专利名称：病人慢性疼痛的客观测定的制作方法
背景技术：
本申请涉及客观测定个体慢性疼痛的方法。
人(动物)遭受两种类型的疼痛。由碰撞、热等外部因素，以及由这些外部因素造成的组织损伤，或者特定疾病造成的短暂痛可以从短时持续至更长时间。其通常将持续至损伤或疾病对人体组织的影响消退，例如创伤或灼伤已经部分或完全愈合。人也遭受到长期或慢性疼痛，这些疼痛可以是或不是外部因素造成的结果，并且它们通常将持续长度不确定的时间。慢性疼痛可以使人虚弱，并干扰遭受该疼痛的人的正常生活、从事工作、参与日常活动等。遭受慢性疼痛的人常常有权从保险公司、雇主、政府、无意或有意造成伤害的个人等处获得补偿。过去很难(如果不是不可能的话)依据受伤害者的陈述客观确定其所遭受的慢性疼痛。但是，这对于公平和充分补偿受伤害者是非常重要的。
客观测定慢性疼痛的存在及/或进行定量的根本问题是疼痛由脑感知，并且目前还没有可行的试验或规程可以客观判定是否出现慢性疼痛，以及如果产生疼痛的话，该疼痛的强度。结果，医师、心理学者以及技术人员等人不得不主要依赖于患者对慢性疼痛的主观评价。这是一项困难和不准确的工作，将导致不可信的结果。
由于各种原因，个体对慢性疼痛的感知可能是不准确的，例如他/她的精神及/或情绪状态、个体大脑对疼痛的客观不正确的感知、个体对疼痛的耐受性差异等。
另外，遭受疼痛者也可能由于与疼痛本身无关的原因而修饰或减轻慢性疼痛。因此个体可能夸大、修饰或者完全虚构现实、叙述及/或慢性疼痛的强度。这种情况经常出现在个体由于其宣称遭受的慢性疼痛而请求第三方补偿的场合。个体可能会夸大或虚构慢性疼痛，这是由于他相信这可以从保险公司得到更高额的付款，可以在纠纷中获得更多的补偿，可以在诉讼中有利于个体，可以赢得其他人的同情心等。个体也有可能将它们遭受的慢性疼痛最小化，例如，为了具有他/她希望的位置的合格资质，而慢性疼痛有可能成为该合格资质的障碍。
作为使人虚弱的慢性疼痛的结果，对赔偿请求的处理经常发生，并需要判定慢性疼痛的存在及/或强度。这些请求可以为一次性支付赔偿，或者终生支付，这是作为真实的、修饰的或完全虚构的高度慢性疼痛以及可以混入其中的无资格的主张的结果。由于大部分人口忍受着慢性疼痛，因此由保险公司或者有义务赔偿受伤害者的他人产生的债务非常庞大，通常全国每年为几十亿美元。
如果其请求被接受，那么没有遭受慢性疼痛或者其遭受程度并不使之虚弱但请求赔偿的人将得到他们无权获得的不公平赔偿。由于额外或者欺诈请求导致更高的保险费，因此这将反过来加重保险公司和由保险公司保险的被保险者的负担。
目前为止，与例如通过简单的血样测试可以测定患者胆固醇水平的方法相比，以客观和可信的方法客观测定慢性疼痛的存在及/或强度还是不可行的。相反地，由于慢性疼痛产生的赔偿请求过去由在这些事务中具有经验的人来处理。他们根据病人当时的行为、背景、身体和内科记录、修饰或虚构他们对其遭受的慢性疼痛的描述的可能的动机等因素可以确定慢性疼痛的存在或不存在及/或水平。虽然这种对请求的评价是有用的，因为病人明显失实的虚伪陈述、夸大和全部假话至少有时可以被观察或察觉到，，但是它们是非科学的、主观的和不可信的。结果，忍受慢性疼痛的病人可能被错误地判定为没有遭受慢性疼痛，而另一聪明地作出姿态的人却可能被确定为遭受慢性疼痛并得到不合理的赔偿。
已知，慢性疼痛的存在可以在脑中被察觉和确定。已有提示表明，通过观测可能证明慢性疼痛的存在及/或该慢性疼痛的水平的脑活动，可以客观测定慢性疼痛的存在及/或水平。
例如，美国专利6018675(Apkarian)中公开了测定患者疼痛方法，该方法通过以时间依赖性方式施加不同强度的痛觉刺激，在该过程中使用图像(例如，功能性MR)记录患者的脑反应，同时当施以痛觉刺激或变化时，患者使用觉计(perceptometer)或其它由患者操纵的类似疼痛等级装置来表示不适的程度。疼痛等级与使用定量分析定性脑对该疼痛的表现的成像结果相关。综合计算的疼痛相关分析信息的大脑高分辨率解剖图像(MR或其它模式)中产生颜色叠加。
在该Apkarian专利中，测试时，对患者施以一段时间的不同的疼痛，其中，患者的脑反应被客观地成像，并且在这段时间内患者对不适程度的主观表述也被记录。之后，将患者对不适程度的主观表述与客观成像的脑反应联系起来，以定性与患者感知相关的疼痛的脑表现，并且不考虑可能与感知仅有微小相关的刺激的细节。在该方法中，为了施以不同的疼痛，患者可以从外部进行操纵。该操纵可以包括遭受慢性背部疼痛的患者的腿活动。在其它情况中，可以通过应用外部刺激例如热刺激来施加不同的疼痛。在所有的情况中，刺激激发了患者的疼痛感知，并且，使用患者本身提供的感知信号来分析脑图像。
将患者对疼痛的主观表述与施以相同疼痛的一组人的脑活动相比较。因此，在Apkarian专利中还讲述了使用上述技术测定具有相同疼痛起因的大量个体，来获得该状态的“集合”值。该样本中也包括没有疼痛状态的个体来检测所得结果的可信性。例如，为了建立预期为具有轻度背部疼痛状态的个体的脑图像的“集合”值，对若干个体进行了测试，获得对其施以不同程度疼痛时的脑图像，例如，通过抬升个体的腿至离水平线的不同角度。也就是说，以仰卧的姿势，个体的每条腿可被抬升至离水平线的不同角度，例如以5°增加。之后，将每个角度增加获取的脑图像与个体表述的疼痛等级联系起来。这些个体的与表述的疼痛等级向关联的结果脑图像之后被合计，以建立由等级装置显示的预期为不同程度疼痛的“集合”值。
