高频神经电阻断的有效性和安全性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuliao2011
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高频神经电刺激,又称为千赫兹交流电(kilo hertz alternative current,KHAC)神经传导阻断,可以对神经的传导功能造成可逆的抑制效果,具有良好的临床应用前景:包括阵痛、麻醉、缓解痉挛、帮助尿道功能障碍患者排尿等。然而,在研究过程中发现,高频交流电对神经传导功能的抑制不是完全可逆的,即阻断神经的同时往往伴随着损伤。为了提高电刺激的阻断效果并同时降低附带的神经损伤,有必要对高频电刺激的安全性和实用性进行讨论。本文以牛蛙坐骨神经作为实验对象,通过分析高频非对称波形的脉冲刺激和间隔阻断刺激后,神经的复合动作电位(Compound Action Potential,CAP),以CAP的幅值大小作为评估神经传导功能的依据,根据多组对比实验,筛选出安全性较好的高频电刺激参数。并提出了一种有一定应用性的间隔刺激方案。实验通过改变高频非对称波形的刺激频率和对称性(阴极脉冲宽度和阳极脉冲宽度的比r),进行了多组神经电刺激实验。实验所用波形的设计以电极对神经输出的净电荷总量为零为原则,通过分别对比高频阻断信号的三种频率(f1=1k Hz、f2=2k Hz、f3=5k Hz)、三种阴阳极脉冲宽度比r值(r1=1、r2=2、r3=3)对神经的阻断和损伤情况进行分析,得到结果。结果表明,在高频点刺激的幅值相同时,阻断信号的频率越高,神经的阻断和损伤都越小;r值越大,阻断效果越好。而对不同的r值而言,神经会产生相对于对称波形的额外的损伤,但这种损伤是可以随时间恢复的。为了进一步筛选出更优的电刺激方案,实验对r值和频率两种参数的三种取值得出了共九组参数的高频对称/非对称波形,对牛蛙的坐骨神经进行了交叉对比实验,并得到了九组神经的阻断率(BR)和损伤率(IR)结果。通过t检验分析,在九组刺激参数中,筛选出了对神经综合阻断效果,综合损伤较低的三种神经阻断信号,分别是f=2k Hz、r=2;f=2k Hz、r=3;f=5k Hz、r=2的高频非对称电信号和f=5k Hz、r=1的对称高频信号。实验还提出了神经间隔刺激的概念,使用不同阻断周期和阻断周期内不同刺激时长的高频间隔波形对神经进行了阻断实验,实验发现对于刺激时长和休息时长的等间隔刺激,刺激周期频率train f越大,对神经的阻断效果和损伤效果都越强,但损伤可以在60s内恢复至统一水平。而对于刺激时长和休息时长不相等的非等间隔刺激,休息时长越短,对神经的阻断效果就越强,其中,当高频阻断间隔在3ms以内时,神经可以在不施加高频电信号的情况下产生传导阻断现象。并且神经的初始损伤率会随着阻断周期内刺激时长的增长而增加,并且60s后恢复。本文的研究结果表明,使用高频非对称波形的阻断效果要优于传统的高频对称波形。而在高频波形中间插入休息间隔,可以在保证阻断的情况下降低神经损伤。这两种方案都为高频电刺激的临床应用提供了一种相对更安全的刺激方案。
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