Aus der Abteilung für Schmerztherapie

(Ltd. Arzt Prof. Dr. med. Christoph Maier)

in der Klinik für Anästhesiologie, Intensiv- und Schmerztherapie

des Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikums Bergmannsheil

der Ruhr-Universität-Bochum

Direktor: Prof. Dr. med. M. Zenz

Habituation und Reliabilität der thermisch Quantitativen Sensorischen

Testung in einem Kollektiv von gesunden Probanden und Patienten mit

chronischen nicht-neuropathischen Schmerzen

Kumulative

Inaugural- Dissertation

zur

Erlangung des Doktorgrades der Medizin

einer

Hohen Medizinischen Fakultät

der Ruhr-Universität Bochum

vorgelegt von

Claudia Maria Santos Agostinho

aus Dortmund

2008

Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr

Referent: Prof. Dr. med. C. Maier

Koreferent: Prof. Dr. med. M. Tryba

Tag der Mündlichen Prüfung: 23.06.2009

Abstract: Habituation und Reliabilität der thermisch Quantitativen Sensorischen Testung in einem Kollek-

tiv von gesunden Probanden und Patienten mit chronischen nicht-neuropathischen Schmerzen

Problemstellung: Die thermische Quantitativ Sensorische Testung (tQST) ist ein psycho-physikalisches Testverfahren zur Funktionsprüfung dünn- oder nicht-myelinisierter Nervenfasern. Es wird zur Differentialdiagnostik neuropathischer Schmerzen eingesetzt. Allerdings gibt es bislang nur wenige Daten zur Reliabilität, insbesondere nicht zur Frage, wie viele Messwiederholungen notwendig sind, ab wann bei welchem Reiz eine Habituation auftritt und ob Lerneffekte bei Wiederholungsmessungen sichtbar werden. Ne-ben dieser Reliabilitätsprüfung wird in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob und inwieweit chronische nicht-neuropathische Schmerzen (z. B. Kopf- oder Rückenschmerzen) die thermischen Wahrneh-mungs- und Schmerzschwellen systematisch beeinflussen. Methode: Rekrutiert wurden 39 gesunde Probanden (42 ± 14,9 J.) und 36 Patienten (43,4 ± 13,9 J.), die seit mindestens 6 Monaten unter unspezifischen nicht-radikulären Rückenschmerzen (n=19) oder primären Kopfschmerzen (n=17) litten. Nach Prüfung der Einschluss- und Ausschlusskriterien erhielten die Test-personen zur Bestimmung der aktuellen Schmerzintensität den Fragebogen „Chronic Pain Assess-ment“. Es erfolgte standardisiert die Bestimmung der Wahrnehmungsschwellen für Kälte- (CDT) und Wärmereize (WDT) und der Schmerzschwellen für Kälte- (CPT) und Hitzereize (HPT) mit dem Ther-motester [Medoc © LTD Israel, (Methode: Limits; Bereich 0-50°C)]. Jede Einzelmessung wurde achtmal an zwei Tagen wiederholt, (Zeitintervall: 5,2 ± 3,2 Tage). Statistik: ein- und zweifaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) mit Bonferroni Korrektur für multiple Ver-gleiche, Mittelwertvergleiche (t-Test für gepaarte Stichproben), multiple Regressionsanalyse. Ergebnisse: Reliabilität: In beiden Gruppen (Probanden/Patienten) korrelierten alle thermischen Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen an beiden Tagen signifikant (r=0,41 bis 0,62). Eine geringe, aber signifikante Temperaturdifferenz zwischen beiden Tagen bestand nur für CDT und CPT (CDT∆ -0,28°C; CPT∆ 1,51°C). Habituation: CDT und CPT wiesen eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der 1. und 2. Einzel-messung an jedem Messtag auf. Ab der 2. Einzelmessung veränderten sich die Mittelwerte nicht mehr signifikant. Im Gegensatz dazu zeigte HPT eine signifikante Zunahme von der 1. bis zur 6. Einzelmes-sung. Folglich unterschied sich auch der Mittelwert der 1. bis 3. Einzelmessung signifikant von dem der 4. bis 6. Einzelmessung (45,9°C; 47,7°C). Diese stetige Zunahme ist als Habituation zu deuten. Sie trat bei der Wahrnehmungsschwelle für Wärmereize (WDT) nicht auf. Einfluss nicht-neuropathischer Schmerzen: Die Absolutwerte aller tQST unterschieden sich zwischen gesunden Probanden und Patienten mit chronischen Schmerzen nicht. Allerdings korrelierte die aktuel-le Schmerzintensität in der Patientengruppe signifikant mit der CDT und WDT, d.h. Patienten mit höhe-rer Schmerzintensität hatten eine verschlechterte Diskrimination/Wahrnehmung. Die Schmerzschwel-len korrelierten dagegen nicht mit der Schmerzintensität der Kopf- und Rückschmerzen. Diskussion: Die minimalen Messwertdifferenzen zwischen dem ersten und zweiten Messtag zeigen eine hervorra-gende Reliabilität für die Wärmewahrnehmungs und –schmerzschwellen, aber auch eine für klinische Belange ausreichende Reproduzierbarkeit der Werte bei Kältereizen. Bei schmerzhafter Hitzereizung besteht eine ausgeprägte Habituation, vermutlich als Folge der Ermüdung des peripheren Neurons. Es kann daher nach klinischer Fragestellung entweder eine initiale Schmerzschwelle oder eine post-adaptative Schwelle bestimmt werden. Chronische nicht-neuropathische Schmerzen verändern nicht die thermischen Schmerzschwellen. Es besteht jedoch eine quantitativ zwar geringe, aber nachweisba-re Beeinträchtigung der thermischen Wahrnehmungsschwellen. Eine derartige schmerzinduzierte funk-tionelle Hypästhesie ist in der Vergangenheit nur für mechanische Reize beschrieben. Dies sollte im Falle von Neuropathien, bei V.a. grenzwertigen tQST-Befunden, Berücksichtigung finden.

Widmung:

Ich widme diese Promotionsarbeit meiner lieben Familie, die immer an mich geglaubt hat und immer für mich da war.

Termine mussten häufiger verlegt oder abgesagt werden, da ich mal wieder am Schreibtisch sitzen oder ins Krankenhaus fahren musste. Trotzdem ha-ben sie mich immer unterstützt.

Insbesondere danke ich meinen Eltern, die mich immer, egal was es war, unterstützt haben.

Bei meinen Neffen und meiner Nichte möchte ich mich für die Zeit, die ich nicht mit Euch verbringen konnte, entschuldigen.

Ein besonderer Dank geht aber an meinen Ehemann, der sich immer meine Zweifel anhören musste, die Arbeit zum hundertsten Mal durchlesen musste und doch nie den Mut verloren hat, dass ich diese Promotionsarbeit doch fertigstelle. Er stand mir immer mit Rat und Tat zur Seite. In den Stunden des Zweifels war er immer für mich da. Danke für Deine Geduld.

Ohne Euch alle hätte ich dieses Projekt in meinem Leben nicht abschließen können. Also nochmals DANKE, dass Ihr immer für mich da seid, auch wenn es aussichtslos erscheint.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung

1.1 Thermisch Quantitative Sensorische Testung (tQST)

1.2 Anatomische Grundlagen des Temperatur- und Schmerz-

empfindens

1.3 Neuropathische Schmerzen

2. Zielsetzung

3. Methode

3.1 Probanden und Patienten

3.2 Einschlusskriterien

3.3 Ausschlusskriterien

3.4 Messplatz

3.5 Messgerät

3.6 Messmethode/tQST

3.7 Versuchsdurchführung

3.8 Statistik

4. Ergebnisse

4.1 Reliabilität

4.2 Habituation

4.3 Einfluss nicht-neuropathischer Schmerzen

5. Diskussion

5.1 Reliabilität

5.2 Habituation

5.3 Einfluss nicht-neuropathischer Schmerzen

5.4 Schlussfolgerung

6. Literaturverzeichnis

7. Anhang

7.1 Tabellen

2

Abkürzungsverzeichnis:

tQST = thermische Quantitative Sensorische Testung

CDT = „cold detection threshold“; Wahrnehmungsschwelle für Kälte

WDT = „warm detection threshold”; Wahrnehmungsschwelle für Wärme

CPT = „cold pain threshold”; Kälteschmerzschwelle

HPT = „heat pain threshold”; Hitzeschmerzschwelle

Tabellenverzeichnis: Seite

1. Einteilung und Eigenschaften afferenter Nervenfasern 6

2. Klinische Aspekte der rekrutierten Patienten und 8

gesunden Probanden

A1. Korrelation für CDT, WDT, CPT und HPT zwischen 28

beiden Messtagen für alle Testpersonen auf der

dominanten Seite

A2. Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen für alle 29

Testpersonen an beiden Messtagen auf der

dominanten Seite (MW ± SD; Spannweite)

A3. Zweifaktorielle Varianzanalyse der 30

Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen

A4. T-Test für gepaarte Stichproben für alle Testpersonen 30

am ersten Messtag auf der dominanten Seite.

A: 1-3 Einzelmessung, B: 4- 6 Einzelmessung

Abbildungsverzeichnis: Seite

1. Platzierung der Thermode an der rechten Hand 12

2. Scatter plots und Regressionslinien für CDT, WDT, CPT 15

und HPT zwischen dem ersten und zweiten Messtag

für alle Testpersonen auf der dominanten Seite

3. Unterschiede zwischen allen 8 Einzelmessungen der 17

Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen an beiden Mess-

tagen für alle Testpersonen auf der dominanten Seite

4. Scatter plots und Regressionslinien zwischen NRS 18

und den Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen für

die Patienten am ersten Messtag auf der dominanten Seite

3

1. Einleitung

1.1 Thermisch Quantitative Sensorische Testung

In zahlreichen Kliniken wird heutzutage die thermische Quantitative Sensori-

sche Testung (tQST) als Standard zur Differentialdiagnostik von neuropathi-

schen Schmerzen herangezogen (Baron et al., 1998). Die tQST ermöglicht

dabei die Funktionsüberprüfung, der für die Schmerzleitung relevanten nicht-

myelinisierten oder dünn-myelinisierten (C; Aδ) Nervenfasern (Yarnitsky and

Sprecher, 1994; Shukla et al., 2005; Loseth, 2006).

Hierbei schließt diese Testung die Lücke zu den konventionellen elektro-

physiologischen Untersuchungen (Elektroneurographie (NLG), Elektro-

myographie (EMG) und sensibel evozierte Potentiale (SEP)), da diese aus-

schließlich zum Nachweis oder zur Verlaufskontrolle einer eventuell vorlie-

genden Neuropathie dienen, die sich an dick-myelinisierten afferenten und

motorischen Nervenfasern manifestiert.

In den letzten Jahren wurden viele Studien über die thermische Quantitative

Sensorische Testung veröffentlicht, die sich überwiegend mit der Beeinflus-

sung der Thermotestung durch verschiedene Krankheitsbilder, wie z. B.

CRPS oder Diabetes mellitus beschäftigten (Claus et al., 1993, Dyck and

O’Brien, 1999, Guy et al., 1985, Pleger et al., 2004). Zusätzlich wurden ver-

schiedene QST-Methoden auf ihre Validität und Objektivität hin überprüft

(American Diabetes Association, 1992; Chong et al., 2004; Siao and Cros,

2003; Verdugo and Ochoa, 1992). 2006 wurde durch das DFNS (siehe un-

ten) erstmalig ein Protokoll für die exakte klinische Anwendung und die

Normdaten publiziert (Rolke et al., 2006).

Der Vorteil der Quantitativen Thermotestung, eine Teiluntersuchung der

QST, ist die einfache Durchführbarkeit im klinischen Routinebetrieb sowie

die örtliche Flexibilität des Geräts.

Es handelt sich aber um ein psycho-physikalisches Verfahren, welches von

Konzentration und Mitarbeit des zu Untersuchenden abhängig ist. Außerdem

werden afferente Fasersysteme geprüft, so dass mögliche Störungen des

thermoafferenten Systems, berücksichtigt werden müssen.

4

Die Reizwahrnehmung, Reizverarbeitung und Reizantwort, die bei dieser

Untersuchung im Mittelpunkt steht, kann also durch innere Prozesse wie die

Konzentration oder durch Schmerz beeinflusst werden.

1.2 Anatomische Grundlagen des Temperatur- und Schmerz-

empfindens

Die einzelnen Qualitäten der Temperaturempfindung in der menschlichen

Haut werden in der Peripherie von verschiedenen dünnen und schwach be-

markten afferenten Fasern geleitet, die an somatischen Nerven 80 % der

peripheren Nervenfasermasse ausmachen. Es handelt sich um unmyelini-

sierte C-Fasern und dünn myelinisierte A-δ-Fasern. Mindestens 50 % der

Nozizeptoren sind polymodal, d. h. sie werden sowohl von mechanischen als

auch von thermischen und chemischen schmerzhaften Reizen aktiviert.