一旦建立了“集合”值，患者可以接受相似的草案来获取他/她对腿相对于水平线的每个角度抬升的疼痛定级。之后，可以将与疼痛等级相应的患者的脑图像与预期给定的疼痛等级的集合脑图像相比较。实际的脑图像与预期的集合脑图像之间的偏差可以作为伪疼痛的客观证据。
因此，Apkarian专利公开了一种测定患者对连续施以大量痛觉刺激的脑反应的方法。虽然，该方法对于辨别由大量痛觉刺激产生的疼痛有用，但是Apkarian专利中讲述的方法没有并且不能区别慢性疼痛与短暂痛，并且不能以客观依据确定慢性疼痛的存在及/或强度。
因此，以往的尝试由于其可疑的可靠性、准确性及/或可行性没有被采用。因此，需要一种以高度的准确性和可靠性客观确定慢性疼痛以及慢性疼痛水平的方法。
发明内容
高级的图像扫描技术可以检测和量化大脑中的神经元活动。本发明利用了以下发现，即在脑中出现的某些神经元活动与脑接受的疼痛感知有关，以及遭受慢性疼痛的患者与没有遭受慢性疼痛的患者在脑中具有不同的与疼痛相关的神经元活动。在本发明中，这些不同有利于以完全客观的基础来检测个体是否遭受慢性疼痛，而不需要任何来自受试患者的输入信息。结果，患者不能有意识地影响过程以及他/她是否遭受慢性疼痛的最终测定。
患者身体中出现的疼痛向脑发出疼痛冲动，在脑额前区进行最初的处理，其中所述脑额前区包括皮质部和皮质下部。该疼痛冲动引起脑额前区的神经元活动，这些神经元活动可以在功能性核磁共振成像(″f-MRI″)中观测到。因此对患者身体的任何部分施加的例如振动、压力或热的痛觉刺激可以通过脑中增加的神经元活动(至少是主要在其额前区的初始神经元活动)来观察到。但是，对于施加的痛觉刺激产生的可观察到的神经元活动在遭受慢性疼痛的患者与没有遭受慢性疼痛的患者之间存在不同。特别是，遭受慢性疼痛者较没有遭受慢性疼痛者对施加的痛觉刺激更加敏感，这些显示在f-MRI中，表现为与施以相同痛觉刺激的没有遭受慢性疼痛的个体的f-MRI相比较，脑中的神经元活动增加。
另外，在遭受慢性疼痛者中，观察到的针对给定痛觉刺激的脑活动是所存在的慢性疼痛程度的函数。因此脑中神经元活性的水平与患者遭受的慢性疼痛的程度具有直接的关系。这提供了对患者遭受的慢性疼痛的程度的定量测定。
为了比较遭受慢性疼痛的患者与没有遭受疼痛的患者中由痛觉刺激引起的神经元活动，将如他的脑f-MRI所示的患者脑活动与标准f-MRI比较，该标准f-MRI采自对没有遭受疼痛的个体(对照组)施以相同的痛觉刺激的代表性样本的脑活动。
在其最宽的形式中，本发明包括对宣称遭受慢性疼痛的患者施以痛觉刺激，观测由所述刺激产生的脑部变化，并对该观察到的脑部变化与对一组没有遭受慢性疼痛的个体施以相同的刺激而产生的脑部变化进行比较。例如，如医师之类的评价者然后判断观察到的患者的脑部变化与对照组是否有显著的统计学差别。如果有，则通过比较客观确定患者遭受慢性疼痛。另外，对患者与对照组脑中的定量变化的比较能够以高水平的客观准确度来测定患者遭受的慢性疼痛的程度。
在实践中，本发明包括最初为不同对照组构建标准f-MRI库，所述对照组由没有遭受慢性疼痛的个体组成。通常标准f-MRI如下构建，即向对照组的每个成员施以相同的痛觉刺激，同时采集由痛觉刺激引起的脑活动的f-MRI。如下所示，之后对照组所有成员的f-MRI被统计学综合至对于给定痛觉刺激以及对于成员具有预定特征的对照组的标准f-MRI中。
通过以下方法对宣称遭受慢性疼痛的患者进行测试对他/她施以与对照组成员所施加的相同的痛觉刺激，并采集他/她的脑活动的f-MRI。评价者之后比较患者的f-MRI与标准f-MRI。如果患者的f-MRI较标准f-MRI显示出具有统计学上显著高的脑活动，则该患者将被判定为遭受慢性疼痛。什么是统计学显著性在某种程度上可取决于判断，但是在所有情况下都应设置客观的对照标准，例如目前建议使用的是相对所观察发射值(emissions)的标准正态分布平均值的标准差为1-1.5，尤其是对于处理保险索赔而言(如下文进一步阐述的那样)。
优选地，该过程被计算机化以及自动化，这样计算机可以提供输出结果，该结果数字化(或者，例如为图形形式)反映患者的f-MRI与标准f-MRI之间的定量以及定性差别。在该方法中，通过预先确定表示慢性疼痛存在的计算机输出水平，该过程可以在测定慢性疼痛的存在中避免大部分的主观输入，其中包括评价者的主观输入。
只要患者中的慢性疼痛的存在需要被确定，本发明均是有用的。本发明已经被具体应用于评价基于慢性疼痛提出的保险或赔偿请求，所述慢性疼痛可使患者部分或者完全丧失完成某些工作、保持工作(hold jobs)等。相当大部分的人口遭受慢性疼痛并提出赔偿请求。与过去不同，那时只能根据评价者的观察包括患者提供的主观输入凭经验检验慢性疼痛，这些非常不准确，并且难以(如果不是不可能的话)检验，而且容易出现差错，即拒绝有权的人的赔偿却不公平地给予没有遭受慢性疼痛的人，本发明提供了以不受患者影响的方式完全客观确定是否存在慢性疼痛。
