Measurements of pupillary unrest using infrared pupillometry fail to detect changes in pain intensity in patients after surgery: a prospective observational study.

ABSTRACT

PURPOSE: The pupil displays chaotic oscillations, also referred to as pupillary unrest in ambient light (PUAL). As pain has previously been shown to increase pupillary unrest, the quantitative assessment of PUAL has been considered a possible tool to identify and quantify pain. Nevertheless, PUAL is affected by various states, such as vigilance, cognitive load, or emotional arousal, independent of pain. Furthermore, systematically applied opioids are known to reduce PUAL, thus potentially limiting its usefulness to detect pain or changes in pain intensity. To test the hypothesis that PUAL can reliably identify changes in pain intensity in a clinical setting, we measured PUAL in patients experiencing substantial pain relief when regional anesthesia interventions were applied after surgery. METHODS: We conducted an observational study at an academic surgery centre following institutional review board approval. Eighteen patients with unsatisfactory pain control following surgery underwent regional anesthesia procedures to improve pain control. We used infrared pupillometry to assess pupillary unrest before and after the regional block. We then compared the changes in pupillary unrest with the changes in pain scores (numeric rating scale [NRS], range 0-10). RESULTS: Eighteen patients received epidural anesthesia (n = 14) or peripheral nerve blocks (n = 4), resulting in improvement of mean (standard deviation [SD]) NRS pain scores from 7.2 (1.7) to 1.9 (1.8) (difference in means, -2.2; 95% confidence interval [CI], -6.3 to -4.1; P < 0.001). Nevertheless, pupillary unrest did not change as pain decreased; the mean (SD) PUAL was 0.113 (0.062) before analgesia and 0.112 (0.068) after analgesia (difference in means, -0.001; 95% CI, -0.018 to 0.015; P = 0.88). CONCLUSION: In this prospective observational study, pupillometric measurements of pupillary unrest did not identify changes in pain intensity in a postoperative, predominantly opioid-exposed patient population. While the sample size was small, the use of measurements of pupillary unrest to detect and quantify pain has to be questioned.

RéSUMé OBJECTIF La pupille affiche des oscillations chaotiques, également appelées fluctuations du diamètre pupillaire (FDP). Comme il a déjà été démontré que la douleur augmente les troubles pupillaires, l'évaluation quantitative des FDP a été envisagée comme outil potentiel pour identifier et quantifier la douleur. Néanmoins, les FDP sont affectées par divers états, tels que la vigilance, la charge cognitive ou l'excitation émotionnelle, indépendamment de la douleur. De plus, nous savons que l'application systématique d'opioïdes réduit les FDP, ce qui limite potentiellement leur utilité pour détecter la douleur ou les changements d'intensité de la douleur. Pour tester l'hypothèse selon laquelle les FDP permettent d'identifier de manière fiable les changements dans l'intensité de la douleur dans un cadre clinique, nous avons mesuré les FDP chez les patient·es manifestant un soulagement substantiel de la douleur lorsque des interventions d'anesthésie régionale ont été appliquées après la chirurgie. MéTHODE Nous avons mené une étude observationnelle dans un centre de chirurgie universitaire après avoir obtenu l'approbation du comité d'éthique indépendant. Dix-huit patient·es dont le contrôle de la douleur n'était pas satisfaisant à la suite d'une intervention chirurgicale ont bénéficié d'interventions d'anesthésie régionale pour améliorer le contrôle de la douleur. Nous avons utilisé la pupillométrie infrarouge pour évaluer les fluctuations du diamètre pupillaire avant et après le bloc régional. Nous avons ensuite comparé les changements dans les fluctuations pupillaires avec les changements dans les scores de douleur (échelle d'évaluation numérique [EVA], plage de 0 à 10). RéSULTATS Dix-huit patient·es ont reçu une anesthésie péridurale (n = 14) ou des blocs nerveux périphériques (n = 4), ce qui a entraîné une amélioration des scores de douleur moyens (écart type [ET]) sur l'EVA de 7,2 (1,7) à 1,9 (1,8) (différence de moyennes, −2,2 ; intervalle de confiance [IC] à 95 %, −6,3 à −4,1; P < 0,001). Néanmoins, les fluctuations du diamètre pupillaire n'ont pas changé à mesure que la douleur diminuait; la moyenne (ET) des FDP était de 0,113 (0,062) avant l'analgésie et de 0,112 (0,068) après l'analgésie (différence de moyennes, −0,001; IC 95 %, −0,018 à 0,015; P = 0,88). CONCLUSION: Dans cette étude observationnelle prospective, les mesures pupillométriques des fluctuations du diamètre pupillaire n'ont pas permis d'identifier de changements dans l'intensité de la douleur dans une population de patient·es postopératoires, principalement exposé·es aux opioïdes. Bien que la taille de l'échantillon soit petite, l'utilisation de mesures des fluctuations du diamètre pupillaire pour détecter et quantifier la douleur doit être remise en question.