The nationwide multicenter trials of the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS) aim to characterize the somatosensory phenotype of patients with neuropathic pain. For this purpose, we have implemented a standardized quantitative sensory testing (QST) protocol giving a complete profile for one region within 30 min. To judge plus or minus signs in patients we have now established age- and gender-matched absolute and relative QST reference values from 180 healthy subjects, assessed bilaterally over face, hand and foot. We determined thermal detection and pain thresholds including a test for paradoxical heat sensations, mechanical detection thresholds to von Frey filaments and a 64 Hz tuning fork, mechanical pain thresholds to pinprick stimuli and blunt pressure, stimulus/response-functions for pinprick and dynamic mechanical allodynia, and pain summation (wind-up ratio). QST parameters were region specific and age dependent. Pain thresholds were significantly lower in women than men. Detection thresholds were generally independent of gender. Reference data were normalized to the specific group means and variances (region, age, gender) by calculating z-scores. Due to confidence limits close to the respective limits of the possible data range, heat hypoalgesia, cold hypoalgesia, and mechanical hyperesthesia can hardly be diagnosed. Nevertheless, these parameters can be used for group comparisons. Sensitivity is enhanced by side-to-side comparisons by a factor ranging from 1.1 to 2.5. Relative comparisons across body regions do not offer advantages over absolute reference values. Application of this standardized QST protocol in patients and human surrogate models will allow to infer underlying mechanisms from somatosensory phenotypes.

ABSTRACTABSTRACTObjective: Nociceptive and neuropathic components both contribute to pain. Since these components require different pain management strategies, correct pain diagnosis before and during treatment is highly desirable. As low back pain (LBP) patients constitute an important subgroup of chronic pain patients, we addressed the following issues: (i) to establish a simple, validated screening tool to detect neuropathic pain (NeP) components in chronic LBP patients, (ii) to determine the prevalence of neuropathic pain components in LBP in a large-scale survey, and (iii) to determine whether LBP patients with an NeP component suffer from worse, or different, co-morbidities.Methods: In co-operation with the German Research Network on Neuropathic Pain we developed and validated the painDETECT questionnaire (PD‐Q) in a prospective, multicentre study and subsequently applied it to approximately 8000 LBP patients.Results: The PD‐Q is a reliable screening tool with high sensitivity, specificity and positive predictive accuracy; these were 84% in a palm-top computerised version and 85%, 80% and 83%, respectively, in a corresponding pencil-and-paper questionnaire. In an unselected cohort of chronic LBP patients, 37% were found to have predominantly neuropathic pain. Patients with NeP showed higher ratings of pain intensity, with more (and more severe) co‐morbidities such as depression, panic/anxiety and sleep disorders. This also affected functionality and use of health-care resources. On the basis of given prevalence of LBP in the general population, we calculated that 14.5% of all female and 11.4% of all male Germans suffer from LBP with a predominant neuropathic pain component.Conclusion: Simple, patient-based, easy-to-use screening questionnaires can determine the prevalence of neuropathic pain components both in individual LBP patients and in heterogeneous cohorts of such patients. Since NeP correlates with more intense pain, more severe co‐morbidity and poorer quality of life, accurate diagnosis is a milestone in choosing appropriate therapy. Key words: : Back painCo-morbidityNeuropathic painNociceptive painpainDETECTPrevalenceQuestionnaire

Jensen, Troels S.*,1; Baron, Ralf2; Haanpää, Maija3; Kalso, Eija4; Loeser, John D.5; Rice, Andrew S.C.6; Treede, Rolf-Detlef7 Author Information

Neuropathic pain is accompanied by both positive and negative sensory signs. To explore the spectrum of sensory abnormalities, 1236 patients with a clinical diagnosis of neuropathic pain were assessed by quantitative sensory testing (QST) following the protocol of DFNS (German Research Network on Neuropathic Pain), using both thermal and mechanical nociceptive as well as non-nociceptive stimuli. Data distributions showed a systematic shift to hyperalgesia for nociceptive, and to hypoesthesia for non-nociceptive parameters. Across all parameters, 92% of the patients presented at least one abnormality. Thermosensory or mechanical hypoesthesia (up to 41%) was more frequent than hypoalgesia (up to 18% for mechanical stimuli). Mechanical hyperalgesias occurred more often (blunt pressure: 36%, pinprick: 29%) than thermal hyperalgesias (cold: 19%, heat: 24%), dynamic mechanical allodynia (20%), paradoxical heat sensations (18%) or enhanced wind-up (13%). Hyperesthesia was less than 5%. Every single sensory abnormality occurred in each neurological syndrome, but with different frequencies: thermal and mechanical hyperalgesias were most frequent in complex regional pain syndrome and peripheral nerve injury, allodynia in postherpetic neuralgia. In postherpetic neuralgia and in central pain, subgroups showed either mechanical hyperalgesia or mechanical hypoalgesia. The most frequent combinations of gain and loss were mixed thermal/mechanical loss without hyperalgesia (central pain and polyneuropathy), mixed loss with mechanical hyperalgesia in peripheral neuropathies, mechanical hyperalgesia without any loss in trigeminal neuralgia. Thus, somatosensory profiles with different combinations of loss and gain are shared across the major neuropathic pain syndromes. The characterization of underlying mechanisms will be needed to make a mechanism-based classification feasible.