本发明的另一方面提供了处理由声称遭受慢性疼痛的患者提出的保费索赔的方法，它包括测量由施以他/她身体的痛觉刺激而引起的患者脑活动，并且比较患者的脑活动与向没有慢性疼痛的个体施以相同刺激而产生的脑活动。如果比较显示其中存在显著的统计学差异，则该患者被确定为遭受到慢性疼痛，并且该信息之后被提供给保险公司(或者拒绝患者的赔偿请求的其它公司)以进入下一步的程序，例如确定患者是否有资格获得赔偿。
本发明对慢性疼痛遭受者进行保险费和其它赔偿请求是特别有用。本发明避免了患者修饰、夸大甚至完全虚构感性疼痛的存在的可能性，已经发现该趋势存在于保险费索赔者的40％之多。因此按照本发明来处理保险费索赔可以具有高度的准确性，因此可以保证慢性疼痛遭受者获得充分的赔偿，同时防止不道德的人通过进行不准确或完全错误的主张而有效欺骗保险系统，而这种情况在过去难以确定。
脑对疼痛的反应人脑不是静态的，随着延续性或慢性疼痛，脑中存在适应性整合活动。这在f-MRI、MRS(磁共振分光计(magnetic resonance spectrometer))、PET-扫描、MEG(脑磁波描计(magnetoencephalography))等中已经被观测到。科学研究表明，脑对于疼痛存在可塑性，由于脑可塑性，脑的一些部位可以发生变化。例如，在自体感应图(躯体如何感知其本身)中，存在感知整合、额前部皮质过兴奋、脑神经递质水平出现变化、包括继发疼痛、尤其是慢性疼痛的疼痛相关神经元活动变化。
认真的体格检查表明，例如具有低的痛记分(tender point count)患者之间存在联系，且当疼痛严重时，临床实验会随着正性痛记分的增加而变化、在自体感觉图中异常性疼痛(引起疼痛的非疼痛性(non-nociceptive)性刺激)的变化等。虽然缺少科学研究，但是认真的临床实验证明了在中枢神经系统存在可塑性。研究还表明，随着痛源的愈合或消失以及其引起的慢性疼痛的减轻或消失，神经系统会恢复至正常状态。
对于专业能力不强的评价者/医师，对患者的临床观察及/或实验可能出现混乱和不同的结果。例如在歇斯底里转化型反应(hysterical conversion reactions)中，遭受慢性疼痛的个体会表现出疼痛的非-解剖学和非-生理学模式。这些变化用f-MRI难以解释，因为其中包括了在自体感觉图中的变化或躯体如何感知其本身。这些脑和神经模式的变化可以通过f-MRI观测到。
传统的MRI可以将软组织和硬组织解剖成像。水在高磁场下具有轻微的磁性。水中的一些质子排成行，形成分子指南针。根据组织中水/质子的数量，在强磁场中穿透人体的射频(“RF”)信号可以获得横断面图像。所得图像以组织中水的数量为基础。骨、韧带、肌肉等可以被成像。使用该技术的MRI可以提供软组织的详细横断面图像，这对于x-射线是不可能的。
F-MRI进一步可以允许间接观测神经元活动。神经活动图像的生成来自血液中的氧。血中的血红蛋白含有铁，它可以与血中运送的氧结合。在脑组织中，血红蛋白卸载其氧，这改变了血红蛋白的磁特性。血红蛋白磁特性的变化引起局部磁场中的干扰。接近血红蛋白氧交换的磁化水分子丧失它们的磁定向几毫秒，之后会恢复。穿透脑组织的RF信号采集这些磁变化，这可以在f-MRI中观察到，由此来确定脑中出现的变化。使用安装有例如AFNI(Robert Cox博士的“Analysis of Functional Neuro Imaging(功能性神经成像的分析)”；Bio-research Institute，Medical College of Wisconsin，现在位于National Institute ofHealth)合适软件的计算机来生成神经活动的部位图，以及其强度，所述强度例如为神经元活化的百分率及/或神经元活动模式的变化。
更详细些，f-MRI的强磁场使大量水分子(仅有轻微的磁性)根据磁性排成行，从而使依赖性成像技术(“BOLD”)发挥作用。该BOLD技术利用了以下事实在神经元细胞为了激活而被滋养的过程中血液有变化。血红蛋白将从反磁性的氧合血红蛋白的形式变化为顺磁性的脱氧血红蛋白。红血球中血红蛋白从反磁性到顺磁性的变化引起分子磁特性的变化。磁特征的变化导致血红蛋白周围局部磁场的干扰。由于局部磁场的干扰，磁化的水分子丧失其磁定向。但是局部磁信号变化稳定之后，分子会在强大的外部磁场下重新排列成行，当该重新排列发生时便产生RF信号。重新排列的RF信号可以被检测到，磁场中的变化记录在f-MRI中。
也就是说，由刺激产生的神经元的活动需要氧来完成脑/神经元代谢所必须的化学反应。当神经元受到刺激时就需要产生该代谢，之后形成代谢活性。该代谢需要氧，并且有氧从血红蛋白或血液到神经元的通路。其中包括磁定向的瞬间消失，这产生RF信号并成为在f-MRI扫描中可见。磁变化可以成图，显示显示活动的部位、活动强度、活化神经元的百分率、在f-MRI中可见的神经元活动的模式。
因此，由继发性功能障碍或疼痛引起的由躯体向脑的输入造成脑反应的变化。这些变化包括神经化学变化/分子变化、正常兴奋的功能变更以及神经传递的抑制。其中也有脑的自体感觉部分的新神经连接方式和整合或者修改。这些变化受感受疼痛或疼痛输入的调整。该变化本质上为伴随整合的高反应性。
