪器科学有限公司十多年来坚持自主研发,掌握核心技术,为国内外研究者带来技术创新福音。更多产品信息,欢迎来电咨询021-35183767!
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