Die spezifischen A-δ - Fasern übermitteln das Kaltempfinden sowie den

„Erstschmerz“, ein oberflächlicher, lokalisierbarer, nadelstichartiger Schmerz

(Tabelle 1). Diese Fasern werden bei Temperaturen im Bereich zwischen 40-

17°C entladen.

Spezifische C-Fasern übermitteln vorwiegend Warmempfinden sowie den

sog. „Zweitschmerz“, einen tiefer sitzenden, schwer lokalisierbaren, bren-

nenden und quälenden Schmerz. Sie werden bei Temperaturen von 30-43°C

aktiviert. Außerdem melden polymodale C-Fasern ab 40 °C Hitzeschmerz

und ab 17°C Kälteschmerz (Tabelle 1).

Diese Sensationen werden über den spinalen Vorderseitenstrang (Tractus

spinothalamicus) nach zentralwärts vermittelt.

Der Tractus spinothalamicus setzt sich aus zwei Anteilen zusammen: dem

Tractus spinothalamicus lateralis und dem Tractus spinothalamicus anterior.

Aus funktionellen Gründen werden sie zum sensiblen anterolateralen System

oder zum sensiblen Vorderseitenstrang zusammengefaßt.

Die Leitungsqualitäten des Tractus spinothalamicus sind grobe Druck- und

Tastempfindungen sowie Temperatur- und Schmerzempfindungen. Man

fasst diese als die protopathische Sensibilität zusammen. Die Schmerzaffe-

renzen steigen nach Eintritt in das Rückenmark aufwärts, ehe sie im Hinter-

horn in der Substantia gelatinosa auf das 2. Neuron umgeschaltet werden.

Sie kreuzen dann zusammen mit Fasern der Temperaturwahrnehmung und

5

denjenigen für grobe Druck- und Tastempfindungen, die beide ebenfalls im

Hinterhorn verschaltet wurden, in der Commissura alba auf die Gegenseite.

Von hier aus ziehen sie dann als Tractus spinothalamicus nach oben zum

Thalamus im Zwischenhirn. Vom Thalamus werden die Impulse zur sensib-

len Großhirnrinde weitergeleitet.

1.3 Neuropathische Schmerzen

Als neuropathische Schmerzen bezeichnet man eine Läsion oder Dysfunkti-

on des zentralen oder peripheren Nervensystems, welche die Ursache der

Schmerzen darstellt (IASP). Umgangssprachlich werden neuropathische

Schmerzen auch als "Nervenschmerzen" bezeichnet. Patienten, die an neu-

ropathischen Schmerzen leiden, können unterschiedlichen Symptomen ha-

ben, teils verbunden mit Veränderungen in der Wahrnehmung von sensiblen

Reizen. Generell können sowohl negative sensorische Phänomene (sensible

Ausfälle) als auch positive sensorische Phänomene (z.B. Missempfindungen

wie Brennen, Kribbeln, Überempfindlichkeit auf nicht-schmerzhafte Reize

(Allodynie), brennende Spontanschmerzen oder einschießende Schmerzat-

tacken) entstehen.

Die Therapie neuropathischer Schmerzen ist oftmals schwierig. Ursächlich

hierfür sind möglicherweise unterschiedliche zugrundeliegende neurobiologi-

sche Mechanismen. Um diese neurobiologischen Aspekte besser zu verste-

hen, wird seit Jahren vermehrt das Augenmerk auf eine erweiterte neurologi-

sche Sensibilitätsprüfung gelegt (QST).

Bislang basierte die Klassifikation neuropathischer Schmerzen ausschließlich

auf die ursächliche Erkrankung. Viele Patienten äußern jedoch häufig unab-

hängig von ihrer Grunderkrankung exakt die gleichen Symptome wie z.B.

brennende Dauerschmerzen oder Schmerzen bei leichter Berührung der

Haut. Es gibt aber auch das Phänomen, dass Patienten bei gleicher Grund-

erkrankung ganz unterschiedliche Symptome beschreiben, z.B. werden bei

einer Polyneuropathie Schmerzen einerseits als brennend andererseits aber

auch als stechend empfunden.

Daher erscheint es sinnvoll, bei der Behandlung der Schmerzen sich nicht

einzig auf die Grunderkrankung zu konzentrieren, sondern die einzelnen

Schmerzformen und die dahinter stehenden Mechanismen zu analysieren.

6

Das Ziel für die Zukunft besteht also darin, Therapiekonzepte zu entwickeln,

die sich an den Mechanismus der jeweiligen Schmerzform orientieren.

2002 wurde aus diesem Grund der Deutsche Forschungsverbund Neuropa-

thischer Schmerz (DFNS) gegründet, der durch das Bundesministerium für

Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Der DFNS forscht in den Be-

reichen Pathophysiologie, Prävention und Therapie neuropathischer

Schmerzen mit dem Ziel, neuropathische Schmerzen zu verstehen und so

verbesserte therapeutische Maßnahmen zu entwickeln.

Die tQST ist bei diesem Forschungsprojekt ein grundlegendes Messinstru-

ment.

Tabelle 1 : Einteilung und Eigenschaften afferenter Nervenfasern (f.N.: freie Nervenendigungen)

Faser-typ

Markscheide Durch-messer

(µm)

Leitungs- geschwindig-

keit (m/s)

Versorgte Struktur

Aα markhaltig

dick

12-20 70-120 Muskelspindel

Aβ markhaltig

dick

7-15 40-90 Mechanorezeptoren: taktile Wahr-nehmungsschwellen

Aγ markhaltig

dünn

4-8 30-45 Muskelspindel

Aδ markhaltig

dünn

2,5-5 12-25 Thermorezeptoren: Kälte und „Erstschmerz“ (f. N.)

B markhaltig

dünn

1-3 3-15 Autonome Rezepto-ren

C marklos 0,3-1,5 0,3-2 Thermorezeptoren: Wärme und „Spät-schmerz“(f.N.)

7

2. Zielsetzung

In wenigen der bis dato veröffentlichen Studien findet sich eine Aussage über

die Reliabilität und die genaue Anzahl der notwendigen Messwiederholungen

der tQST bei gesunden Probanden und Patienten mit nicht-neuropathischen

Schmerzen (Claus et al., 1990; Geber et al., 2007, Guy et al., 1985; Hilz et

al., 1998; Meier et al., 2001; Rolke et al., 2006; Verdugo and Ochoa, 1992;

Yarnitsky and Sprecher, 1994).

Um die Reliabilität dieses Testverfahrens zu prüfen, wurden an zwei ver-

schiedenen Tagen die tQST Messungen miteinander verglichen.

In den meisten Studien werden 3 Einzelmessungen zur Mittelwertbe-

stimmung für die Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen durchgeführt. Um

auszuschließen, dass zusätzliche Einzelmessungen eine Schwellenver-

änderung bewirken, wurden 8 Einzelmessungen durchgeführt. Anhand 8

Einzelmessungen war ebenfalls eine Aussage über die Habituation möglich,

die bei sich wiederholenden Reizen auftreten kann, und einen Lernprozess

während einer Wiederholungsmessung anzeigt.

Patienten mit neuropathischen Schmerzen unterscheiden sich bekannterma-

ßen von gesunden Probanden in ihrem sensorischen Profil (Rolke et al.,

2006). Der Einfluss von nocizeptiven Schmerzen auf das sensorische Profil

ist aber weitgehend unklar. Einige Studien zeigen, dass Schmerzen die so-

matosensorische Wahrnehmung beeinflussen (Hansson et al., 1988; Magerl

and Treede, 2004; Schwoebel et al., 2002; Tran et al., 2003). Daher wurde in

dieser Studie bei gesunden Probanden und Patienten mit verschiedenen

nicht-neuropathischen Schmerzen wie Migräne, Rücken- und Kopfschmer-

zen tQST-Daten erhoben und verglichen.

Ziel dieser Studie war die Überprüfung der Reliabilität insbesondere der Fra-

ge, wie viele Messwiederholungen notwendig sind, ab wann bei welchem

Reiz eine Habituation auftritt und ob Lerneffekte bei Wiederholungsmessun-

gen sichtbar werden. Zusätzlich wurde evaluiert, ob und inwieweit chronische

nicht-neuropathische Schmerzen (z. B. Kopf- oder Rückenschmerzen) die

thermischen Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen systematisch beein-

flussen.

8

3. Methode

3.1 Probanden und Patienten

Es wurden 16 Frauen und 20 Männer mit chronischen nicht-neuropathischen

Schmerzen aus verschiedenen Altersgruppen (20 bis 29; 30 bis 39; 40 bis 49

und 50 bis70 Jahren, Tabelle 2) in die Studie eingeschlossen. Zusätzlich

wurden 39 gesunde, in Alter und Geschlecht gematchte, Probanden als

Kontrollgruppe untersucht.

Tabelle 2: Klinische Aspekte der rekrutierten Patienten und gesunden Probanden

3.2 Einschlusskriterien

Alle Patienten wurden in der Schmerzambulanz des Berufsgenossen-

schaftlichen Universitätsklinikum Bergmannsheil GmbH aufgrund ihrer seit

mindestens 6 Monaten bestehenden Migräne, Spannungskopfschmerzen

oder nicht-radikulären Rückenschmerzen behandelt. Die Diagnosen wurden

von schmerztherapeutisch ausgebildeten Ärzten vergeben. Bei diesen Pa-

tienten wiesen die Schmerzen in den letzten 3 Monaten eine Schmerzinten-

Probanden Patienten

Rücken-

schmerzen

Kopf-

schmerzen

Anzahl 39 19 17

Alter in Jahren

Mittelwert

(± SD) 42 ± 14.9 43.4 ± 13.9

Spannweite 20…77 20…65

Geschlecht Männer 19 10 10

Frauen 20 9 7

Aktuelle

Schmerz-

intensität

Mittelwert NRS

(± SD)

- 3.3 ± 2.4

Spannweite - 0…9

9

sität ihrer Kopf- und Rückenschmerzen > 3 auf der 11teiligen (0-10) numeri-

schen Ratingskala (NRS) (0= kein Schmerz, 10 = stärkster vorstellbarer

Schmerz) auf.

Die Probanden wurden aus dem Bekannten- und Freundeskreis rekrutiert.

Eingeschlossen wurden nur die Probanden, die keine gesundheitliche Ein-

schränkung aufwiesen, welche den Test beeinflussen hätte können.

3.3 Ausschlusskriterien

Ausgeschlossen wurden schwangere Patientinnen und Probandinnen und

jene, bei denen die Durchführung der Studie aufgrund von sprachlichen Ver-

ständnisproblemen oder Auffassungsvermögen nicht möglich war. Frauen,

die zur Zeit der Messung ihre Menstruationsblutung hatten, durften ebenfalls

nicht an der Studie teilnehmen. Weiterhin ausgeschlossen wurden Patienten,

die unter neuropathischen Schmerzen oder Nervenerkrankungen litten, wel-

che Einfluss auf die thermischen Reizwahrnehmungen haben könnten. Pa-

tienten mit Verletzungsfolgen an den Extremitäten, kardiovaskuläre Erkran-

kungen, einen manifesten Diabetes mellitus Typ 1 und 2 oder bei bekannter

Einnahme von Opioiden oder Psychopharmaka wurden ebenfalls ausge-

schlossen.

Die aktuelle analgetische Medikation (peripheres Analgetikum) musste in den

letzten vier Wochen stabil sein.

3.4 Messplatz

Alle Untersuchungen wurden im QST- Labor der Abteilung Schmerztherapie

des Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikums Bergmannsheil

durchgeführt.

Im Labor saß die Versuchsperson in entspannter Haltung auf einem Stuhl.

Der zu untersuchende Arm der Testperson lag entspannt auf dessen Ober-

schenkel und der freie Arm wurde seitlich auf einer Lehne abgelegt. Beim

Anlegen der Thermode wurde darauf geachtet, dass die Kontaktplatte der

Thermode im vollen Umfang am Messort (siehe unten) angelegt wurde. Als

Befestigung der Thermode diente dabei ein Klettverschluss. Die freie Hand

lag direkt auf der Bestätigungstaste/Maus, um die Reaktionszeit nicht zu ver-

längern. Testplatz und Untersucher befanden sich links neben der Testper-

10

son, wobei der Messplatz so angeordnet war, dass die Testperson während

des Tests nicht auf den Bildschirm sehen konnte und somit eine visuelle Be-

einflussung ausgeschlossen wurde.

