Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS): towards the development of a clinic-friendly method for the evaluation of excitatory and inhibitory pain mechanisms

Can J Pain. 2021 Mar 23;5(1):56-65. doi: 10.1080/24740527.2020.1862624.

Abstract

Background: Temporal summation and conditioned pain modulation (CPM) can be measured using a thermode and cold pressor test (CPTest). Unfortunately, these complex and expensive tools are ill-suited for routine clinical assessments. Aims: We aimed to compare the temporal summation and CPM obtained with the thermode + CPTest paradigm to those obtained with a novel paradigm using transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS). Methods: We assessed temporal summation and CPM in 29 healthy participants, using two paradigms (random order): TENS, and thermode + CPTest. In the TENS paradigm, both the conditioning stimulus (CS) and the test stimulus (TS) were delivered using TENS; in the thermode + CPTest paradigm, the CS consisted of a CPTest and the TS was delivered using a thermode. We compared the average temporal summation and CPM evoked by the two paradigms. Results: Average temporal summation was similar for both modalities (P = 0.90), and the number of participants showing temporal summation was similar in both paradigms (19 with thermode vs. 18 with TENS; P = 1.00). Average CPM response was larger following the thermode + CPTest than following the TENS (P = 0.005), and more participants showed CPM with the thermode + CPTest paradigm compared to the TENS paradigm (24 vs. 14; P = 0.01). Conclusions: Both paradigms were roughly equivalent in the ability to evoke temporal summation (although response to one modality did not predict response to the other), but the TENS paradigm appeared to be less apt to induce a CPM response than the thermode + CPTest paradigm.

Contexte: La sommation temporelle et la modulation de la douleur conditionnée (MDC) peuvent être mesurées à l’aide d’une thermode et d’un test au froid. Malheureusement, ces tests complexes et coûteux sont mal adaptés aux évaluations cliniques de routine.Objectifs: Nous avons cherché à comparer la sommation temporelle et la modulation de la douleur conditionnée obtenues avec le paradigme thermode + test au froid à ceux obtenus avec un nouveau paradigme utilisant la neurostimulation électrique transcutanée (TENS).Méthodes: Nous avons évalué la sommation temporelle et la modulation de la douleur conditionnée chez 29 participants en bonne santé, en utilisant les deux paradigmes (ordre aléatoire) : TENS, et thermode + test au froid. Dans le paradigme TENS, Le stimulus de conditionnement et le stimulus d’essai ont été transmis à l’aide de la neurostimulation électrique transcutanée ; dans le paradigme thermode + test au froid, le stimulus de conditionnement consistait en un test au froid et le stimulus d’essai était transmis à l’aide d’une thermode. Nous avons comparé la sommation temporelle et la modulation de la douleur conditionnée moyennes évoqués par les deux paradigmes.Résultats: La sommation temporelle moyenne était similaire pour les deux modalités (P = 0,90), et le nombre de participants ayant montré une sommation temporelle étaient similaires dans les deux paradigmes (19 avec la thermode contre 18 avec la TENS; P = 1,00). La réponse moyenne de modulation de la douleur conditionnée était plus importante après la thermode + test au froid qu’après la neurostimulation électrique transcutanée (P = 0,005), et un plus grand nombre de participants ont montré une modulation de la douleur conditionnée avec la thermode + test au froid par rapport au paradigme TENS (24 contre 14 ; P = 0,01).Conclusions: Les deux paradigmes sont à peu près équivalents en ce qui concerne la capacité d’évoquer la sommation temporelle (bien que la réaction à une modalité ne prévoie pas la réaction à l’autre), mais le paradigme TENS semble moins apte à induire une réponse de modulation de la douleur conditionnée que le paradigme thermode + test au froid.

Keywords: conditioned pain modulation; endogenous pain modulation; pain; temporal summation; transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS).

Grants and funding

This work was supported by the the Chronic Pain Network, through the Canadian Institutes of Health Research (CIHR)-funded Strategy for Patient Oriented Research (SPOR) under grant 358 108, as well as by the Centre de recherche du CHUS and the Faculty of Medicine and Health Sciences of the Université de Sherbrooke. GL and LG receive salary support from the Fonds de recherche en santé du Québec (FRQS).