已经进行了在背部确定痛源的研究。研究表明背部肌肉、脊间(intraspinous)韧带、硬脊膜(dura)物质、骶骨关节等的损伤可以造成背部疼痛。这些均可以成为痛源。研究表明41％的背部疼痛继发于椎间盘疾病，34.4％继发于骶骨关节痛，18％的发生于关节突关节(zygapophyseal joint)。
脊柱中的一个重要的痛源为来自脊髓的产痛圆盘(pain-generating disc)的“肿瘤坏死因子α”。大约20岁之后，人椎间盘的供血量减少。这导致“调亡”，调亡是细胞的非坏死性或程序性死亡。细胞破裂的副产物为“肿瘤坏死因子α” 。
通过纤维化环(annulus fibrosis)中裂口或破缝泄出的“肿瘤坏死因子α”对脊神经根及其包覆物造成化学刺激，该纤维化环将圆盘核浆(disc nucleuspulposus)保持原位。X射线、MRI、电反应诊断研究、体格检查等常常表现没有病状。Discograms显示阳性，并且MRI钆研究也显示阳性结果。振动试验也引起疼痛的显著提高。
脑中出现与慢性疼痛伴随的化学变化。这些变化是N-乙酰天冬氨酸的减少以及其它脑代谢的变化。这些化学变化会导致抑郁症、焦虑症及/或丧失认知记忆功能。伴抑郁症带来的疼痛以及不适会造成严重的结果，有时遭受慢性疼痛/延续性疼痛的个体会自杀。
慢性疼痛也包括自体感觉皮层对感知的疼痛的抑制的变化，以及反射的变化，也包括兴奋性的变化，例如在运动皮层中。遭受慢性疼痛的个体的自体感觉图中，出现脑对躯体感知的变化，这些变化在没有遭受慢性疼痛的个体中没有出现。
本发明所利用的中枢特性在于这样一种差异，即短暂痛或暂时施加于患者的“痛觉刺激”会导致不同的脑活动或脑活动的变化，这取决于该人是否患有慢性疼痛。将慢性疼痛患者与没有遭受慢性疼痛的个体相比较，其中由于脑可塑性、新神经元生长以及继发于神经递质和神经活动的变化的其它痛觉通路的抑制和增强而造成的脑变化存在不同。结果，在慢性疼痛患者与非慢性疼痛患者的脑活动方式中存在差异。另外，研究表明，由于存在数量增加的兴奋或激化了的神经元，遭受显著的慢性疼痛负荷的个体较没有遭受慢性疼痛的正常个体多耗时约一毫微秒(nanosecond)完成施以他们的痛觉刺激。
本发明的一个重要特征在于，与正常、没有遭受慢性疼痛的个体、优选为大量没有遭受慢性疼痛的个体(对照组)的神经元的活动以及模式相比较，确定慢性疼痛患者的激化了的神经元的模式及/或数量的不同。
另外，慢性疼痛患者的脑(神经元)活动与没有遭受疼痛的患者相比具有显著以及有统计学意义的差异。通过比较患者的脑活动(在f-MRI)与没有遭受疼痛的对照组(在标准f-MRI)的脑活动，对痛觉刺激反应的脑活动可以被应用于客观测定以及量化慢性疼痛的存在。
图1是客观判断患者是否遭受慢性疼痛的方法的流程图；图2是请求慢性疼痛伤残索赔的流程图。
具体实施例方式
阻碍活动能力的疼痛意味着丧失劳动能力。疼痛是主观的，并且根据不同的因素，例如遗传学、脑化学、过去的疼痛经历、文化、情绪、暗示等它是不同的不适感觉。疼痛可以继发于急性、潜在组织损伤，并且继发于脑异常/病态伤害感受性信息过程。
临床医生、保险公司以及法庭依赖于体格检查和不同的实验技术来确定和量化疼痛。例如在慢性疼痛患者的评价中，应用常规MRI扫描、CT扫描、脊髓电描图等来至少提供非-主观结果的测定，但是，这些是不客观的。常规MRI可以显示痛源或非痛源的病理学。疼痛及/或丧失劳动能力的程度由患者的主观申诉来陈述，这种主观申诉具有很大的可变性并且非常不客观可信。但是，脑感知的疼痛与区别患者的陈述不一样，可以通过f-MRI被客观观测。
患者例如可能存在一个或多个疼痛部位。慢性轻度背部疼痛是引起小于45岁的个体丧失劳动能力的原因之一。45岁之后，它是造成丧失劳动的第三大原因。遭受慢性疼痛的身体部位多样化，但是包括脊柱颈段、肩、手臂、腕和手、脊柱和脊柱腰段、臀部、膝、踝、整个手臂、整个腿等。通过比较在相同的解剖部位施以相同水平的痛觉刺激的患者的f-MRI与标准f-MRI(或“图”)，这些相同的解剖部位接受痛觉刺激评价。
本发明的一个目的是向申请人或单位(例如，保险公司)提供持续性疼痛患者与正常没有遭受疼痛个体之间的客观统计比较。该结果是根据当在位于或近疑似痛源部施以致痛刺激时，与没有遭受疼痛的标准正常的个体相比较而得神经元活化的模式及/或百分率。当在相同的解剖部位施以例如热、压力、振动或冷的相同刺激时，正常和慢性疼痛主体将在疼痛过程中出现变更和模式的不同。
本发明有助于保险公司、法庭等，也有利于慢性疼痛患者本身。保险公司的研究表明，估计20％至46％的诉讼(包括慢性疼痛和患病在内)以原告的欺骗行为或不当表达为基础。另一些保险公司投资的研究表明，大约40％的人口认为，为了获得有利的保险费或其它解决方法，可以误述他们的慢性疼痛或者患病的症状。
本发明也有利于遭受到相当的慢性疼痛但是按照过去的做法没有被诊断为遭受慢性疼痛的个体。如果没有客观的诊断结果，遭受慢性疼痛者有时会没有得到适当的赔偿及/或进一步的医学治疗，甚至他/她将遭受持续性疼痛以及严重的功能性活动障碍，这些限制了其收入、降低了其生活质量及/或影响了他/她的家庭的未来。本发明可以识别遭受严重慢性疼痛的患者，区别出添加细节者和欺骗性权利主张，有益于对适当的机构或个人作出正确的判断。