Um eine ruhige Umgebung zu schaffen, befanden sich nur die Versuchsper-

son und der Untersuchende im Raum (Raumtemperatur Ø 23°C).

3.5 Messgerät

Die Quantitative Thermotestung wurde mit Hilfe des Thermal Sensory Analy-

zer (TSA, Firma Medoc, Israel) ausgeführt. Dieser besteht aus einem „Main

Board“, das die Zentraleinheit darstellt. Eine Thermode und eine Maus sind

separat angeschlossen.

Die Thermode besteht aus einem Peltier-Element, einer Kontaktplatte (Grö-

ße: 3,2 x 3,2 cm = 10,24 cm2), drei temperaturgesteuerten Widerständen

(Temperatursensoren, Temperatursicherheitssensoren und Wassertempera-

tursensoren) und einem Kühlelement. Das Peltier-Element wird in Abhängig-

keit der Stromrichtung durch ein Halbleiterelement kontrolliert aufgewärmt

oder abgekühlt.

Da die Testperson durch den Hautkontakt mit der Platte eine Temperaturver-

änderung spürt, kann sie per Mausdruck mitteilen, ab wann sie das erste

Mal diese Temperaturveränderung wahrnimmt und ab wann diese Tempera-

turveränderung schmerzhaft wird. Durch Betätigen der Maustaste wird die

Einzelmessung sofort beendet.

Zur Darstellung, Bearbeitung und Aufzeichnung der Daten dient ein Compu-

ter, der separat am „Main Board“ angeschlossen ist. Die Messgenauigkeit

liegt bei 0,1°C.

11

3.6 Messmethode/tQST

Die Quantitative Thermotestung erfolgte mittels der sogenannten „Grenzwert-

Methode“ (Method of limits). Hierbei wird eine fortlaufende Intensitätsverän-

derung der thermalen Reize vom Untersucher ausgelöst und die Versuchs-

person kann bei Wahrnehmen der thermischen Empfindung per Mausklick

die Anregung abbrechen.

Der Intervall zwischen den 8 Einzelmessungen betrug für CDT und WDT 1°

C/s und für CPT und HPT 1.5°C/s.

Alle Messungen erfolgten in bestimmten Sicherheitsgrenzen (Grenzwerte 0°

und 50°). Die Ausgangstemperatur betrug 32°C.

3.7 Versuchsdurchführung

Die Testpersonen wurden vor jeder Messung vom Untersucher über den

Ablauf dieser Studie, die Risiken und Begleiterscheinungen wie z. B. Herzra-

sen, Blutdruckanstieg und innere Aufgeregtheit aufgeklärt. Eventuelle Fragen

wurden vorher beantwortet, um später die Messung nicht durch noch beste-

hende Unklarheiten zu unterbrechen.

Die Untersuchungen wurden stets in folgender Reihenfolge durchgeführt:

1. Erhebung allgemeiner Daten wie z. B. Alter, Beruf, Vorerkrankun-

gen, Begleitmedikation, Händigkeit

2. Eingangsuntersuchung zum Ausschluss neurologischer Erkran-

kungen (taktile Wahrnehmung mit den von Frey-Haaren; Vibrati-

onsempfindung mit einer 128 Hz-Stimmgabel)

3. Messung der Körper- und Hauttemperatur

4. Beantwortung des „Chronic Pain Assessment“-Fragebogens, wel-

cher die aktuelle und durchschnittliche Schmerzintensität erfasst

Danach erfolgte in standardisierter Form die Bestimmung der Wahrneh-

mungsschwellen für Kälte- (CDT) und Wärmereize (WDT) und der Schmerz-

schwellen für Kälte- (CPT) und Hitzereize (HPT) mit dem Thermotester [Me-

doc © LTD Israel, (Methode: Limits; Bereich 0-50°C)]. Als Messorte wurden

die rechte und linke Hand (palmar thenar) gewählt (Abbildung 1). Durch den

12

„Edinburgh Handedness Inventory“ wurde zwischen einer dominanten und

nicht dominanten Seite vorher unterschieden.

Für jede der oben genannten Schwellen wurden 8 Einzelmessungen durch-

geführt.

Ein zweiter Messzyklus, der mindestens 3-8 Tage nach dem ersten Test er-

folgte, wurde identisch zum ersten ausgeführt.

Abbildung 1: Platzierung der Thermode an der rechten Hand

3.8 Statistik

Um eine Normalverteilung der Werte für die Kälte- und Wärme-

wahrnehmungsschwellen zu erreichen, mussten die Originalwerte dieser

beiden Schwellen log-transformiert werden.

Diese log-Transformation erfolgte in folgenden Schritten:

Zunächst wurde für jeden einzelnen Messwert die Differenz zu der definier-

ten Ausgangstemperatur von 32 °C berechnet.

Im nächsten Schritt wurden aus diesen berechneten Differenzen die log-

Werte errechnet.

In einem letzten Schritt wurde aus den ersten drei aufeinanderfolgenden be-

rechneten log-Werten der Mittelwert bestimmt und dann aus diesen Mittel-

werten nochmal ein Mittelwert für die gesamte Gruppe berechnet.

Da die Kälte- und Hitzeschmerzschwellen normal verteilt waren, konnten alle

Berechnungen dieser Schwellen aus den Originalwerten erfolgen ohne eine

vorherige log-Transformation durchzuführen.

Alle statistischen Berechnungen erfolgten durch das Programm SPSS-12

statistical package.

Der Einfluss der beiden Messtage und der Unterschied zwischen gesunden

Probanden und Patienten wurden durch eine zweifaktorielle Varianzanalyse

13

(two-way Anova) analysiert. Dabei war der Messtag der Innersubjektfaktor

und die Gruppe (Patienten gegen gesunde Probanden) der Zwischensubjekt-

faktor. Das Signifikanzniveau lag dabei < 5%.

Die Dynamik aller 8 Einzelmessungen wurde durch den einfaktoriellen Anova

Test für unabhängige Variablen mit Bonferroni Korrektur für multiple Verglei-

che analysiert.

Die Mittelwerte der Messungen wurden durch den t-Test für gepaarten Stich-

proben verglichen.

Außerdem wurde eine Regressionsanalyse durchgeführt, um die Korrelation

zwischen der aktuellen Schmerzintensität und den Wahrnehmungsschwellen,

als auch zwischen der aktuellen Schmerzintensität und der Schmerzschwel-

len und zwischen dem ersten und zweiten Messtag zu ermitteln.

14

4. Ergebnisse

4.1 Reliabilität

Alle thermischen Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen korrelierten am

ersten Messtag signifikant mit den Ergebnissen des zweiten Tages (p<0,05,

Abbildung 2, Tabelle A1). Trotzdem gab es keinen signifikanten systemi-

schen Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Messtag für WDT und

HPT (Anova, Tabelle A2). Dagegen zeigten CDT und CPT ein systemati-

schen Unterschied zwischen beiden Messtagen: Sowohl Patienten als auch

Probanden spürten die Kälte am ersten Tag früher als am zweiten Messtag

und den Kälteschmerz am zweiten Tag früher als am ersten Messtag (Tabel-

le A2). Bei der Interpretation dieser Resultate ist zu bedenken, dass die Diffe-

renzen der absoluten Werte von CDT und CPT im Vergleich zur Größe des

Normbereiches gering sind (CDT: -1.60 zu -1.89; CPT: 8.48 zu 9.99, Tabelle

A2). Eine Bland-Altman Analyse ergab dagegen keinen signifikanten Mess-

tagunterschied von CDT und CPT bei Betrachtung der Absolutwerte.

15

Abbildung 2: Scatter plots und Regressionslinien für CDT, WDT, CPT und HPT zwischen dem ersten und zweiten Messtag für alle Testpersonen auf der dominanten Seite

(Scatter plots and regression lines of CDT, WDT, CPT and HPT between the 1st and the 2nd test day for healthy human subjects (•) and patients (∇) at the dominant side (correlation values see table 2). CDT and WDT are represented as difference to 32°C transformed in log-values and retransformed in absolute temperature and the CPT and HPT with the absolute values. The mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements.)

16

4.2 Habituation

Mit Ausnahme von WDT, die sich über alle 8 Einzelmessung und an beiden

Messtagen als stabil erwies, zeigten alle anderen Schwellen einen signifikan-

ten Unterschied zwischen der ersten und zweiten Einzelmessung (gepaarter

t-test = p<0.05).

Am ersten Messtag unterschieden sich aber laut des einseitigen Anova Tests

für unabhängige Variablen mit Bonferroni Korrektur für multiple Vergleiche

die Einzelmessungen von CDT, WDT und CPT aber nicht signifikant vonei-

nander (Abbildung 3). Am zweiten Messtag dagegen wurde mit der gleichen

Analyse deutlich, dass es für CPT einen signifikanten Unterschied zwischen

der ersten und zweiten Einzelmessung gab. Ab der dritten Einzelmessung

konnte aber an beiden Messtagen kein weiterer signifikanter Unterschied

zwischen den folgenden Einzelmessungen gefunden werden.

HPT dagegen zeigte bis zur sechsten Messung einen signifikanten Anstieg

zwischen den Einzelmessungen. Ab der sechsten Einzelmessung stellte sich

ein Plateau ein. Die fünfte und sechste Einzelmessung unterschied sich

nicht mehr signifikant voneinander. Dieses Phänomen ließ sich an beiden

Messtagen beobachten (Abbildung 3).

Beim Vergleich von dem Mittelwert aus der ersten bis dritten Einzelmessung

mit dem Mittelwert aus der vierten bis zur sechsten Einzelmessung, ergab

sich für CDT, CPT und HPT ein signifikanter Unterschied am ersten Messtag

(Tabelle A4, gepaarter T-Test, p <0.05). Verzichtete man auf die erste Ein-

zelmessung, indem man nur noch den Mittelwert aus der zweiten bis dritten

Einzelmessung bildete, und verglich dann diesen Mittelwert mit dem Mittel-

wert aus der vierten bis sechsten Einzelmessung, dann gab es nur noch für

HPT einen signifikanten Unterschied. Die letzten beiden Einzelmessungen

von HPT zeigten keine relevante Habituation mehr und die Varianzen unter-

schieden sich ab der sechsten Einzelmessung auch nicht mehr voneinander

(gepaarter T-Test: p = 0,615; Levene-Test: p= 0,547). Anders als bei CDT,

WDT und CPT ist für HPT eine Habituationskurve zu sehen (Abbildung 3).

HPT stieg stetig von der ersten bis zur achten Einzelmessung. Diese Resul-

tate bezogen sich auf den ersten Messtag, aber auch für den zweiten Mess-

17

tag galten diese Resultate mit der Ausnahme von CPT. CPT zeigte am zwei-

ten Messtag eine Habituationskurve. Diese Habituationskurve kann aber

beim Weglassen der ersten Einzelmessung nicht mehr bestätigt werden (Ab-

bildung 3).

Abbildung 3: Unterschiede zwischen allen 8 Einzelmessungen der Wahr-nehmungs- und Schmerzschwellen an beiden Messtagen für alle Testpersonen auf der dominanten Seite

(Changes of 1st to 8th measurement for the thermal detection- and pain thresholds (CDT/WDT/CPT/HPT).The values represent the 1st and 2nd test day at the dominant side for all subjects;* p<0.05; A: 1-3 measurement; B: 4-6 measurement; n.s. = non significant. CDT and WDT are represented as the difference to 32°C transformed in log-values and re-transformed in absolute temperature and the CPT and HPT with the absolute values.)

18

4.3 Einfluss nicht-neuropathischer Schmerzen

Patienten und Probanden unterschieden sich in allen thermischen Schwellen

nicht signifikant voneinander (Tabelle A1). Für die Patienten beobachtete

man eine positive Korrelation zwischen der aktuellen Schmerzintensität und

WDT (r = 0.57), und eine negative Korrelation für CDT (r = -0,45) (Abbildung

4).

Die Schmerzschwellen wurden von der Schmerzintensität nicht beeinflusst.

Am zweiten Messtag wurde die Schmerzintensität nicht gemessen.

Abbildung 4: Scatter plots und Regressionslinien zwischen NRS und den Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen für die Patienten am ersten Messtag auf der dominanten Seite

(Scatter plots and regression lines between the ongoing pain (NRS) and the thermal detec-tion and the pain thresholds for the patients on the 1st test day at the dominant side. CDT and WDT are represented as difference to 32°C and the CPT and HPT with the absolute values. The mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements.)

