しかめっ面スケール

しかめ面スケール( GS ) は、しかめ面スコアとも呼ばれ、非人間動物が経験する痛みの発生または重症度を、顔の表情の客観的かつ盲検化されたスコアリングに基づいて評価する方法であり、非言語の人間の痛みの測定で日常的に行われている方法です。観察者は、「顔の動作単位」(FAU)の存在または顕著性、たとえば眼窩の引き締め、鼻の膨らみ、耳の位置、ひげの変化などをスコアリングします。これらは、動物をリアルタイムで直接観察するか、写真やビデオのスクリーンショットから事後的にスコアリングされます。動物の顔の表情は、痛み顔と呼ばれることもあります。

GS法による痛みの評価は、実験用げっ歯類に非常に適しています。実験用げっ歯類は通常、捕食者に弱いと思われないように痛みの表現を抑制する傾向がある獲物種です。このため、これらの種の行動の変化は主に急性の痛み（数時間）で観察されますが、より長く続く痛み（数日）ではあまり顕著ではありません。^[1]

少なくともマウスの場合、GSは観察者に短期間の訓練のみを必要とする、非常に正確で再現性があり信頼性の高い痛みの評価手段であることが示されています。^{[2] [3]} 種を超えて、GSは高い精度と信頼性を持つことが証明されており、手術中および術後の痛みの指標として、また鎮痛剤の有効性の評価に有用であると考えられています。^{[4] [5]}

GS の全体的な精度は、マウスでは 97%、ウサギでは 84%、ラットでは 82%、馬では 73.3% と報告されています。^{[引用が必要]}

顔の表情は、人間と非人間動物の両方において、長い間感情の指標と考えられてきました。生物学者チャールズ・ダーウィンは、非人間動物も人間と同様に感情的な状態に対して同様の顔の表情を示すと考えました。^[6] 顔の表情の変化による人間の解剖学的構造の変化の評価は、人間からチンパンジー (ChimpFACS) ^[7]やアカゲザル (MaqFACS) ^[8]などの非人間霊長類にうまく応用されましたが、もともとこれらの種の痛みの評価には適用されていませんでした。2010 年に、研究者チームが非人間動物種における顔の表情の変化を使用して痛みを評価する最初の方法の開発に成功しました^[9]。大まかに言えば、GS は、非言語人間の痛みの測定に日常的に行われているように、客観的かつ盲検化された顔の表情のスコアリングに従って自発的な痛みを定量化します。観察者は、眼窩の引き締め、鼻のふくらみ、耳の位置、ひげの変化などの「顔の動作単位」(FAU) の存在と範囲をスコアリングします。これらは、動物を直接観察することによってリアルタイムで採点されるか、または写真やビデオのスクリーンショットから事後的に採点されます。

この痛みの評価方法は、捕食者に弱いと思われないように痛みをはっきりと表に出さない傾向がある獲物動物に非常に適しています。このため、これらの種の行動の変化は主に急性の痛み（数時間）で観察され、より長く続く痛み（数日）ではそれほど顕著ではありません。^[1]

GS は、他の痛み評価方法に比べて利点があります。たとえば、鎮痛剤のモルヒネは痛みを軽減しますが、痛みのない動物の行動の他の側面、たとえば興奮、活動の増加、鎮静などに影響を与える可能性があり、痛みに対するモルヒネの作用の従来の行動評価を妨げる可能性があります。モルヒネは「痛み顔」の頻度を減らすだけでなく、ベースラインの無痛マウスの GS には影響しません。^[10]

マウスの GS は通常、眼窩の引き締め、鼻の膨らみ、頬の膨らみ、耳の位置、ひげの変化という 5 つの FAU で構成されます。これらは 0 ～ 2 のスケールで採点され、0 = 基準が存在しない、1 = 中程度に存在する、2 = 明らかに存在することを意味します。マウスの場合、GS は、手動の行動ベースの採点と同等に効果的な術後疼痛評価手段であり、そのようなアプローチの制限はありません。

開腹手術を受けたマウスの顔をしかめる様子から、術後疼痛は36～48時間（比較的高レベルは8～12時間）続き、初期の暗期（活動期）光期に比較的悪化することが示唆される。さらに、顔をしかめる様子から、ブプレノルフィンは術後早期疼痛に対して推奨用量で完全に有効であるが、カルプロフェンとケトプロフェンは、現在推奨されている用量よりもはるかに高い用量でのみ有効であり、アセトアミノフェンは有効ではないことが示唆される。^[11]

2014 年の研究では、心筋梗塞の外科的誘発後のマウスの術後疼痛を調査しました。疼痛を特定する GS の有効性を、行動、臨床、および手順固有の基準に基づく従来の福祉スコアリング システムと比較しました。事後 GS (リアルタイム GS ではない) では、従来の評価方法では軽度疼痛として特定されなかったマウスが 24 時間後にかなりの割合で軽度疼痛を呈していることが報告されました。重要なことに、軽度疼痛と特定されたマウスは鎮痛治療に反応し、従来の福祉評価方法が疼痛認識のこの側面に対して鈍感であることを示しました。^[1]