如上所述，慢性疼痛患者的疼痛模式和脑中神经元活动与没有遭受该疼痛的正常人不同。慢性疼痛患者具有增高的痛觉敏感度、痛觉增敏并经常有疼痛的中枢性敏化。例如，对遭受慢性轻度背部疼痛或纤维肌痛的患者的拇指甲施以疼痛刺激会得到这样的f-MRI，该f-MRI与从遭受相同痛觉刺激的的对照组所得的f-MRI不同。两组f-MRIs之间的脑部位和神经元活动模式的差异可以被客观地观测到。纤维肌痛患者和慢性轻度背部疼痛患者在相关皮层区的痛觉神经元活动具有广泛共同模式(extensive common patterns)。
慢性背部疼痛患者以及纤维肌痛患者相比接受相同痛觉刺激但没有遭受疼痛的个体需要更小量或强度的痛觉刺激。因此，慢性疼痛患者较没有遭受疼痛的个体需要更小的痛觉刺激来激化相同的痛反应。
进一步讲，根据他/她当时的慢性脑疼痛负荷，即使痛觉刺激的量或强度增大，遭受延续性慢性疼痛的患者也达到痛觉和神经元活动的最大值；也就是说，即使更大的痛觉刺激在达到最大值痛觉之后也不会引起更大的痛觉。因此，与对照组相比较，，施加至慢性疼痛患者的给定的痛觉刺激相比没有遭受疼痛的个体会产生增大的神经元活动以及更大程度的疼痛。相反，在f-MRI中，观测慢性疼痛患者的普通痛水平(common pain level)所需的强度要小于没有遭受疼痛的人，另外，慢性疼痛患者与没有遭受疼痛的对照组相比较，通常会具有不同的局部脑血流。
参考图1，首先以舒适的姿势将患者置于仪器的磁孔中，用f-MRI仪器来评价主张遭受慢性疼痛的个体是否真正遭受到慢性疼痛。将患者的头部用例如真空豆囊(vacuum bean bag)、泡沫头靠以及越过鼻梁的可移动的塑料棒来固定，如果还可以颤动或活动，可以用咬棒代替来保持头部稳定，施加痛觉刺激2同时在4处扫描患者的脑以及采集f-MRI图像。为了避免敏化作用，以随机顺序施加痛觉刺激。刺激方式也是随机的。
先对对照组的成员以一定间隔施以相同的痛觉刺激1，首先到刚好低于痛觉阈值的感觉阈值，之后到痛觉阈值水平，最后到疼痛耐受最大值水平，在此同时在3处扫描他们的脑以及采集他们的f-MRI图像。对照组成员的f-MRI图像在5处被统计地组合在组成员的平均脑活动的标准f-MRI图像或图中。标准图在7处被储存在例如计算机储存器或其它适当的储存器或存储装置中。
优选通过在遭受疼痛的身体部位和对侧身体部位施加痛觉刺激的方法，将用于对照组的相同的草案应用于慢性疼痛患者。但是需要指出的是，出于本发明的目的，为了生成反映慢性疼痛的存在或不存在的f-MRI的图像，可以在没有受慢性疼痛的身体部位施加痛觉刺激。在扫描中，在f-MRI仪器中的患者可以报警，这样如果试验中疼痛无法忍受，他/她可以停止试验。
将在慢性疼痛患者的试验中得到的f-MRI输入至计算机中，该计算机优选在其数据库7中至少包括与程序中的测试相关的标准f-MRI。在优选的实施例中，计算机在6处适当编程为比较患者的f-MRI与标准f-MRI，并且将差异适当量化，例如，对百分率差异而言，它可以被进一步处理以及在8处被评价者、医师、保险公司等用来判断患者是否遭受慢性疼痛，如果遭受，优选为也能量化该慢性疼痛，这样可以支付适当的请求赔偿。另外，可以人工完成患者f-MRI与标准f-MRI的比较，例如由医师完成。
虽然没有客观测定患者的慢性疼痛程度的必要，但是，在本发明的优选实施例中，在测试进行时，患者可以被要求对感知的痛觉进行分级，例如分级为微痛(25％)、轻度疼痛(50％)、中度疼痛(75％)以及剧痛(100％)。该主观的疼痛分级为客观实施疼痛等级测试提供了有用的证据。如上所述，优选将其提供给例如保险公司之类的请求者用以检查和评价。但是，本发明对慢性疼痛水平的客观测定仅仅依靠上述的患者f-MRI的与标准f-MRI的比较，避免了评价的主观性输入。
向对照组成员和患者个体均施加的痛觉刺激可以选自多种不同的技术，这些技术也可以进行改良作为新方法。大体上，以相似、优选为相同的方式，向患者和对照组成员施加痛觉刺激。如上所述，优选在疼痛发源部位和其对侧部位施加痛觉刺激。
痛觉刺激最初以某一量施加，以使患者感知的感觉刚好低于他/她的痛阈值。当施加至患者的痛觉刺激从轻微感觉变化至可察觉的疼痛时，便达到了痛阈值。之后增加痛觉刺激超过痛阈值，并且直到最大值刺激痛水平。在每个间隔或痛觉水平，至少采集一个显示患者对施加刺激所产生的脑活动的完整f-MRI。一般来讲，患者之间的痛阈值不同(至少部分依赖于患者的慢性疼痛水平)，并且它们将表明能够施加至任一给定患者(或者对照组成员)的痛觉刺激的量。另外，由患者要求而停止的测试与那些完成的测试一样重要和有用。完成的或终止的研究均显示，与对照组的标准f-MRI中的相应疼痛水平相比较，患者脑的痛觉水平存在差异。