19

5. Diskussion

In dieser vorliegenden Studie wurde die Reliabilität und Habituation von tQST

in einer Gruppe von gesunden Probanden und Patienten mit chronischen

nicht-neuropathischen Schmerzen an zwei verschiedenen Tagen analysiert

und für jede Schwelle jeweils 8 Einzelmessungen durchgeführt. Die neuen

und wichtigen Aspekte dieser Studie sind folgende:

• Für die klinische Anwendung zeigte tQST eine ausreichende Re-

liabilität

• Die Habituation von CDT, WDT und CPT war minimal und auf die

ersten beiden Einzelmessungen limitiert, was die Bildung des Mit-

telwerts aus den ersten drei Einzelmessungen festigt

• HPT dagegen zeigte eine stetige Habituation, was bestätigt, dass

mehr als 3 Einzelmessungen notwendig sind um ein Plateau zu er-

reichen. Andererseits war die Reliabilität von HPT so gut wie bei

den anderen Parametern. Es ist also nicht unbedingt notwendig,

eine Habituationsschwelle zu erreichen. Die ersten drei Einzel-

messungen sind ausreichend, um eine gute Aussage zu treffen.

Es kann trotzdem nach klinischer Fragestellung entweder eine ini-

tiale Schmerzschwelle oder eine post-adaptative Schwelle be-

stimmt werden.

• Zwischen den Probanden und Patienten mit chronisch nicht neuro-

pathischen Schmerzen gibt es keinen signifikanten Unterschied

• Die thermalen Wahrnehmungsschwellen korrelierten signifikant mit

der aktuellen Schmerzintensität - wahrscheinlich liegt durch Anwe-

senheit von chronischen Schmerzen eine zentrale schmerzindu-

zierte funktionelle Hypästhesie vor

5.1 Reliabilität

tQST Messungen wurden an zwei Messtagen wiederholt. Bei dem geringen

Intervall zwischen den beiden Messtagen war kein Lerneffekt für die unter-

suchten QST-Parameter zu erkennen. Sowohl die Patienten als auch die

20

Probanden lieferten stabile Mittelwertschwellen, gemessen an zwei Tagen.

Zusätzlich wurde eine signifikante Korrelation zwischen den Messtagen deut-

lich.

Diese Resultate stimmen mit den Resultaten in der Literatur überein, die

ebenfalls eine gute Reliabität für die Wahrnehmungsschwellen für Patienten

mit nicht-neuropathischen Schmerzen und gesunde Probanden beschreibt

(Guy et al., 1985; Levy et al., 1989; Claus et al., 1990; Armstrong et al.,

1991; Valensi et al., 1993; Claus et al., 1993; Meier et al., 2001).

Sowohl für die WDT als auch für die HPT waren keine signifikanten Retest-

Differenzen erkennbar (Levy et al., 1989; Meier et al., 2001; Yarnitsky et al.,

1995). Nur die CDT und CPT wiesen signifikante Differenzen auf. Aber diese

Differenzen waren klein im Vergleich zur Größe des Normbereiches, so dass

dieses Resultat keine klinische Relevanz hat.

Unsere Daten bestätigen, dass die Wahrnehmung von Kälteschmerz schwie-

riger ist als die Wahrnehmung von Wärme oder Hitze. Das könnte durch die

höhere Variabilität für diese Schwellen mit vielen individuellen Differenzen

begründet sein. Über die neurologische Verschaltung der Kältewahrnehmung

und des Kälteschmerzes weiß man weniger als über die anderen Stimuli. Für

den Kälteschmerz feuern manche noziceptive Afferenzen schon bei Tempe-

raturen über 30°C und manche, wenn die Haut anfängt zu frieren (Kajander

et al., 1994; Simone et al., 1994). Desweiteren tragen muskuläre Afferenzen

zum Kälteschmerz bei.

Zusammenfassend ist die tQST-Reliabilität ausreichend für die klinische An-

wendung (Chong et al., 2004).

Unsere Studie wurde vor der Einführung des QST-Protokolls (Rolke et al.,

2006) durchgeführt, so dass die geringen Differenzen für CDT und CPT an

zwei verschiedenen Messtagen auch durch den Mangel an Trainingsdurch-

führung erklärt werden könnten. Also ist es umso wichtiger, sich bei den Käl-

temessungen an das Protokoll zu halten, um diese Differenzen ganz zu ver-

meiden, denn die hohe Variabilität von CPT kann bei einzelnen individuellen

Patienten ein Problem darstellen.

21

5.2 Habituation

Aktuelle Leitlinien empfehlen in der klinischen Anwendung, dass man einen

Mittelwert aus einzelnen Einzelmessungen bilden soll, um einen gültigen Mit-

telwert zu erlangen (American Diabetes Association, 1992). Aus Gründen der

besseren Praktikabilität wird in den aktuellen Studien der Mittelwert aus 3

Einzelmessungen gebildet (Rolke et al., 2006). Einige Forschungsgruppen

führen aber auch 7 Einzelmessungen durch (American Diabetes Association,

1992; Chong et al., 2004; Siao and Cros, 2003; Verdugo and Ochoa,1992).

Insgesamt kann man keine generelle Übereinstimmung über die genaue An-

zahl der notwendigen Einzelmessung zur Mittelwertbestimmung finden.

Eine ältere Studie empfiehlt zwei oder mehr Einzelmessungen, um einen Mit-

telwert mit kleiner Variabilität zu bilden (Fagius and Wahren, 1981).

In dieser Studie wurden acht Einzelmessungen für die thermalen Schwellen

analysiert. Die Wahrnehmungsschwellen CDT und WDT waren über diese 8

Einzelmessungen stabil mit der Ausnahme, dass die erste Einzelmessung

von CDT sich von der zweiten Einzelmessung unterschied, aber ab der zwei-

ten bis zur achten Einzelmessung gab es keinen signifikanten Unterschied

mehr. WDT zeigte weder für den Mittelwert noch für die Varianzen einen sig-

nifikanten Unterschied während allen Einzelmessungen. Im Gegensatz dazu

wies HPT eine signifikante Habituation auf. Dieses Phänomen ist bekannt für

sich wiederholende Einzelmessungen. Die Habituation für Hitze ist ein über-

wiegend peripherer Prozess (Greffrath et al., 2007), wobei die Tachylaxie

eine zunehmende Deaktivierung von sensitiven Hitzeströmen in den nocizep-

tiven Nervenendigungen darstellt (Firner et al., 2006; Schwarz et al., 2000).

Als praktische Konsequenz bedeutet dies, dass eine Habituation von HPT

nur durch 6-8 Einzelmessungen erfasst werden kann. Aber andererseits zeigt

die gute Reliabilität an zwei verschiedenen Messtagen während der ersten 3

Einzelmessungen, dass man nicht zwingend eine Habituationsschwelle bil-

den muss, um eine Aussage über die ermittelte Hitzeschwelle zu treffen.

Dennoch kann nach klinischer Fragestellung entweder eine initiale Schmerz-

schwelle oder eine post-adaptative Schwelle bestimmt werden.

22

5.3 Einfluss nicht-neuropathischer Schmerzen

Im Gegensatz zur Kleinboehl et al. (1999) fand man in dieser Studie keine

signifikante Gruppendifferenz.

Unsere Ergebnisse sind vergleichbar mit den Ergebnissen von Langemark et

al. (1989) und Hansson et al. (1988).

Interessanterweise korrelierten nur die Wahrnehmungsschwellen, nicht aber

die Schmerzschwellen von Patienten mit nicht neuropathischen Schmerzen

signifikant mit der aktuellen Schmerzintensität.

Dieses Ergebnis ist in Übereinstimmung mit der Studie von Kramer et al.

(2004) in der Gruppe von diabetischen Patienten mit neuropathischen

Schmerzen.

Unsere Daten bestätigen, dass chronisch nicht-neuropathischer Schmerz

wahrscheinlich die Wahrnehmung von nicht schmerzhaften Reizen durch

eine zentralisierte Vermittlung vermindert. Die Generalisation dieses Effekts

für Kopf- und Rückenschmerzen basiert eher auf einen höheren neuralen

Befehl als durch neurologischer Interaktion auf spinaler Ebene.

Geminderte somatosensorische Prozesse sind ein bekanntes Phänomen bei

Patienten mit neuropatischen Schmerzen und diese schmerzinduzierten

funktionellen Hypästhesien sind in der Vergangenheit nur für mechanische

Reize beschrieben worden (Schwoebel et al., 2002; Tran et al., 2003, Mose-

ley et al., 2005; Pleger et al., 2004). Zum ersten Mal kann dieses Phänomen

auch für Patienten mit nicht-neuropathischen Schmerzen und thermischen

Reizen beschrieben werden. Daher ist es umso wichtiger, die Diagnose der

small-fiber Neuropathie bei Patienten mit nicht-neuropathischen Schmerzen

genau zu hinterfragen. Dieser Effekt sollte aber nicht überbewertet werden.

Eine alternative Interpretation für diesen Effekt wäre die Unkonzentriertheit

bei den Untersuchungen.

Interessanter ist es, dass sich die Schmerzschwellen nicht von den chroni-

schen Schmerzen beeinflussen lassen und so als ein sehr stabiles Verfahren

auch bei nicht-neuropathischen Schmerzpatienten Anwendung findet.

23

5.4 Schlussfolgerung

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass tQST ein stabiles Verfahren mit

guter Reliabilität darstellt.

Nur Hitzeschmerz zeigt eine Habituation, die eventuell durch eine periphere

Ermüdung von peripheren Neuronen erklärt werden kann. Es kann daher

nach klinischer Fragestellung entweder eine initiale Schmerzschwelle oder

eine post-adaptative Schwelle bestimmt werden.

In unserer Studie unterschieden sich die Probanden nicht von den Patienten.

Die signifikante Korrelation zwischen der aktuellen Schmerzintensität und

den Wahrnehmungsschwellen ist aber ein möglicher Beweis dafür, dass die

Wahrnehmung nicht schmerzhafter Reize durch eine zentralisierte Vermitt-

lung bei chronischen Schmerzpatienten vermindert ist und zu einer schmerz-

induzierten Hypästhesie führt. Dies sollte im Falle von Neuropathien, bei V.a.

grenzwertigen tQST-Befunden, Berücksichtigung finden.

24

6. Literaturverzeichnis

American Diabetes Association (1992). Proceedings of a consensus devel-

opment conference on standardized measures in diabetic neuropathy. Quan-

titative sensory testing. Muscle Nerve 15,1155-7

Armstrong, F.M., Bradbury, J.E., Ellis, S.H., Owens, D.R., Rosen, I., Sonk-

sen, P., Sundkvist, G. (1991). A study of peripheral diabetic neuropathy. The

application of age-related reference values. Diabet Med 8, 94-9

Baron, R., Wasner, G. (1998). Quantitative thermotest - investigations of

thermal and nociceptive afferents in neuropathy. Is a multicentric approach

useful to investigate rare painful neuropathies? Schmerz 12, 209-11

Bland, J.M., Altman, D.G. (1999). Measuring agreement in method compari-

son studies. Statistical Methods in Medical Research 8,135-160

Chong, P.S.T., Cros, D.P. (2004). Technology literature review: Quantitative

sensory testing. Muscle Nerve 29,734-747

Claus, D., Hilz, M.J., Neundorfer, B. (1990). Thermal discrimination thresh-

olds: a comparison of different methods. Acta Neurol Scand 81,533-40

Claus, D., Mustafa, C., Vogel, W., Herz, M., Neundorfer, B. (1993). Assess-

ment of diabetic neuropathy: definition of norm and discrimination of abnor-

mal nerve function. Muscle Nerve 16, 757-68

Dyck, P.J., O'Brien, PC. (1999). Quantitative sensation testing in epidemiol-

ogical and therapeutic studies of peripheral neuropathy. Muscle Nerve 22,

659- 62

Fagius, J., Wahren, L.K. (1981). Variability of sensory threshold determina-

tion in clinical use. J Neurol Sci. 51, 11-27

Firner, M., Greffrath, W., Treede, R.D. (2006). Phosphorylation of extracellu-

lar signal-related protein kinase is required for rapid facilitation of heat-

25

induced currents in rat dorsal root ganglion neurons. Neuroscience 143, 253-

63

Geber, C., Klein, T., Rolke, R., Magerl, W., Dieterich, M., Birklein, F., Treede,

R.D. (2007). Test/Retest- and interobserver-reliability in Quantitative Sensory

Testing according to the protocol on the German Network on Neuropathic

Pain (DFNS). Eur J Pain 11(1), 87

Greffrath, W., Baumgartner, U., Treede, R.D. (2007). Peripheral and central

components of habituation of heat pain perception and evoked potentials in

humans. Pain 132 (3), 301-311

Guy, R.J., Clark, C.A., Malcolm, P.N., Watkins, P.J. (1985). Evaluation of

thermal and vibration sensation in diabetic neuropathy. Diabetologia 28, 131-

7

Hansson, P., Ekblom, A., Lindblom, U., Marchettini, P. (1988). Does acute

intraoral pain alter cutaneous sensibility? J Neurol Neurosurg Psychiatry 51,

032-6

Hilz, M.J., Axelrod, F.B., Hermann, K., Haertl, U., Duetsch, M., Neundorfer,

B. (1998). Normative values of vibratory perception in 530 children, juveniles

and adults aged 3-79 years. J Neurol Sci 159, 219-25

Kajander, K.C., Allen, B.J., Allard, B.L., Courteix, C., Simone, D.A. (1994).