Abstract Patients with neuropathic pain are heterogeneous in etiology, pathophysiology, and clinical appearance. They exhibit a variety of pain-related sensory symptoms and signs (sensory profile). Different sensory profiles might indicate different classes of neurobiological mechanisms, and hence subgroups with different sensory profiles might respond differently to treatment. The aim of the investigation was to identify subgroups in a large sample of patients with neuropathic pain using hypothesis-free statistical methods on the database of 3 large multinational research networks (German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS), IMI-Europain, and Neuropain). Standardized quantitative sensory testing was used in 902 (test cohort) and 233 (validation cohort) patients with peripheral neuropathic pain of different etiologies. For subgrouping, we performed a cluster analysis using 13 quantitative sensory testing parameters. Three distinct subgroups with characteristic sensory profiles were identified and replicated. Cluster 1 (sensory loss, 42%) showed a loss of small and large fiber function in combination with paradoxical heat sensations. Cluster 2 (thermal hyperalgesia, 33%) was characterized by preserved sensory functions in combination with heat and cold hyperalgesia and mild dynamic mechanical allodynia. Cluster 3 (mechanical hyperalgesia, 24%) was characterized by a loss of small fiber function in combination with pinprick hyperalgesia and dynamic mechanical allodynia. All clusters occurred across etiologies but frequencies differed. We present a new approach of subgrouping patients with peripheral neuropathic pain of different etiologies according to intrinsic sensory profiles. These 3 profiles may be related to pathophysiological mechanisms and may be useful in clinical trial design to enrich the study population for treatment responders.

Summary Standards for conducting quantitative sensory testing (QST), which is a psychophysical method used to quantify somatosensory function in response to controlled stimuli in healthy subjects and patients, is discussed, and recommendations on the basis of current status of QST are presented. Quantitative sensory testing (QST) is a psychophysical method used to quantify somatosensory function in response to controlled stimuli in healthy subjects and patients. Although QST shares similarities with the quantitative assessment of hearing or vision, which is extensively used in clinical practice and research, it has not gained a large acceptance among clinicians for many reasons, and in significant part because of the lack of information about standards for performing QST, its potential utility, and interpretation of results. A consensus meeting was convened by the Neuropathic Pain Special Interest Group of the International Association for the Study of Pain (NeuPSIG) to formulate recommendations for conducting QST in clinical practice and research. Research studies have confirmed the utility of QST for the assessment and monitoring of somatosensory deficits, particularly in diabetic and small fiber neuropathies; the assessment of evoked pains (mechanical and thermal allodynia or hyperalgesia); and the diagnosis of sensory neuropathies. Promising applications include the assessment of evoked pains in large-scale clinical trials and the study of conditioned pain modulation. In clinical practice, we recommend the use QST for screening for small and large fiber neuropathies; monitoring of somatosensory deficits; and monitoring of evoked pains, allodynia, and hyperalgesia. QST is not recommended as a stand-alone test for the diagnosis of neuropathic pain. For the conduct of QST in healthy subjects and in patients, we recommend use of predefined standardized stimuli and instructions, validated algorithms of testing, and reference values corrected for anatomical site, age, and gender. Interpretation of results should always take into account the clinical context, and patients with language and cognitive difficulties, anxiety, or litigation should not be considered eligible for QST. When appropriate standards, as discussed here, are applied, QST can provide important and unique information about the functional status of somatosensory system, which would be complementary to already existing clinical methods.

Clinical use of quantitative sensory testing (QST) requires standardization. The German research network on neuropathic pain (DFNS) solves this problem by defining reference data stratified for test site, gender and age for a standardized QST protocol. In this report we have targeted two further problems: how to adjust for age-related sensory changes, and how to compare groups of patients with the reference database. We applied a moving average across ages to define reference values per decade. This analysis revealed that women were more sensitive to heat pain independent of age. In contrast, functions were converging at older age for blunt pressure pain, but diverging for punctate mechanical pain (pin prick). The probability that an individual patient dataset is within the range of normal variability is calculated by z-transform using site-, gender- and age-specific reference data. To compare groups of patients with reference data, we evaluated two techniques: A: paired t-test versus fixed mean; i.e. the reference mean value is considered as the known population mean, B: non-paired t-test versus the reference dataset and number of cases restrained to the same number of cases as the patient data set. Simulations for various sample sizes and variances showed that method B was more conservative than method A. We present a simple way of calculating method B for data that have been z-normalized. This technique makes the DFNS reference data bank applicable for researchers beyond the DFNS community without a need for subsampling of subjects from the database.