振动装置有助于向发炎/兴奋组织施加痛觉刺激诱发疼痛反应。振动装置在临床上有助于确定患有椎间盘性背部疼痛的个体。当应用至患有SI关节功能障碍、关节疼痛和肌肉疼痛的个体时，振动装置也引起疼痛和不适。放置于f-MRI扫描仪的静磁场中的MVD(magneto-mechanical vibrotactile device)可以产生振动。MVD的工作原理是带微小振荡电流的线圈在大的静磁场中的原理。所得的劳伦兹(Lorentz)力可以用来产生大的振动，该振动容易变换为几个厘米的变迁运动(transitional motion)。该振动也可以变换成振荡运动。1hz至130hz的振动频率和0.5mm至4mm的位移振幅可以对炎症产生正性振动反应。该装置被Golaszewski，SM等在Neuroimaging(神经成像)2002，9月17(1)421-30，“Functional Magnetic Resonance Imaging of the Human Sensorimotor CortexUsing Noval Vibrotactile Stimulator(使用Noval震动触觉刺激器的人的感觉运动皮层的功能性磁共振成像)”中详细描述，也被Graham，SJ出版于MagneticResonance Medicine(磁共振医学)，2001，9月46(3)436-42的“New DevicesDeliver Somatosensory Stimuli During Functional MRI(在功能性MRI中新装置传送自体感觉刺激)”中进行过描述。
应用MVD时可以采用非常小的压力以确保良好的组织接触。这可以通过使用升高1mm至2mm的1-2cm直径的软环压力点(soft round pressure point)来实施。对于痛觉敏感的患者，由于疼痛可能无法施加压力，但是，相比对照组的正常且没有遭受疼痛的成员，f-MRI将显示正性结果以及痛阈值的变化。
通过使用改良的热刺激器，热可以用作痛觉刺激。其可以为Peltier装置，也称为热电(thermal electric) (TE)模块。它是一个作为热泵的小型实体装置。当施加直流电流时，热量从装置的一侧传导至另一侧。该装置可以用来施加热量和冷量(cold)。
激光可以作为痛觉刺激使用向外周身体部位施加热。CO2激光器产生红外线，将刺激例如手或脚上的伤害性感受器。铥-YAG(钇-铝-石榴石(granage))激光也产生伤害性感受。这些激光起到痛觉刺激的作用，并且不伴随有触觉接触或刺激。使用激光可允许在身体的每个侧面迅速变化疼痛操作。激光在刺激疼中的使用在Bingel，U等的“Single Trial f-MRI Reveals Significant ContralateralBias in Response to Laser Pain Within Thalamus and Somatosensory Cortexes”(单次实验f-MRI显示丘脑和躯体感觉皮层对激光痛的反应中存在显著的对侧差异)Neuroimaging 2003，3月18(3)740-8。
利用张力计也可将压力痛用作刺激，该张力计具有直径为3cm的圆形表面。压力可以施加4至6mm汞柱，或者为患者报告疼痛开始的最低水平。该痛阈值通常为15至18mm汞柱。也可以使用水驱动器(water actuator)来施加压力。
根据临床情况、患者、慢性疼痛的部位等，将振动、压力、热、激光、光接触和冷的一种或多种作为痛觉刺激。例如，在长时间单侧肌肉疼痛中，相比相应的对侧部位对于压力的敏感度显著增大，但是在热测试结果中却没有差别。另外，在肌肉疼痛中，在疼痛部位经常出现对光接触的敏感性的下降。在上述情况下，热或其它非接触装置通常是优选的痛觉刺激。
短时间或急性疼痛也将引起中枢神经系统的疼痛变化。这样的疼痛是暂时性的，当疼痛停止时神经系统将回复正常。但是，与没有遭受慢性疼痛的患者相比较，遭受慢性/延续性疼痛的患者的脑中出现延续性中枢神经系统的变化，它导致增强的脑活动(神经元活性及/或神经元活动模式)。
根据刺激的强度，所述疼痛将增加。(例如，强烈的深度痛觉刺激将传导至无鞘C神经纤维中的脊髓。在强烈的刺激之下，相邻神经元也兴奋，并导致痛阈值降低、痛觉增敏。在脊髓神经元的强大刺激之下，将出现与灼烧相关的疼痛(burning referred pain)。该灼烧相关的疼痛导致痛源部位的增大。所述疼痛部位的增大导致刺激量的增强。痛觉刺激量的增强导致进一步的神经变化，这将进一步导致中枢神经系统的变化。
简单地参考图2，本发明上述讨论的处理由宣称的慢性疼痛遭受者向保险公司或第三方主张索赔的方法包括在20处例如保险公司接受索赔请求。该请求被提交到通过以上述相同的方法向患者施加疼痛刺激(24)来测试患者的评价者22。施加痛觉刺激的同时，在26处制作患者脑活动的f-MRI图像。
之后在28处将患者的f-MRI与来自对照组成员的标准f-MRI图像或图进行比较，比较是通过计算机(它比较患者的f-MRI与标准f-MRI，并提供显示两种差异的输出。)，或者评价者，优选但不必须为医师进行的。在30处，评价者判断患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异是否有统计学意义上的显著差异，该显著差异表示该两组f-MRI之间的差异足够大，以至于不是随机误差的结果，而是由于在患者中存在慢性疼痛而引起的。如果该差异被确定为统计学意义上的显著差异，评价者将通知请求者(位于32处)该患者遭受慢性疼痛。相反，如果两组图像之间的差异被确定为不是统计学意义上的显著差异，评价者将通知请求者(例如保险公司)该患者没有遭受慢性疼痛。