Responses of rat C-fibernociceptors to noxious cold. Soc Neurosci Abstr 20,

1571

Kleinbohl, D., Holzl, R., Moltner, A., Rommel, C., Weber, C., Osswald, P.M.

(1999). Psychophysical measures of sensitization to tonic heat discriminate

chronic pain patients. Pain 81, 35-43

Kramer, H.H., Rolke, R., Bickel, A., Birklein, F. (2004). Thermal thresholds

predict painfulness of diabetic neuropathies. Diabetes Care 27(10), 2386-91

Langemark, M., Jensen, K., Jensen, T.S., Olesen, J. (1989). Pressure pain

thresholds and thermal nociceptive thresholds in chronic tension-type head-

ache. Pain 38, 203-10

26

Levy, D., Abraham, R., Reid, G. (1989). A comparison of two methods for

measuring thermal thresholds in diabetic neuropathy. J Neurol Neurosurg

Psychiatry 52,1072

Loseth, S., Lindal, S., Stalberg, E., Mellgren, S.I. (2006). Intraepidermal

nerve fibre density, quantitative sensory testing and nerve conduction studies

in a patient material with symptoms and signs of sensory polyneuropathy.

Eur J Neurol. 13(2), 105-11

Magerl, W., Treede, R.D. (2004). Secondary tactile hypoesthesia: a novel

type of pain-induced somatosensory plasticity in human subjects. Neurosci

Lett 361, 136-9

Meier, P.M., Berde, C.B., DiCanzio, J., Zurakowski, D., Sethna, N.F. (2001).

Quantitative assessment of cutaneous thermal and vibration sensation and

thermal pain detection thresholds in healthy children and adolescents.

Muscle Nerve 24, 1339-45

Moseley, G.L., Sim, D.F., Henry, M.L., Souvlis, T. (2005). Experimental hand

pain delays recognition of the contralateral hand—evidence that acute and

chronic pain have opposite effects on information processing? Brain Res

Cogn Brain Res 25, 188-94

Pleger, B., Tegenthoff, M., Schwenkreis, P., Janssen, F., Ragert, P., Dinse,

H.R., Volker, B., Zenz, M., Maier, C. (2004). Mean sustained pain levels are

linked to hemispherical side-to-side differences of primary somatosensory

cortex in the complex regional pain syndrome I. Exp Brain Res 155,115-9

Rolke, R., Baron, R., Maier, C., Tolle, T.R., Treede, R.D., Beyer, A., Binder,

A., Birbaumer, N., Birklein, F., Botefur, I.C., Braune, S., Flor, H., Huge, V.,

Klug, R., Landwehrmeyer, G.B., Magerl, W., Maihofner, C., Rolko, C.,

Schaub, C., Scherens, A., Sprenger, T., Valet, M., Wasserka, B. (2006).

Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropath-

ic Pain (DFNS): standardized protocol and reference values. Pain 123, 231-

43

27

Rolke, R., Magerl, W., Campbell, K.A., Schalber, C., Caspari, S., Birklein, F.,

Treede, R.D. (2006). Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol

for clinical trials. Eur J Pain 10, 77-88

Schwarz, S., Greffrath, W., Busselberg, D., Treede, R.D. (2000). Inactivation

and tachyphylaxis of heat-evoked inward currents in nociceptive primary

sensory neurones of rats. J Physiol 528, 539-49

Schwoebel, J., Coslett, H.B., Bradt, J., Friedmann, R., Dileo, C. (2002). Pain

and the body schema: Effects of pain severity on mental representations of

movement. Neurology 59, 775-777

Shukla, G., Bhatia, M., Behari, M. (2005). Quantitative thermal sensory test-

ing - value of testing for both cold and warm sensation detection in evaluation

of small fiber neuropathy. Clin Neurol Neurosurg 107, 486-90

Siao, P., Cros, D.P. (2003). Quantitative sensory testing. Phys. Med. Rehabil

Clin N Am 14, 261-286

Simone, D.A., Gilchrist, H.D., Kajander, K.C. (1994). Responses of primate

cutaneous nociceptors evokedby noxious cold. Soc Neurosci Abstr 20, 1379

Tran, T.D., Hoshiyama, M., Inui, K., Kakigi, R. (2003). Electrical-induced pain

diminishes somatosensory evoked magnetic cortical fields. Clinical Neuro-

physiology 114, 1704-1714

Valensi, P., Attali, J.R., Gagant, S. (1993). Reproducibility of parameters for

assessment of diabetic neuropathy. The French Group for Research and

Study of Diabetic Neuropathy. Diabet Med 10, 933-9

Verdugo, R., Ochoa, J.L. (1992). Quantative somatosensory Thermotest. A

key method for functional evaluation of small calibre afferent channels. Brain

115, 893-913

Yarnitsky, D., Sprecher, E. (1994). Thermal testing: normative data and re-

peatability for various test algorithms. J Neurol Sci 125(1), 39-45

Yarnitsky, D., Sprecher, E., Zaslansky, R., Hemli, J.A. (1995). Heat pain

thresholds: normative data and repeatability. Pain 60, 329-32

28

7. Anhang

7.1 Tabellen

Tabelle A1: Korrelation für CDT, WDT, CPT und HPT zwischen beiden Messta-gen für alle Testpersonen auf der dominanten Seite

(Correlation of CDT, WDT, CPT and HPT (the mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements) between the 1st and the 2nd test day for healthy human subjects and patients at the dominant side.) tQST

parameters

all subjects healthy human

subjects

patients

r-value p-value r-value p-value r-value p-value

CDT 0.54 < 0.05 0.43 < 0.05 0.62 < 0.05

WDT 0.44 < 0.05 0.49 < 0.05 0.41 < 0.05

CPT 0.61 < 0.05 0.62 < 0.05 0.60 < 0.05

HPT 0.52 < 0.05 0.51 < 0.05 0.55 < 0.05

29

Tabelle A2: Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen für alle Testpersonen an beiden Messtagen auf der dominanten Seite (MW ± SD; Spannweite)

(Detection and pain thresholds for patients and healthy human subjects at the 1st and 2nd test day at the dominant side (mean, SD: standard deviation, range); detection thresholds are listed as the log-transformed value, the values in brackets represent the difference in tem-perature to the 32 °C baseline and the pain thresholds are listed as the absolute values (specification see statistical analysis). # p< 0.05 day to day difference at the same side. The mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements.) CDT WDT CPT HPT

mean log (± SD) range

(mean in °C)

mean log (± SD) range

(mean in °C)

mean (± SD) range

mean (± SD) range

dominant side

1st day

all subjects 0.13 ± 0.24# -0.75…0.66 (-1.60)

0.13 ± 0.24 -0.63…0.66 (1.64)

8.48 ± 6.37 # 0.01…22.20

45.91 ± 3.09 38.52…50.0

patients 0.13 ± 0.29 -0.75…0.66 (-1.69)

0.18 ± 0.24 -0.34…0.66 (1.82)

7.65 ± 6.65 0.01…22.20

46.03 ± 2.96 39.66…50.0

healthy human subjects

0.12 ± 0.19 -0.34…0.56 (-1.51)

0.09 ± 0.24 -0.63…0.55 (1.48)

9.24 ± 6.08 0.01…18.74

45.81 ± 3.23 38.52…50.0

dominant side

2nd day

all subjects 0.19 ± 0.25# -0.32…0.85 (-1.88)

0.14 ± 0.23 -0.65…0.78 (1.62)

9.99 ± 6.38 # 0.01…22.49

46.21 ± 3.14 35.18…50.0

patients 0.21 ± 0.26 -0.32…0.85 (-1.99)

0.15 ± 0.27 -0.65…0.78 (1.77)

9.10 ± 6.07 0.01…19.23

45.91 ± 3.57 35.18…50.0

healthy human subjects

0.17 ± 0.24 -0.32…0.68 (-1.78)

0.13 ± 0.19 -0.18…0.57 (1.48)

10.81 ± 6.62 0.01…22.49

46.49 ± 2.71 39.77…50.0

30

Tabelle A3: Zweifaktorielle Varianzanalyse der Wahrnehmungs- und Schmerz-schwellen

(Two-way analysis of variance for the detection and pain thresholds using group as a be-tween subjects factor and test day as a within-subjects factor (group means patients and healthy human subjects; test day means the 1st and 2nd test at different days).)

tQST

parameters

group (1) test day (2) interaction (1x2)

F-

value

p-

value×

F-

value

p-

value×

F-

value

p-

value×

CDT 0.19 0.67 5.52 0.02 0.18 0.68

WDT 1.48 0.23 0.01 0.94 1.06 0.31

CPT 1.55 0.22 5.38 0.02 0.01 0.93

HPT 0.08 0.78 0.64 0.43 1.27 0.26

Tabelle A4: T-Test für gepaarte Stichproben für alle Testpersonen am ersten Messtag auf der dominanten Seite. A: 1-3 Einzelmessung, B: 4- 6 Einzelmessung

(t-test of paired samples. The samples are A (1st to the 3rd measurements) and B (4th to the 6th measurements) for patients and healthy human subjects in the 1st test day at the domi-nant side; the 2nd and 3rd column represent the mean and standard deviation (SD) of the log values for the detection thresholds and the absolute values for the pain thresholds.)

tQST A: 1st to the 3rd

measurement

B: 4th to the 6th

measurement

t-test for the de-

pendent samples A

and B

parameters mean log (± SD) mean log (± SD) p-value

CDT 0.13 ± 0.24 0.09 ± 0.24 <0.05

WDT 0.13 ± 0.24 0.13 ± 0.27 0.80

mean (± SD) mean (± SD)

CPT 8.48 ± 6.37 7.69 ± 6.03 <0.05

HPT 45.92 ± 3.09 47.72 ± 2.27 <0.05

Danksagung:

Ich möchte hiermit einen besonderen Dank an Prof. Dr. C. Maier richten.

Er hat mit viel Geduld sich meiner Promotionsarbeit angenommen, mir Tipps

gegeben und stand mir permanent mit großem Enthusiasmus und mit Rat

und Tat zur Seite. Seine Unterstützung war mir zu jeder Zeit gewiss.

Auch in stressigen Zeiten ließ er mich durch seine ruhige und ausdauernde

Art zielgerichtet das Wesentliche fokussieren.

Bis zum Schluss hat er an die Fertigstellung dieser Arbeit geglaubt und mir

immer wieder Mut zugesprochen. Ohne diese sehr gute Unterstützung hätte

ich es nicht schaffen können.

Also nochmals vielen, vielen DANK für alles.

Nicht zu vergessen ist die unterstützende Arbeit der Mitautoren, insbesonde-

re Fr. Dr. A. Scherens, zu benennen, die großen Einfluss auf die Fertigstel-

lung dieser Promotionsarbeit hatte.