誘発された鎌状赤血球症のマウスとその対照群は、冷たいプレート上でテストされたときに「痛みの顔」を示しましたが、鎌状赤血球症のマウスは対照群と比較して痛みの強さが増しました。これは、痛みを評価する従来の方法であるフォン・フライ・フィラメントを使用して確認されました。 ^[12] GSは、膵炎の痛みとその緩和方法を評価するためにも使用されています。 ^[13] GSは、治療薬の副作用として引き起こされる痛みの程度と痛みを軽減する方法をテストするためにも使用されています。^[14]

マウスGSは、観察者に短期間のトレーニングのみを必要とする、非常に正確で再現性があり信頼性の高い痛みの評価手段であることが示されています。^[2]マウスの痛みと痛みのない画像を検出するためにディープニューラルネットワークをトレーニングする評価アプローチは、MGSスコアリングをさらに高速化し、94%の精度を実現します。^[15]

DBA/2系統マウスはイソフルラン麻酔後にのみGSスコアが上昇するが、CBA系統マウスでは上昇しないことが指摘されており、GSを疼痛評価に使用する場合にはこの点を考慮する必要がある。一般的な鎮痛剤であるブプレノルフィンの投与は、どちらの系統のGSにも影響を与えなかった。^[16]

マウスの性別と系統はGSに相互作用し、データ収集方法（リアルタイムか事後か）も相互作用するため、採点者はこれらの要素を考慮する必要がある。^[2]

実験動物の痛みの評価方法が、他の要因、特に日常的な手順や飼育の通常の一部である要因の影響を受けるかどうかを確認することが重要です。チューブを使用して扱われたマウスと尾で持ち上げられたマウスのGSスコアに違いはなく、これらの取り扱い方法がGS評価の交絡因子ではないことを示しています。^{[17]同様の研究では、ベースラインと}耳切り（実験用マウスを識別するために頻繁に使用される方法） 直後のGSスコアに違いがなかったと報告されており、耳切りに関連する痛みがGSツールを使用して評価するにはあまりにも急性であるか、または作業が痛みを伴わないことを示している可能性があります。^[18]

マウスとラットの「痛みの顔」には違いがある。マウスでは、ベースラインでは鼻と頬は滑らかな外観をしているが、痛みがあると、鼻と頬の両方の領域ではっきりとした膨らみに変化する。対照的に、ラットでは、ベースラインでは鼻と頬の領域がはっきりと膨らんでおり、痛みがあると鼻梁が平らになり、伸びて、ひげのパッドが平らになる。これらの違いの結果として、ラットのGSでは、眼窩の引き締め、鼻/頬の平坦化、耳の変化、ひげの変化の4つのFAUが使用されることがある。鼻/頬の平坦化は、ラットの痛みの存在と最も高い相関関係を示しているようだ。^{[3] [19]}

ラットのGSは、手術による痛み、歯列矯正による歯の移動、変形性関節症、急性化学療法誘発性粘膜炎、およびこれらの処置やその他の痛みを伴う状態に対する鎮痛剤の有効性を評価するために使用されてきました。 ^{[19] [20] [ 21] [ 22] [23] [24] [25]さらに、GSは、高齢ラットの術後}認知機能障害 の軽減に対する術後鎮痛の効果を調べるためにも使用されています。^[26]

マウスと同様に、ラットのGSとフォン・フライ・フィラメントの使用による疼痛評価の一致度を調べた研究があります。3つの疼痛モデル（足底内カラギーナン、足底内完全フロイントアジュバント、足底切開）に関して、これら2つのモデルの間には良好な一致が見られました^[27]。GSスコアはすべての疼痛モデルで有意に増加し、GSスコアのピークは足の過敏症の発症とも一致しましたが、GSスコアがベースラインに戻った後も過敏症は持続しました^{[28] 。}

ラットの場合、GSを定量化するプロセスの中で最も労働集約的なステップ、すなわちデジタルビデオから個々の顔を含むフレームをフレーム取得するステップを自動化することに成功したソフトウェア（Rodent Face Finder）が開発されましたが、これは動物がカメラを直接見ていなかったり、動きのぼやけによる画像品質の低下によって妨げられていました。^[29]

4つのFAU、すなわち眼窩の引き締め、頬の平坦化、鼻の形、ひげの位置（耳の位置は分析から除外）を使用したウサギ用のGSが開発され（サンプル画像については、ここ[1]を参照）、耳タトゥーを受けたウサギに対する鎮痛クリームの有効性を評価するために使用されました。^[30] 同様に、GSはウサギの術後モニタリングにおける健康状態の評価にも使用されています。^[31]

