Quantitative Assessment of Dental Pain using a smartphone-attachable electrodermal activity sensor

使用智能手机连接的皮肤电活动传感器对牙痛进行定量评估

基本信息

  • 批准号:
    10171570
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-06-01 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Our long-term goal is to develop a personalized pain-control strategy for toothache, which is the primary reason patients seek dental treatment. An objective and quantitative assessment of dental pain is essential to develop efficient treatment for pain control. Diagnosing the source for toothache accurately is crucial as some conditions not only can cause excruciating pain but even be life-threatening. Current dental pain diagnosis relies fully on subjective responses from patients, which is problematic when patients are unable to communicate such as young children and individuals with cognitive disorders or langauge problems. Minimizing pain during and after dental treatment is another important concern for patients and dentists. Numbness of lip and tongue is typically used as a sign of successful local anesthesia for teeth of the lower jaw. This method is rather ineffective, as 30-40% of patients still experience pain during treatment. Furthermore, the selection of painkillers is partially patient-driven, which can lead to the abuse of opiods. This exploratory project aims to test whether electrodermal activity (EDA) can be used to assess dental pain objectively and reliably. When we experience pain, our activity of the sympathetic nervous system (SNS) is increased. Although the role of the SNS in dental pain is not fully understood, increased numbers of sympathetic nerve fibers have been reported in the pulp of infected teeth. EDA devices measure skin conductance on fingers, which strongly correlates to sweat production and exclusively mirrors acitivity of the SNS. When healthy teeth receive cold and electrical stimulation, patients feel a sensation that recovers quickly. In our pilot study, such sensations were highly correlated with EDA recordings using a time-varying index (TVSymp) algorithm, which we developed. We thus hypothesize that the time-varying index (TVSymp) of EDA can reflect pulpal status and is a sensitive and specific measure for dental pain. In this proposed study, we will develop a smartphone-based miniaturized EDA system for data collection and analysis of TVSymp (Aim 1). This low-cost smartphone-based EDA device could easily be used in clinical settings and for wireless reporting of pain levels from a patient’s home, for example after surgery, to better adjust pain medication. It may also enhance compliance of participants in future clinical pain studies. We will determine whether TVSymp can reliably be used to diagnose pulpal status and assess levels of dental pain using the existing large-sized EDA device as well as the smartphone-based device once ready to use (Aim 2). If successful, TVSymp recordings would improve the accuracy of pulpal diagnosis and be a novel biomarker for dental pain to replace subjective pain reporting. This project is conceptually and technically novel because: 1) the activity of SNS has never been used for pulp diagnosis and assessing dental pain; 2) the TVSymp index is more sensitive and more consistent compared to other EDA indices used in previous pain assessment studies. Findings from this study have a great potential to significantly impact dental care and dental pain research.
项目概要/摘要 我们的长期目标是开发个性化的牙痛疼痛控制策略,这是首要的 患者寻求牙科治疗的原因 对牙痛进行客观、定量的评估至关重要。 开发有效的疼痛控制治疗方法对于某些人来说至关重要。 目前的牙痛诊断不仅会导致难以忍受的疼痛,甚至会危及生命。 完全依赖患者的主观反应,当患者无法 与幼儿和患有认知障碍或语言问题的人进行交流。 最大程度地减少牙科治疗期间和治疗后的疼痛是患者和牙医的另一个重要关注点。 嘴唇和舌头的麻木通常被用作下颌牙齿局部麻醉成功的标志。 这种方法效果相当差,30-40%的患者在治疗过程中仍然会感到疼痛。 止痛药的选择部分是由患者驱动的,这可能导致阿片类药物的滥用。 旨在测试皮肤电活动(EDA)是否可以用于客观可靠地评估牙痛。 当我们感到疼痛时,交感神经系统(SNS)的活动就会增加。 SNS 在牙痛中的作用尚不完全清楚,交感神经纤维数量的增加 据报道,EDA 设备可以测量手指上的皮肤电导,这对感染牙齿的牙髓有很强的影响。 与出汗量相关,并且专门反映健康牙齿受到寒冷时 SNS 的活动。 在我们的试点研究中,患者会感受到一种很快恢复的感觉。 使用时变索引 (TVSymp) 算法与 EDA 记录高度相关,我们使用该算法 由此我们追求EDA的时变指数(TVSymp)能够反映牙髓状态。 在这项拟议的研究中,我们将开发一种基于智能手机的方法。 用于 TVSymp 数据收集和分析的小型化 EDA 系统(目标 1)。 EDA 设备可以轻松地用于临床环境,并无线报告患者疼痛程度 例如在手术后回家,以更好地调整止痛药物,这也可能会提高患者的依从性。 我们将确定 TVSymp 是否可以可靠地用于诊断。 使用现有的大型 EDA 设备以及 基于智能手机的设备一旦准备好使用(目标 2),如果成功,TVSymp 录音将改善 牙髓诊断的准确性,并成为牙痛的新型生物标志物,以取代主观疼痛报告。 该项目在概念和技术上都是新颖的,因为:1)SNS 的活动从未用于纸浆 诊断和评估牙痛;2) TVSymp 指数比 先前疼痛评估研究中使用的其他 EDA 指数具有巨大的潜力。 显着影响牙科护理和牙痛研究。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sensitive Physiological Indices of Pain Based on Differential Characteristics of Electrodermal Activity.
基于皮电活动差异特征的疼痛敏感生理指数。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kong, Youngsun;Posada;Chon, Ki H
  • 通讯作者:
    Chon, Ki H
Differentiating between stress- and EPT-induced electrodermal activity during dental examination.
牙科检查期间区分压力引起的皮肤电活动和 EPT 引起的皮肤电活动。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Kong, Youngsun;Posada;Tran, Hanh;Talati, Ankur;Acquista, Thomas J;Chen, I;Chon, Ki H
  • 通讯作者:
    Chon, Ki H
Objective pain stimulation intensity and pain sensation assessment using machine learning classification and regression based on electrodermal activity.
使用基于皮肤电活动的机器学习分类和回归进行客观疼痛刺激强度和痛觉评估。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Posada;Kong, Youngsun;Chon, Ki H
  • 通讯作者:
    Chon, Ki H
The use of electrodermal activity in pulpal diagnosis and dental pain assessment.
皮肤电活动在牙髓诊断和牙齿疼痛评估中的应用。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Tran, Hanh T;Kong, Youngsun;Talati, Ankur;Posada;Chon, Ki H;Chen, I
  • 通讯作者:
    Chen, I
Using electrodermal activity to validate multilevel pain stimulation in healthy volunteers evoked by thermal grills.
使用皮肤电活动验证热烤架对健康志愿者的多级疼痛刺激。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Posada;Kong, Youngsun;Nguyen, Kimberly;Tran, Cara;Beardslee, Luke;Chen, Longtu;Guo, Tiantian;Cong, Xiaomei;Feng, Bin;Chon, Ki H
  • 通讯作者:
    Chon, Ki H
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