虽然用计算机分析判断该两组f-MRIs之间的差异是否有统计学意义上的显著性，以及使用该输出(例如显示差异的数值性输出)例如该差异是否超过预期的阈值，作为判断患者是否遭受慢性疼痛的标准是可行的，但是通常优选为由例如医师的接受过培训的人员评价各图像，并且他/她可以用关于计算机输出的添加注释及/或患者测试和观测的结果来补充计算机输出。
权利要求
1.确定患者是否患有慢性疼痛的方法，所述方法包括向患者身体某部位施加痛觉刺激；观测由所述痛觉刺激引起的脑内变化；将观测到的脑内变化与许多没有慢性疼痛的人接受该刺激而引起的脑内变化相比较；如果观测到的患者接受所述刺激时的脑内变化与那些没有慢性疼痛的人的脑内变化相比具有统计学意义上显著的差异，则判定所述患者患有慢性疼痛。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果观测到的所述患者的脑内变化在统计学意义上显著高于没有遭受慢性疼痛的人观测到的脑内变化，则确定所述患者患有慢性疼痛。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，观测患者脑内变化包括观测由所述患者脑产生的物理发射。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，观测所述物理发射包括观测脑产生的射频发射。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，观测射频发射的变化包括观测射频发射的强度，并将其与多个没有慢性疼痛的人的射频发射的强度相比较。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，观测射频发射包括观测患者的脑射频发射模式，以及将观测到的患者的脑射频发射模式与没有慢性疼痛的人的脑射频发射模式相比较。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，观测射频发射模式包括观测患者和多个没有慢性疼痛的人的脑额前叶区的射频发射模式。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述比较包括将患者的f-MRI与标准f-MRI相比较，所述标准f-MRI以没有慢性疼痛的人的脑射频发射为基础。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，观测患者脑内变化包括生成患者的脑射频发射f-MRI。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括制作没有慢性疼痛的人的脑射频发射的标准f-MRI，该标准f-MRI为多个没有慢性疼痛的人的f-MRI的统计学概括，所述比较包括将患者的f-MRI与该标准f-MRI相比较。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，比较包括在计算机中处理患者的f-MRI和标准f-MRI，并生成定量患者f-MRI与标准f-MRI之间差异的计算机输出。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括判断患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异是否有统计学意义上的显著性。
13.如权利要求12所述的方法，其中，如果患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异有统计学意义上的显著性，则判定患者患有慢性疼痛。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较包括制作多个没有慢性疼痛的人接受刺激而产生的脑内变化标准图，所述比较包括将患者的脑内变化与该标准图相比较。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，制作标准图包括对反映多个没有慢性疼痛的人的脑内变化的标准f-MRI进行比较。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，标准f-MRI是具有统计学意义的数量的没有慢性疼痛的人的f-MRI。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，观测患者脑内变化包括制作反映患者脑内变化的f-MRI，其中制作标准图包括制作反映多个没有慢性疼痛的人的脑内变化的标准f-MRI，判断患者是否患有慢性疼痛包括判断患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异是否存在统计学意义上的显著性。