Lebenslauf:

Persönliche Daten Claudia Maria Santos Agostinho, geboren am 29.08.1979 in Witten Familienstand: verheiratet Konfession: römisch-katholisch Staatsangehörigkeit: portugiesisch Schulbildung 08/1986 – 06/1990 Grundschule in Witten 08/1990 – 06/1999 Max-Planck-Gymnasium Dortmund Abschluss: Allgemeine Hochschulreife Studium ab 10/1999 Humanmedizin an der Ruhr Universität Bochum 03/2002 Physikum 08/2003 1.Staatsexamen 08/2005 2.Staatsexamen 11/2006 3.Staatsexamen Praktisches Jahr ab 10/2005 1. Tertial: Marienhospital Herne, Chirurgie 2. Tertial: Marienhospital Herne, Gynäkologie 3. Tertial: Marienhospital Herne, Innere Medizin Famulaturen 04/2002 Schmerzambulanz, Bergmannsheil Bochum 02/2004 Kinderchirurgie, Klinikum Dortmund gGmbH 03/2004 Herz- und Thoraxchirugie, Hospital Santa Maria, Lissabon (Portugal) 02/2005 Allgemeinchirurgie, Hospital Universitário São Franciso, Brangança Paulista (Brasilien) Praktische Tätigkeiten 09/2000 - 09/2001 studentische Hilfskraft im Schlaflabor, Knappschaftskrankenhaus Bochum-Langendreer 10/2001 – 04/2006 studentische Hilfskraft in der Abteilung für Schmerztherapie, Bergmannsheil Bochum 01/2007 – 02/2008 Assistenzärztin der Chirurgie, Knappschaftskrankenhaus Bochum-Langendreer

seit 02/2008 Assistenzärztin der Chirurgie, Marienhospital Herne Kenntnisse

Portugiesisch und Englisch in Wort und Schrift EDV: Microsoft Office, EndNote, SPSS Hobbys/Interessen Sport, Reisen, Lesen Veröffentlichungen

Völker B., Tegenthoff M., Ragert P., Pleger B., Dinse H., Santos Agostinho C.M., Zenz M., Maier C., Herabgesetzte sensible Diskriminationsfähigkeit bei Patienten mit komplexem regionalen Schmerzsysyndrom (CRPS I), Deutscher Schmerzkongress (DGSS), 2002, Aachen, Poster

Völker B., Homann H., Pleger B., Santos Agostinho C. M., Zenz M., Maier C., Quantitative sensorische Testung (QST) und Sympathikusfunktion unter Peripherer Nervenstimulation (PNS), Deutscher Schmerzkongress (DGSS), 2002, Aachen, Poster

Völker B., Santos Agostinho C. M., Tegenthoff M., Maier C., Thermische quantitativ sensorische Testung (QST) bei Probanden und Patienten mit neuropathischem Schmerz, Deutscher Schmerzkongress (DGSS), 2002, Aachen, Poster

Santos Agostinho C.M., Westphal R., Schaub C., Scherens A., Maier C., Beeinflussen nicht neuropathische Schmerzen und psychische Faktoren die thermischen Diskriminations- und Schmerzschwellen?, Deutscher Schmerzkongress (DGSS), 2004, Leipzig, Poster P 7.10

Westphal R., Santos Agostinho C. M., Schaub C., Maier C., Wieviele Messwiederholungen sind bei der thermischen sensorischen Testung (QST) zur Bestimmung von Diskriminations- und Schmerzschwellen erforderlich?, Deutscher Schmerzkongress (DGSS), 2004, Leipzig, Poster P 7.13

Santos Agostinho C.M., Scherens A., Maier C., Zenz M., Beeinflussen nicht-neuropathische Schmerzen und psychische Faktoren thermische Wahrnehmungs- und Schmerzschwellen?, Deutscher Anästhesiekongress (DAC), 2005, München, Poster

Santos Agostinho C.M., Scherens A., Richter H, Schaub C, Rolke R, Treede RD, Maier C., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human subjects and patients with chronic non-neuropathic pain, European Journal of Pain, 2008 Nov 17, [Epub ahead of print].

Review

Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human

subjects and patients with chronic non-neuropathic pain

Claudia Maria Santos Agostinho a,1, Andrea Scherens a,1, Helmut Richter a, Claudia Schaub a, Roman Rolke b,Rolf-Detlef Treede c, Christoph Maier a,*

aDepartment of Pain Management, Berufsgenossenschaftliche Universitätsklinik Bergmannsheil GmbH, Ruhr-University Bochum, GermanybDepartment of Neurology, Johannes Gutenberg-University, Mainz, GermanycCenter for Biomedicine and Medical Technology Mannheim (CBTM), University of Heidelberg, Mannheim, Germany

a r t i c l e i n f o

Article history:

Received 4 February 2008

Received in revised form 25 September

2008

Accepted 5 October 2008

Available online xxxx

Keywords:

QST

Habituation

Repeatability

Chronic non-neuropathic pain

a b s t r a c t

We investigated habituation effects during thermal quantitative sensory testing (tQST) using 8 repetitive

measurements for thermal detection and pain thresholds. The same measurements were repeated two

days later. 39 healthy subjects and 36 patients with chronic non-neuropathic pain syndromes (migraine,

tension-type headache, non-radicular back pain) were enrolled. The pain intensity was assessed using an

11-point (0–10) numerical rating scale.

Measurements correlated significantly over the two days in both groups (r = 0.41. . .0.62). Warm detec-

tion (WDT) and heat pain threshold (HPT) revealed no significant differences over these days. Cold detec-

tion (CDT) and pain thresholds (CPT) showed significant differences but these were small compared to

the range of normal variability (CDTD �0.28 �C; CPTD 1.51 �C). On both days, WDT showed no habitua-

tion during measurements. Although there was a small difference in CDT and CPT between first and sec-

ond measurement, there was no habituation beyond the second stimuli. In contrast, HPT significantly

increased between first and sixth stimuli, indicating pronounced habituation. Average HPT of first to third

measurement was significantly lower than HPT of the fourth to sixth assessment (45.9 �C; 47.7 �C) with a

good day-to-day repeatability. Repeatability and habituation was identical in both groups. Ongoing pain

intensity in the patient groups correlated significantly with CDT/WDT but not with CPT, HPT, indicating

that ongoing pain might suppress the sensitivity to non-painful stimuli. In summary, tQST proved a reli-

able diagnostic tool for clinical practice. Day-to-day differences were small but without clinical relevance.

Habituation was most pronounced for HPT, probably due to peripheral fatigue of the receptors.

� 2008 European Federation of Chapters of the International Association for the Study of Pain. Published

by Elsevier Ltd. All rights reserved.

1. Introduction

Thermal quantitative sensory testing (tQST) allows quantifica-

tion of impaired function of small afferent nerve fibers which can-

not be detected by assessment of nerve conduction time or

electromyography (Yarnitsky and Sprecher, 1994; Shukla et al.,

2005; Loseth et al., 2006). QST reference values, based on standard-

ized protocol, were recently published by the German Research

Network on Neuropathic Pain (DFNS) (Rolke et al., 2006a,b). Never-

theless, little is known about the needed number of repetitive mea-

surements of thermal QST thresholds and the repeatability for

healthy human subjects and for patients with chronic non-neuro-

pathic pain syndromes (Claus et al., 1990; Geber et al., 2007; Guy

et al., 1985; Hilz et al., 1998; Meier et al., 2001; Rolke et al.,

2006a,b; Verdugo and Ochoa, 1992; Yarnitsky and Sprecher,

1994). To test the repeatability we compared tQST measurements

on two different days. To reveal potential habituation, single mea-

surements were repeated 8 times. In the most recent studies, sin-

gle measurements were repeated 3 times only (Rolke et al.,

2006a,b) not allowing any statements about the required number

of single measurements and the extent of habituation.

Patients with neuropathic pain differ from human healthy sub-

jects (Rolke et al., 2006a,b) in sensory profile of tQST but little is

known about the influence of nociceptive pain on somatosensory

performance. There is some evidence that pain may impair

somatosensory discrimination performance (Hansson et al., 1988;

Magerl and Treede, 2004; Schwoebel et al., 2002; Tran et al.,

2003) Hence, we compared tQST data of healthy human subjects

and patients with different non-neuropathic pain syndromes like

migraine, idiopathic headache and non-specific neck or low-back

pain based on the concept that these patients suffered from ongo-

ing pain devoid of nerve lesion.

1090-3801/$34.00 � 2008 European Federation of Chapters of the International Association for the Study of Pain. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

* Corresponding author. Tel.: +49 234/302 6366; fax: +49 234/302 3497.

E-mail address: christoph.maier@ruhr-uni-bochum.de (C. Maier).1 Both authors contributed equally to this study.

European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx

Contents lists available at ScienceDirect

European Journal of Pain

journal homepage: www.EuropeanJournalPain.com

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

2. Methods

2.1. Enrolment of patients and healthy human subjects

16 female and 20 male patients with chronic non-neuropathic

pain and different age groups were recruited for this study (20 to

29; 30 to 39; 40 to 49 and 50 to 70 years, Table 1). These patients

suffered from pain longer than 6 months and showed an ongoing

pain intensity of at least 3 on a 11-point (0–10) numeric rating

scale (0 = no pain, 10 = worst pain imaginable). We included pa-

tients who were treated in the pain clinic of the University Hospital

Ruhr-University Bochum (Berufsgenossenschaftliches Universi-

tätsklinikum Bergmannsheil GmbH) for migraine, tension-type

headache and back pain without radiculopathy.

Further, patients with opioid medication or psychotropic drugs

medication as well as patients with any change of the medical and

non-medical treatment in the last four weeks were excluded to

rule out influence of treatment.

We also excluded patients with diabetes mellitus, severe car-

diovascular and any neurological co-morbidity (e.g. polyneuropa-

thy or patients with signs/history of nerve injury).

A group of age and gender matched healthy human subjects

served as control group. We excluded from this group all subjects

with language problems, pregnant, menstruating or nursing fe-

males. Control subjects with reflex deficits of the upper or lower

limb,vibratoryhypoesthesiausingaRydel–Seiffer64 Hz tuning fork,

andwith increasedmechanical detection thresholds (MDT)were ex-

cluded aswell. MDTwasmeasured using a standardized set ofmod-

ified von Frey hairs (Optihair2-Set, Marstock Nervtest, Germany)

that exert forces between0.25 and512 mN (Fruhstorfer et al., 2001).

Approval of the local ethics committee was obtained (Ruhr-

University Bochum; register number: 1718) and after patients

had given informed consent, a neurological examination followed.

All in all, 36 patients and 39 healthy human subjects were included

in this study (Table 1).

2.2. Study design

Standardized questionnaires were followed by the first thermal

quantitative sensory testing (tQST- see below). tQST was repeated

on two different days (5.17 ± 3.19 days apart; mean ± SD).

Pain was rated by means of an 11-point (0–10) numeric rating

scale (NRS) (Jensen et al., 1989). The value ‘‘0’’ corresponds to no

pain whereas a value of ‘‘10’’ corresponds to maximum pain.

2.3. Quantitative sensory testing

The quantitative sensory testing in this study included parts of

the standardized protocol which was developed as part of the

German Research Network on Neuropathic Pain (Rolke et al.,

2006a,b).

2.3.1. Thermal detection and thermal pain threshold

tQST was measured palmar thenar at the dominant and the

non-dominant side by using a TSA 2001-II (MEDOC, Israel). Cold

and warm detection thresholds were measured 8 times (CDT,

WDT). In addition, the cold pain and heat pain thresholds were

determined (CPT, HPT). The mean thresholds were calculated fol-

lowing the protocol of the German Research Network on Neuro-

pathic Pain (DFNS) using the first 3 consecutive measurements of

the tQST. All thresholds were obtained with ramped stimuli (the

interval between each of the 8 repeated measurements are for

CDT and WDT 1 �C/s and for CPT and HPT 1.5 �C/s) and terminated

when the subject pressed a stop button using the method of limits

(Rolke et al., 2006a,b). tQST measurements for all subjects were re-

peated at the same position and in the same order (re-test) few

days after the initial measurement.

2.4. Statistical analysis

All calculations for the cold and warm detection thresholds

were performed using log-transformed QST, since data was nor-

mally distributed. The log-transformed values were determined

as follows:

Firstly, single cold and warm detection thresholds were deter-

mined calculating the difference to a predefined baseline tempera-

ture of 32 �C. A calculation of log-values of those differences

(secondary normal distribution) then followed in a second step.

In the third step we calculated the mean of the first three consec-

utive measurements as well as the mean for the group. Cold and

heat pain thresholds were normally distributed as raw data and

hence, no log transform of this data was performed.

All statistical calculations were performed using SPSS-12 statis-

tical package.

The statistical analyses regarding the influences of the test day

and the differences between patients and healthy human subjects

were performed using a two-way analysis of variance for repeated

measurements (ANOVA) with ‘test day’ as within-subjects factor

and ‘group’ (patients vs. healthy human subjects) as between-sub-

jects factor. The level of significance was set at a < 5%. To analyze

the dynamics of all 8 single measurements, we used a one-way

ANOVA test for independent variables with Bonferroni correction

for multiple comparisons. Comparison of measurement’s mean

was investigated using paired t-test. Finally, regression analyses

were performed to investigate the relationship between ongoing

pain intensity and the detection thresholds, the relationship be-

tween ongoing pain intensity and pain thresholds, and the rela-

tionship between the first test day and the second test day.

2.5. Sample size calculation

Sample sizes were calculated for two sided testing on the basis

of a-error of p = 0.05 and power of 80%.

For the paired t-tests, we used standard-deviations from our

norm-data collective as an estimation for the parameters of our

sample. A difference of mean values of about 60% of the respective

standard-deviations for the detection thresholds (CDT and WDT)

and about 70% for pain thresholds (CPT and HPT) was assumed

(for comparison of log-values the respective parameters of norm-

Table 1

Clinical characteristics of the enrolled patients and healthy human subjects.