Peripheral neuropathic pain syndromes (PNPS) are difficult to treat because commonly used analgesics are often ineffective when, for example, touch-evoked allodynia, hyperalgesia, and pain paroxysms are present. To investigate whether lidocaine patch 5% treatment is also effective in postherpetic neuropathy (PHN) and in other PNPS, 40 patients with various forms and localizations of PNPS completed a prospective, randomized, placebo-controlled, two-way, cross-over study in three medical hospitals. Patients suffering from pain in a localized skin area with intensity above 40 mm visual analog scale (VAS) and a stable consumption of pain medication were included in this study. The study was divided into four phases: 3-day run-in phase, treatment phase 1, wash-out period, and treatment phase 2, each lasting 1 week. At the discretion of the patients, up to four patches (covering a maximum of 560 cm2) were applied onto the maximally painful area for 12 consecutive hours daily, always either by day or at night. Throughout the four phases, ongoing pain, allodynia, quality of neuropathic symptoms, quality of sleep, and adverse events were assessed. When, after the wash-out period, the pain intensity scores did not return to the pre-treatment values (±20%), these patients were excluded from the study. The present study revealed that, as an add-on therapy, the lidocaine patch 5% was clearly effective in reducing ongoing pain (P=0.017) and allodynia (P=0.023) during the first 8 h after application and that the patches also worked well over a period of 7 days (P=0.018) in diverse focal PNPS. Calculation of the numbers needed to treat (NNT) to obtain one patient with more than 50% relief of ongoing pain revealed that the NNT of 4.4 in the present study compared reasonably well with other studies of PHN, such as topically applied capsaicin (NNT: 5.3–∞) or systemic treatment with gabapentin (NNT: 3.2–5.0).

The complex regional pain syndrome (CRPS) is a disabling neuropathic pain condition that may develop following injuries of the extremities. In the present study we sought to characterize motor dysfunction in CRPS patients using kinematic analysis and functional imaging investigations on the cerebral representation of finger movements. Firstly, 10 patients and 12 healthy control subjects were investigated in a kinematic analysis assessing possible changes of movement patterns during target reaching and grasping. Compared to controls, CRPS patients particularly showed a significant prolongation of the target phase in this paradigm. The pattern of motor impairment was consistent with a disturbed integration of visual and proprioceptive inputs in the posterior parietal cortex. Secondly, we used functional MRI (fMRI) and investigated cortical activations during tapping movements of the CRPS-affected hand in 12 patients compared to healthy controls (n = 12). During finger tapping of the affected extremity, CRPS patients showed a significant reorganization of central motor circuits, with an increased activation of primary motor and supplementary motor cortices (SMA). Furthermore, the ipsilateral motor cortex showed a markedly increased activation. When the individual amount of motor impairment was introduced as regressor in the fMRI analysis, we were able to demonstrate that activations of the posterior parietal cortices (i.e. areas within the intraparietal sulcus), SMA and primary motor cortex were correlated with the extent of motor dysfunction. In summary, the results of this study suggest that substantial adaptive changes within the central nervous system may contribute to motor symptoms in CRPS.

Objectives To determine the proportion of patients with rheumatoid arthritis (RA) with severe persisting pain and to identify predictive factors despite treatment-controlled disease activity. Methods This prospective multicentre study included outpatients with RA scheduled for escalation of anti-inflammatory treatment due to active disease and severe pain (Disease Activity Score 28 (DAS28)>3.2 and Visual Analogue Scale (VAS)>50). At week 24, patients were stratified into reference group (DAS28 improvement>1.2 or DAS28≤3.2 and VAS pain score<50), non-responders (DAS28 improvement≤1.2 and DAS28>3.2, regardless of VAS pain score) and persisting pain group (DAS28 improvement>1.2 or DAS28≤3.2 and VAS pain score≥50). The former two subgroups ended the study at week 24. The latter continued until week 48. Demographic data, DAS28-C reactive protein, VAS for pain, painDETECT Questionnaire (PD-Q) to identify neuropathic pain (NeP) and the Pain Catastrophising Scale were assessed and tested for relation to persisting pain. Results Of 567 patients, 337 (59.4%) were classified as reference group, 102 (18.0%) as non-responders and 128 (22.6%) as patients with persisting pain. 21 (8.8%) responders, 28 (35.0%) non-responders and 27 (26.5%) persisting pain patients tested positive for NeP at week 24. Pain catastrophising (p=0.002) and number of tender joints (p=0.004) were positively associated with persisting pain at week 24. Baseline PD-Q was not related to subsequent persisting pain. Conclusions Persisting and non-nociceptive pain occur frequently in RA. Besides the potential involvement of NeP, pain catastrophising and a higher number of tender joints coincide with persisting pain.