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，判断患者是否患有慢性疼痛包括使用计算机分析患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，生成反映患者f-MRI与标准f-MRI之间差异的计算机输出。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，计算机的输出是数值性的输出。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，包括评价计算机的输出，然后判断患者是否很可能患有慢性疼痛。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，施加痛觉刺激包括向患者身体某部位的外表面施加振动、压力、热、冷或刷擦中至少一种。
23.判断患者是否患有慢性疼痛的方法，所述方法包括向患者施加痛觉刺激，观测患者脑中对施加的疼痛刺激产生的变化，将观测到的患者的脑内变化与没有慢性疼痛的人对相同的刺激产生的脑内变化进行比较，比较观测到的各种脑内变化并行进行分析，判断比较得出的差异是否具有统计学意义上的显著性，及如果有，则判定患者可能患有慢性疼痛。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述施加痛觉刺激包括向患者施加外部痛觉刺激。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，包括如果分析结果显示，患者应所施加的刺激产生的脑内变化统在计学意义上显著高于没有慢性疼痛的人应相同刺激而产生的脑内变化，则认定该患者可能患有慢性疼痛。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，比较包括制作患者接受痛觉刺激时的脑射频发射f-MRI，将各名没有慢性疼痛的人的脑内变化的f-MRI综合后制作出反应这些没有慢性疼痛的人的普遍性脑内变化的标准f-MRI；所述分析包括评价患者的f-MRI与标准f-MRI之间的差异。
27.对患者宣称慢性疼痛而向被请求人提出的赔偿请求进行查证的方法，所述方法包括向患者施加痛觉刺激，观测患者应该痛觉刺激而发生的脑内变化；将观测的患者的脑内变化与多个没有慢性疼痛的人应相同的痛觉刺激而发生的脑内变化相比较；判断患者的脑内变化与没有慢性疼痛的人的脑内变化相比的差异是否具有统计学意义上的显著性；如果该差异具有统计学意义上的显著性，则告知被请求人所述患者可能患有慢性疼痛。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，制作反映患者的和没有慢性疼痛的人的脑内变化的f-MRI，判断所述差异是否有统计学意义上的显著性包括比较这些f-MRI。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，比较f-MRI包括将f-MRI输入计算机，以及分析患者的f-MRI与没有遭受慢性疼痛的人的f-MRI之间的差异。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括当f-MRI之间的差异具有统计学意义上的显著性时，告知被请求人所述患者能患有慢性疼痛。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，包括如果观测到的患者的内变化统计学意义上显著得高于没有慢性疼痛的人的脑内变化，则认定患者可能患有慢性疼痛。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述被请求人是被患者要求给予赔偿的实体。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述实体为保险公司。
34.对声称患有慢性疼痛的患者提出的保险索赔请求进行处理方法，所述方法包括对多个没有慢性疼痛的多人施以给定的痛觉刺激并对他们进行观测；测量这些没有慢性疼痛的人接受给定痛觉刺激时的脑射频发射；制作图，所述图在统计学意义上反映那些没有慢性疼痛的人接受所述痛觉刺激时的普遍性脑射频发射；向患者施加所述的给定痛觉刺激，测量接受该给定痛觉刺激时患者的脑射频发射；将患者的脑射频发射与所述图进行比较，判断患者的脑射频发射是否与那些没有慢性疼痛的人的普遍性脑射频发射在统计学意义上显著不同；如果患者的脑射频发射与没有慢性疼痛的人的脑射频发射之间的差异有统计学意义上的显著性，则告知保险人所述患者可能患有慢性疼痛。
全文摘要
一种客观确定患者是否遭受慢性疼痛的方法首先观测多名没有慢性疼痛的人，给他们施加给定的痛觉刺激。测量无慢性疼痛者受到痛觉刺激时产生的脑射频(RF)发射，绘制所有这些人的平均f－MRI图像，该图在统计学意义上反映上述给定痛觉刺激引起的疼痛。
文档编号A61B5/00GK101087555SQ200580036949
公开日2007年12月12日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年10月27日
发明者罗伯特L·英格兰 申请人:罗伯特L·英格兰