Subjects Healthy human subjects Patients

Back pain Headache

Number of subjects (n) 39 19 17

Age (year) Mean (±SD) 42 ± 14.9 43.4 ± 13.9

Range 20. . .77 20. . .65

Sex Male (n) 19 10 10

Female (n) 20 9 7

Ongoing pain intensity Mean (±SD) – 3.3 ± 2.4

Range – 0. . .9

2 C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

data for log-values were used). These assumptions led to sample

sizes between 52 and 68 persons.

For the ANOVA procedures medium effect-size of about 0.3 for

the between-group effect (patients vs. healthy subjects), small to

medium effect-size of about 0.2 for the repeated measurements

and average correlation of r = 0.5 for the repeated measurements

were assumed. For the interaction effects there were no assump-

tions. Calculations of sample sizes for one- and two-factorial

ANOVA procedures resulted in a required number of at least 68

subjects. Taking possible drop outs into account, we decided to in-

clude 75 persons in the study.

3. Results

All thermal detection and pain thresholds of the first day were

significantly correlated with measurements of the second day (see

Fig. 1 and (Table 2) for detailed correlation coefficients; all

p < 0.05). However, the detailed analyses (Anova) prove that there

is no significant systematic difference between the testing days for

the warm detection threshold (WDT) and heat pain threshold

(HPT) (Tables 3 and 4). For cold detection threshold (CDT) and cold

pain threshold (CPT) there was a systematic difference between

two different days:

Subjects felt cold detection thresholds earlier on the first test

day than on the second test day and the cold pain threshold earlier

on the second test day than on the first day (Tables 3 and 4).This

result however has to be interpreted taking into account that abso-

lute values of CDT and CPT differences were in a low range (CDT:

�1.60 to �1.89; CPT: 8.48 to 9.99, Table 3). Bland and Altman anal-

yses showed no significant test day difference from baseline values

of CDT and CPT.

With the exception of WDT, which was stable over the 8 re-

peated measurements, the first measurement of all thresholds dif-

fered significantly from the second threshold measurement (paired

t-test = p < 0.05). One-way ANOVA test for independent variables

with Bonferroni correction for multiple comparisons however

Fig. 1. Scatter plots and regression lines of CDT, WDT, CPT and HPT between the 1st and the 2nd test day for healthy human subjects (�) and patients (O) at the dominant side

(correlation values see (Table 2). CDT and WDT are represented as difference to 32 �C transformed in log-values and re-transformed in absolute temperature and the CPT and

HPT with the absolute values. The mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements.

Table 2

Correlation of CDT, WDT, CPT and HPT (the mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive measurements) between the 1st and the 2nd test day for healthy human

subjects and patients at the dominant side.

tQST parameters All subjects Healthy human subjects Patients

r-value p-value r-value p-value r-value p-value

CDT 0.54 <0.05 0.43 <0.05 0.62 <0.05

WDT 0.44 <0.05 0.49 <0.05 0.41 <0.05

CPT 0.61 <0.05 0.62 <0.05 0.60 <0.05

HPT 0.52 <0.05 0.51 <0.05 0.55 <0.05

C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx 3

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

showed that the repeated test stimuli did not differ significantly at

the first test day (Fig. 2); neither for the cold detection threshold

(CDT) nor the warm detection threshold (WDT) or the cold pain

threshold (CPT). For the second test day only the first and second

measurement of CPT differed significantly from each other. When

including values from the third measurement this significant dif-

ference vanished.

With regard to the heat pain threshold (HPT), the differences

between subsequent measurements were statistically significant

up to the change from the fifth to the sixth measurement on the

first and second test day. From the sixth measurement on, there

was a plateau (Fig. 2, one-way ANOVA test for independent vari-

ables with Bonferroni correction for multiple comparisons).

There was also significant difference between the mean of the

first to the third and of the fourth to the sixth measurement for

CDT, CPT and HPT (Table 5, paired t-test, p < 0.05) for the first test

day, but between the second to the third and of the fourth to the

sixth measurement there was only a significant difference for

HPT. The last two measurements of HPT revealed no further habit-

uation and the variance did not differ from the sixth measurement

(paired t-test: p = 0.615; Levene-test: p = 0.547).

Unlike in CDT, WDT and CPT curves, a habituation curve was

observed for HPT (Fig. 2).

The heat pain thresholds (HPT) increased from the first to the

eighth measurement.

This result refer to the first test day, but we observed the similar

result for the second test day (Fig. 2) with the exception of CPT. CPT

seems to showa habituation on second test day, butwhenwe delete

the first single measurement we do not see habituation any more.

Patients and healthy volunteers did not differ significantly for

any thermal threshold (Tables 3 and 4). However, within the com-

bined patient group, including patients with varying intensities of

ongoing pain, (see method) a positive correlation between ongoing

pain intensity and the warm detection threshold (r = 0.57), and a

negative correlation for the cold detection threshold (r = �0.45)

was found, (Fig. 3). Ongoing pain intensity on the other hand af-

fected neither the heat- nor the cold pain threshold.

Ongoing pain score was not measured on the second day.

4. Discussion

In the present study we analysed the repeatability and habitu-

ation of thermal stimuli during thermal quantitative sensory test-

ing (tQST) in a group of chronic non-neuropathic pain patients and

healthy human subjects on two different days and over 8 repetitive

measurements. Novel and important aspects of this study were:

� For clinical purposes, tQST shows a sufficient repeatability with

variations within the normal range of reference data.

� Habituation for CDT, WDT and CPT was minor and limited

within two stimuli, suggesting that the common practice to

average across three stimuli is sufficient.

� Heat pain thresholds were subject to a more pronounced and

longer lasting habituation, suggesting that more than 3 repeti-

tions are required to reach a habituated state. On the other hand,

test–retest repeatability for heat pain was as good as for the

other parameters. Hence, it may not be necessary to reach the

habituated state and 3 measurements may be sufficient.

Table 3

Detection and pain thresholds for patients and healthy human subjects at the 1st and 2nd test day at the dominant side (mean, SD: standard deviation, range); detection

thresholds are listed as the log-transformed value, the values in brackets represent the difference in temperature to the 32 �C baseline and the pain thresholds are listed as the

absolute values (specification see statistical analysis). #p < 0.05 day-to-day difference at the same side. The mean thresholds were calculated using the first three consecutive

measurements.

CDT WDT CPT HPT

Mean log (±SD) Mean log (±SD) Mean (±SD) Mean (±SD)

Range (mean in �C) Range (mean in �C) Range Range

Dominant side first day

All subjects 0.13 ± 0.24# 0.13 ± 0.24 8.48 ± 6.37 # 45.91 ± 3.09

�0.75. . .0.66 �0.63. . .0.66 0.01. . .22.20 38.52. . .50.00

(�1.60) (1.64)

Patients 0.13 ± 0.29 0.18 ± 0.24 7.65 ± 6.65 46.03 ± 2.96

�0.75. . .0.66 �0.34. . .0.66 0.01. . .22.20 39.66. . .50.00

(�1.69) (1.82)

Healthy human subjects 0.12 ± 0.19 0.09 ± 0.24 9.24 ± 6.08 45.81 ± 3.23

�0.34. . .0.56 �0.63. . .0.55 0.01. . .18.74 38.52. . .50.00

(�1.51) (1.48)

Dominant side second day

All subjects 0.19 ± 0.25# 0.14 ± 0.23 9.99 ± 6.38 # 46.21 ± 3.14

�0.32. . .0.85 �0.65. . .0.78 0.01. . .22.49 35.18. . .50.00

(�1.88) (1.62)

Patients 0.21 ± 0.26 0.15 ± 0.27 9.10 ± 6.07 45.91 ± 3.57

�0.32. . .0.85 �0.65. . .0.78 0.01. . .19.23 35.18. . .50.00

(�1.99) (1.77)

Healthy human subjects 0.17 ± 0.24 0.13 ± 0.19 10.81 ± 6.62 46.49 ± 2.71

�0.32. . .0.68 �0.18. . .0.57 0.01. . .22.49 39.77. . .50.00

(�1.78) (1.48)

Table 4

Two-way analysis of variance for the detection and pain thresholds using group as a between-subjects factor and test day as a within-subjects factor (group means patients and

healthy human subjects; test day means the 1st and 2nd test at different days).

tQST parameters Group (1) Test day (2) Interaction (1 � 2)

F-value p-value� F-value p-value� F-value p-value�

CDT 0.19 0.67 5.52 0.02 0.18 0.68

WDT 1.48 0.23 0.01 0.94 1.06 0.31

CPT 1.55 0.22 5.38 0.02 0.01 0.93

HPT 0.08 0.78 0.64 0.43 1.27 0.26

4 C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

� tQST does not show any difference between healthy human sub-

jects and patients with chronic non-neuropathic pain.

� Thermal detection thresholds were significantly correlated with

ongoing pain intensity in the non-neuropathic pain patients –

possibly due to a centrally mediated impairment of this percept

the presence of a chronic pain condition.

4.1. Repeatability

tQST measurements were repeated on two different days. For

this short-term interval no learning effect for any of the QST proce-

dures was detected. In patients and healthy human subjects both

stable day-to-day mean thresholds as well as significant day-to-

day correlations of thresholds could be observed.

These findings are consistent with the literature, indicating a

good reliability of thermal detection thresholds in non-neuropathic

pain patients and healthy human subjects using the ‘‘method of

limits” (Guy et al., 1985; Levy et al., 1989; Claus et al., 1990; Arm-

strong et al., 1991; Valensi et al., 1993; Claus et al., 1993; Meier

et al., 2001). As for the warm detection threshold, in the present

study heat pain thresholds did not show any significant day-to-

day differences (Levy et al., 1989; Meier et al., 2001; Yarnitsky

et al., 1995). Only cold detection and pain thresholds were signifi-

cantly different after few days. However, even these differences

were small compared to the range of normal variability, and hence

are not considered clinically relevant.

Our data suggest that the detection of painful cold may be a

more difficult task than the detection of warm or hot stimuli, pos-

sibly due to a larger variability of these thresholds with a lot of

individual differences. The neural basis of cold detection and pain

is less well known than the neural basis for other stimuli. For cold

pain, some nociceptive afferents start firing upon cooling to tem-

peratures as high as 30 �C, whereas others are only activated when

skin surface temperature is below freezing (Kajander et al., 1994;

Simone et al., 1994). In addition, muscle afferents are also thought

to contribute to cold pain. However, tQST reliability is sufficient for

clinical needs (Chong et al., 2004).

Fig. 2. Changes of 1st to 8th measurement for the thermal detection- and pain thresholds (CDT/WDT/CPT/HPT).The values represent the 1st and 2nd test day at the dominant

side for all subjects;*p < 0.05; A: 1–3 measurement; B: 4–6 measurement; ns = non significant. CDT and WDT are represented as the difference to 32 �C transformed in log-

values and re-transformed in absolute temperature and the CPT and HPT with the absolute values.

Table 5

t-test of paired samples. The samples are A (1st to the 3rd measurements) and B (4th to the 6th measurements) for patients and healthy human subjects in the 1st test day at the

dominant side; the 2nd and 3rd column represent the mean and standard deviation (SD) of the log-values for the detection thresholds and the absolute values for the pain

thresholds.

tQST A: 1st to the 3rd measurement B: 4th to the 6th measurement t-test for the dependent samples A and B

Parameters Mean log (±SD) Mean log (±SD) p-value

CDT 0.13 ± 0.24 0.09 ± 0.24 <0.05

WDT 0.13 ± 0.24 0.13 ± 0.27 0.80

Mean (±SD) Mean (±SD)

CPT 8.48 ± 6.37 7.69 ± 6.03 <0.05

HPT 45.92 ± 3.09 47.72 ± 2.27 <0.05

C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx 5

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

Our study was performed before the establishment of the QST-

protocols of DFNS (Rolke et al., 2006a,b) so that a small difference

for CDT and CPT on two different days could be explained as lack of

training. Particularly with regard to the cold detection threshold it

is important to carry out the introduction of the tQST. CPT variabil-

ity may be a problem for its use in individual patients, in contrast

to average values in groups of patients in research.

4.2. Habituation

Current recommendations regarding tQST conduction in clinical

practice report that the calculation of the mean of single measure-

ments is a reasonable procedure to obtain valid data (American

Diabetes Association, 1992). For reasons of clinical practicality,

the ‘‘method of limits”, i.e. using three repetitive measurements

for each QST parameter is proposed in several studies (Rolke

et al., 2006a,b), whereas other studies recommend up to seven rep-

etitions (American Diabetes Association, 1992; Chong et al., 2004;

Siao and Cros, 2003; Verdugo and Ochoa, 1992). In summary thus,

there is no general agreement about the needed number of repet-

itive measurements for calculating a mean tQST threshold. There

are a few studies presenting data about the number of measure-

ments after which either the mean of each tQST parameter or the

variance of each tQST parameter remains constant. A prior study

suggests 2 or more repetitive tQST measurements for calculating

a mean tQST threshold with smaller variability (Fagius and Wah-

ren, 1981).