げっ歯類とウサギのFAUの特定に基づいて、術後（去勢後）の個体から馬のGSが開発されました。これは、6つのFAU、すなわち、耳が硬直して後ろ向き、眼窩が引き締まる、目の上の緊張、咀嚼筋が著しく緊張、口が緊張して顎が突き出ている、鼻孔が緊張している、および横顔が平坦化している（例示的な画像については、ここを参照してください。[2]）^[32]その後、HGSは蹄葉炎の馬の疼痛行動を評価するために使用され、オベルスケールと比較した場合、しかめっ面スケールはここでも疼痛の程度を評価するのに使用できると結論付けられました。^[33]

関連研究^[34]では、前腕に止血帯を巻くか、局所的にカプサイシンを塗布して痛みを誘発した後の馬の「痛み顔」について説明している。ここでの痛み顔は、HGS で説明されているのと同様の表情、つまり低いおよび/または非対称の耳、斜めの目、引っ込んだおよび/または緊張した視線、内側外側に広がった鼻孔、唇、顎、および特定の表情筋の緊張などであり、既存の痛み評価ツールの改善に組み込むことができる可能性がある。説明されている痛み顔から、馬の痛みスケールが開発された。^[35] 別の痛みスケール (EQUUS-FAP) も説明されており、これも馬の急性の痛みを有意に評価できることが証明されている。^[36]

急性疼痛時の馬の顔に見られるさまざまな表情をマッピングして説明するために、馬の顔面動作コーディングシステム（EquiFACS）が開発されました。17のFAUが特定され、それぞれの表情の背後にある関連する解剖学的構造が説明され、他の種の顔面表情と比較されています。^[37]

耳と鼻の間のランドマークと距離に基づいた予備研究では、痛みを感じている猫と感じていない猫の顔画像を見せられた観察者は、痛みを感じている猫と感じていない猫を識別するのが難しく、痛みを感じている猫の80％以上を識別できた観察者はわずか13％でした。精度（痛みがあるか痛みがないかの二分法に基づく）は18％から94％の範囲でした。^[38]

猫の完全なGS（猫のしかめ面スケール - FGS）は、自然に発生する急性疼痛を検出するために2019年に発表されました。耳の位置、眼窩の引き締め、鼻先の緊張、ひげの変化、頭の位置の5つのFAUが特定されました。各FAUには0から2のスコアが与えられ、合計疼痛スコアは、FAUのスコアの合計を、「スコア付け不可能」とマークされたAU（つまり、4/10 = 0.4または4/8 = 0.5）を除いた合計可能スコアで割って計算されます。トレーニングマニュアルは、元の記事内の「補足情報」として入手できます。^[39]

FGS は徹底的に検証されており、高い識別能力、良好な全体的な評価者間信頼性、優れた評価者内信頼性、および優れた内部一貫性が報告されています。FGS スコアは、痛みのある猫の方が対照猫よりも高く、猫の痛み評価のための別の検証済みツールとの非常に強い相関が観察され、FGS は鎮痛治療に対する反応を検出しました (鎮痛後のスコアは鎮痛前よりも低かった)。さらに、鎮痛閾値が決定されました (総痛みスコア> 1.0 のうち 0.39)。FGS は、猫の急性疼痛評価のための簡単で迅速に使用できるツールです。^[39]

卵巣子宮摘出術を受ける猫におけるFGSの臨床応用性は、経験豊富な観察者によってリアルタイムで割り当てられたスコアと静止画像に割り当てられたスコアを比較することによって調査され、良好な一致が報告されています。^[40] FGSは、抜歯を受ける猫の痛みの評価にも信頼できるツールであり、介護者の存在はFGSスコアに影響を与えませんでした。^[41]

羊用のGSは、蹄腐れや乳房炎などの自然発生的な病気によって引き起こされる痛みを検出するために開発されました。^{[42] GSは、子羊の}断尾 という日常的な飼育手順による痛みの評価に使用されてきました。観察者間および観察者内での信頼性が高く、精度も高かったです。断尾中に子羊を拘束すると表情の変化が起こるため、GSの使用時にはこれを考慮する必要があります。^[43]

腹腔内テレメトリープローブの埋め込み前後のフェレットの顔面筋とフェレットの顔の側面写真の比較が研究された。FAU眼窩収縮、鼻の膨らみ、頬の膨らみ、耳の変化、ひげの後退は、フェレットの痛みの潜在的な指標であると特定された。手術の5時間後に撮影された写真に割り当てられたすべてのAUスコアは、時間を合わせたベースラインスコアと比較して有意に高かった。線形判別分析を使用して得られた重みを使用したさらなる分析により、眼窩収縮のスコアリングのみで、高い感度、特異性、精度でこの区別を行うのに十分であることが明らかになった。^[44]

• 3つのR（動物実験）