We analyzed 8 single measurements for all cold and warm

detection (CDT, WDT) as well as cold and heat pain thresholds

(CPT, HPT). The two detection thresholds CDT and WDT were sta-

ble within a session: the first measurement of CDT differs signifi-

cantly from the second but starting from the second

measurement differences wear off. With respect to WDT, neither

the mean threshold nor the variance changed when calculated

beginning from the third measurement. In contrast, HPT shows a

significant habituation, while this effect for CPT was only present

by trend (Fig. 2). This significant heat pain habituation seems to

contradict the results after continuous supra-threshold pain stim-

uli (Greene and Hardy, 1962), but is a well known phenomenon

upon repeated stimulation. Heat habituation is a predominantly

peripherally located process (Greffrath et al., 2007) where this

tachyphylaxis is based on an increasing deactivation of heat-sensi-

tive ion currents nociceptive nerve endings (Firner et al., 2006;

Schwarz et al., 2000). Our data show that this extensive and pro-

longed tachyphylaxis is specific for heat pain and does not occur

for cold pain, which has different transduction mechanisms in

the nerve terminals.

As a consequence for the practice of tQST, when we want to as-

sess heat pain habituation, at least 8 repetitions are needed. On the

other hand, a good day-to-day reproducibility with averages across

3 measurements suggests that it is not necessary to reach the full

habituated state.

4.3. Difference between healthy human subjects and patients with

chronic non-neuropathic pain and the correlation between the

ongoing pain intensity and the thermal detection thresholds

In contrast to Kleinboehl et al. (1999) we did not find any signif-

icant group differences in tQST between patients with non-neuro-

pathic pain and healthy human control subjects. Our results are

consistent with the study of Langemark et al. (1989), who described

a different technique, in which every push-button reversed the

direction of the temperature change of the thermode (comparable

to the thermal sensory limen procedure). These findings were sup-

ported from other studies as well (Hansson et al., 1988). Interest-

ingly, thermal detection for cold and warm but not pain thresholds

of the non-neuropathic pain patients were significantly correlated

with ongoing pain intensity following the rule: ‘‘Pain intensity of pa-

tients was significantly correlated with WDT and CDT”.

This result is in accordance with the study of Kramer et al.

(2004) in a group of diabetic patients suffering from neuropathic

pain due to small-fiber loss.

Fig. 3. Scatter plot and regression lines between the ongoing pain (NRS) and the thermal detection and the pain thresholds for the patients on the 1st test day at the dominant

side. CDT and WDT are represented as difference to 32 �C and the CPT and HPT with the absolute values. The mean thresholds were calculated using the first 3 consecutive

measurements.

6 C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002

Our data suggest that even if detection thresholds remain with-

in the range of normal variability, ongoing chronic non-neuro-

pathic pain may lead to a centrally mediated impairment of a

non-painful thermal percept. The generalization of this effect when

testing headache or back pain patients points to a higher order

neuron effect rather than neuron interactions on spinal cord or tri-

geminal level.

Impaired somatosensory processing is a known phenomenon in

relation to pain intensity of patients with experimentally elicited

or chronic, particularly neuropathic pain conditions (Schwoebel

et al., 2002; Tran et al., 2003; Moseley et al., 2005; Pleger et al.,

2004). We described for the first time a finding in which thermal

detection thresholds increased with ongoing pain intensity in pa-

tients with non-neuropathic pain. Previous work predominantly

examined tactile sensitivity. This unspecific effect of a pain related

decreased thermal percept for non-painful cold and warm has to

be taken into consideration to avoid a false diagnosis of a small-fi-

ber neuropathy in a non-neuropathic pain patient. On the other

hand, this possible effect of ongoing pain intensity on thermal

detection thresholds is limited and must not be overestimated,

since on a group level no significant differences between patients

and healthy control subjects could be observed. An alternative

interpretation of this finding would be an attentional deficit.

More important however, neither chronic headache nor back

pain influence cold and heat pain thresholds, indicating that these

measures are more stable when using tQST in the examination of

non-neuropathic pain syndromes.

4.4. Conclusions and clinical implications

The findings of the present study show that tQST findings are

stable over several days, and that of the tested four tQST parame-

ters, only heat pain is subject to a pronounced habituation, proba-

bly due to peripheral fatigue of the receptors.

In our study, non-neuropathic pain patients did not differ from

healthy human subjects for any of the tested QST parameters, indi-

cating the lack of significant nerve damage in this group of pa-

tients. However, the significant correlation of ongoing pain

intensity with thermal detection but not thermal pain thresholds

points to the presence of a pain-induced and possibly centrally

mediated decreased sensitivity for non-painful stimuli in these

chronic pain patients.

Acknowledgements

This work was supported by BMBF grants (01EM0506) (German

Research Network on Neuropathic Pain, DFNS). We are indebted to

the subjects who participated in the study for their consent and co-

operation.

References

American Diabetes Association. Proceedings of a consensus developmentconference on standardized measures in diabetic neuropathy. Quantitativesensory testing. Muscle Nerve 1992;15:1155–7.

Armstrong FM, Bradbury JE, Ellis SH, Owens DR, Rosen I, Sonksen P, Sundkvist G. Astudy of peripheral diabetic neuropathy. The application of age-relatedreference values. Diabet Med 1991;8 Spec No:S94–9.

Bland JM, Altman DG. Measuring agreement in method comparison studies. StatMeth Med Res 1999;8:135–60.

Chong PST, Cros DP. Technology literature review: quantitative sensory testing.Muscle Nerve 2004;29:734–47.

Claus D, Hilz MJ, Neundorfer B. Thermal discrimination thresholds: a comparison ofdifferent methods. Acta Neurol Scand 1990;81:533–40.

Claus D, Mustafa C, Vogel W, Herz M, Neundorfer B. Assessment of diabeticneuropathy: definition of norm and discrimination of abnormal nerve function.Muscle Nerve 1993;16:757–68.

Fagius J, Wahren LK. Variability of sensory threshold determination in clinical use. JNeurol Sci 1981;51:11–27.

Firner M, Greffrath W, Treede RD. Phosphorylation of extracellular signal-relatedprotein kinase is required for rapid facilitation of heat-induced currents in ratdorsal root ganglion neurons. Neuroscience 2006;143:253–63.

Fruhstorfer H, Gross W, Selbmann O. Von Frey hairs: new materials for a newdesign. Eur J Pain 2001;5:341–2.

Geber C, Klein T, Rolke R, Magerl W, Dieterich M, Birklein F, et al. Test/Retest- andinterobserver-reliability in quantitative sensory testing according to theprotocol on the German network on neuropathic pain (DFNS). Eur J Pain2007;11(Suppl. 1):S87.

Greene LC, Hardy JD. Adaptation of thermal pain in the skin. J Appl Physiol1962;17:693–6.

Greffrath W, Baumgartner U, Treede RD. Peripheral and central components ofhabituation of heat pain perception and evoked potentials in humans. Pain 2007[Epub ahead of print].

Guy RJ, Clark CA, Malcolm PN, Watkins PJ. Evaluation of thermal and vibrationsensation in diabetic neuropathy. Diabetologia 1985;28:131–7.

Hansson P, Ekblom A, Lindblom U, Marchettini P. Does acute intraoral pain altercutaneous sensibility? J Neurol Neurosurg Psychiatry 1988;51:1032–6.

Hilz MJ, Axelrod FB, Hermann K, Haertl U, Duetsch M, Neundorfer B. Normativevalues of vibratory perception in 530 children, juveniles and adults aged 3–79years. J Neurol Sci 1998;159:219–25.

Jensen MP, Karoly P, O’Riordan EF, Bland Jr F, Burns RS. The subjective experience ofacute pain. An assessment of the utility of 10 indices. Clin J Pain 1989;5:153–9.

Kajander KC, Allen BJ, Allard BL, Courteix C, Simone DA. Responses of rat C-fibernociceptors to noxious cold. Soc Neurosci Abstr 1994;20:1571.

Kleinbohl D, Holzl R, Moltner A, Rommel C, Weber C, Osswald PM. Psychophysicalmeasures of sensitization to tonic heat discriminate chronic pain patients. Pain1999;81:35–43.

Kramer HH, Rolke R, Bickel A, Birklein F. Thermal thresholds predict painfulness ofdiabetic neuropathies. Diabetes Care 2004;27(10):2386–91.

Langemark M, Jensen K, Jensen TS, Olesen J. Pressure pain thresholds and thermalnociceptive thresholds in chronic tension-type headache. Pain 1989;38:203–10.

Levy D, Abraham R, Reid G. A comparison of two methods for measuring thermalthresholds in diabetic neuropathy. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1989;52:1072.

Loseth S, Lindal S, Stalberg E, Mellgren SI. Intraepidermal nerve fibre density,quantitative sensory testing and nerve conduction studies in a patient materialwith symptoms and signs of sensory polyneuropathy. Eur J Neurol2006;13(2):105–11.

Magerl W, Treede RD. Secondary tactile hypoesthesia: a novel type of pain-inducedsomatosensory plasticity in human subjects. Neurosci Lett 2004;361:136–9.

Meier PM, Berde CB, DiCanzio J, Zurakowski D, Sethna NF. Quantitative assessmentof cutaneous thermal and vibration sensation and thermal pain detectionthresholds in healthy children and adolescents. Muscle Nerve2001;24:1339–45.

Moseley GL, Sim DF, Henry ML, Souvlis T. Experimental hand pain delaysrecognition of the contralateral hand-evidence that acute and chronic painhave opposite effects on information processing? Brain Res Cogn Brain Res2005;25:188–94.

Pleger B, Tegenthoff M, Schwenkreis P, Janssen F, Ragert P, Dinse HR, et al. Meansustained pain levels are linked to hemispherical side-to-side differences ofprimary somatosensory cortex in the complex regional pain syndrome I. ExpBrain Res 2004;155:115–9.

Rolke R, Baron R, Maier C, Tolle TR, Treede RD, Beyer A, et al. Quantitative sensorytesting in the German research network on neuropathic pain (DFNS):standardized protocol and reference values. Pain 2006a;123:231–43.

Rolke R, Magerl W, Campbell KA, Schalber C, Caspari S, Birklein F, et al. Quantitativesensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. Eur J Pain2006b;10:77–88.

Schwarz S, Greffrath W, Busselberg D, Treede RD. Inactivation and tachyphylaxis ofheat-evoked inward currents in nociceptive primary sensory neurones of rats. JPhysiol 2000;528:539–49.

Schwoebel J, Coslett HB, Bradt J, Friedmann R, Dileo C. Pain and the body schema:effects of pain severity on mental representations of movement. Neurology2002;59:775–7.

Shukla G, Bhatia M, Behari M. Quantitative thermal sensory testing-value of testingfor both cold and warm sensation detection in evaluation of small fiberneuropathy. Clin Neurol Neurosurg 2005;107:486–90.

Siao P, Cros DP. Quantitative sensory testing. Phys Med Rehabil Clin N Am2003;14:261–86.

Simone DA, Gilchrist HD, Kajander KC. Responses of primate cutaneous nociceptorsevoked by noxious cold. Soc Neurosci Abstr 1994;20:1379.

Tran TD, Hoshiyama M, Inui K, Kakigi R. Electrical-induced pain diminishessomatosensory evoked magnetic cortical fields. Clinical Neurophysiol2003;114:1704–14.

Valensi P, Attali JR, Gagant S. Reproducibility of parameters for assessment ofdiabetic neuropathy. The French Group for research and study of diabeticneuropathy. Diabet Med 1993;10:933–9.

Verdugo R, Ochoa JL. Quantative somatosensory thermotest. A key method forfunctional evaluation of small calibre afferent channels. Brain1992;115:893–913.

Yarnitsky D, Sprecher E. Thermal testing: normative data and repeatability forvarious test algorithms. J Neurol Sci 1994;125(1):39–45.

Yarnitsky D, Sprecher E, Zaslansky R, Hemli JA. Heat pain thresholds: normativedata and repeatability. Pain 1995;60:329–32.

C.M.S. Agostinho et al. / European Journal of Pain xxx (2008) xxx–xxx 7

ARTICLE IN PRESS

Please cite this article in press as: Agostinho CMS et al., Habituation and short-term repeatability of thermal testing in healthy human ...,

Eur J Pain (2008), doi:10.1016/j.ejpain.2008.10.002