激光輻射在降低高頻電刺激損傷神經中的應用研究.pdf

1、基于高頻(kHz)雙向電流刺激實現(xiàn)的神經阻斷技術在減緩肌肉抽搐、選擇性興奮神經、提高泌尿效率等多種疾病的治療與康復方面具有重要的科研和臨床應用價值，而其安全性成為有效實現(xiàn)阻斷神經技術的關鍵問題之一。相比之前的常規(guī)電生理檢查，神經傳導速度分布（Conduction Velocity Distribution，CVD）能夠提供更加豐富的神經纖維的信息，為檢測神經傳導性功能提供更加形象明確的依據。本研究基于反卷積算法實現(xiàn)了CVD的計算，并在神

2、經模型仿真和離體的牛蛙坐骨神經實驗數(shù)據中進行了驗證分析。通過統(tǒng)計高頻電流刺激前后CVD的差異(差分傳導速度分布，differential CVD，dCVD)來分析高頻電刺激對神經傳導性功能的影響。另外，本文根據研究神經損傷結果以及可能的損傷機制提出采用激光輻射的方法對高頻電刺激實現(xiàn)神經阻斷過程進行相應的優(yōu)化，以便減小電刺激對神經的損傷。
　　首先，本研究統(tǒng)計了不同參數(shù)（幅度、頻率和時長）高頻雙向電流刺激對神經造成損傷的趨勢和規(guī)律。

3、高頻幅度范圍為阻斷閾值的0.125-8倍幅度。研究發(fā)現(xiàn)，隨著高頻幅度的增加，神經損傷比（Injury Rate，IR）會出現(xiàn)先增大后減小再增大的變化趨勢。在損傷比先增大階段，阻斷比（Blocking Rate，BR）大致呈線性關系變化。在高頻幅度為阻斷閾值時，IR達到局部最大值;而隨著幅度繼續(xù)增大（直到大致在阻斷閾值的2.25倍左右），IR逐漸減小并達到局部最小值;繼續(xù)增加高頻電流幅度，神經損傷比將逐漸增大。在高頻電流幅度足夠大情況下，

4、神經達到完全損傷狀態(tài)。隨后的實驗使用不同頻率(1kHz，2.5kHz，5kHz和10kHz)高頻電流刺激神經，并保持陰陽脈沖對稱。結果表明，頻率越大，神經損傷比越小。在不同時長高頻電流刺激神經的實驗中，持續(xù)時間長的電流刺激導致了較大的神經損傷比和較慢的神經恢復速度。
　　本研究同時還研究了激光輻射在減緩高頻雙向電流刺激導致神經損傷中的應用。研究發(fā)現(xiàn)，一定參數(shù)的激光輻射對于高頻損傷具有減緩作用，并且可以加快神經在損傷后的恢復速度。統(tǒng)

5、計結果表明，激光輻射在減緩神經損傷方面的影響比（Effecting Rate，ER）顯著(P＜0.0001);激光輻射的影響效果對其參數(shù)具有一定的依賴性。波長為650nm的激光輻射在減緩神經損傷，恢復神經速度上的效果要明顯優(yōu)于850nm的激光輻射，其相應的影響比（ER）平均值之比為1.76。不同功率的激光在高頻電刺激結束后的60秒恢復過程中的有效性表現(xiàn)出一定的階段性特征。整體上來說，低功率的激光輻射具有較短潛伏期和相對較長的有效性持續(xù)時

6、間;而高功率的激光輻射的有效性表現(xiàn)出一定的延時性。在本研究中，650nm50mW的激光輻射效果最為顯著。
　　本研究在離體牛蛙坐骨神經上進行了高頻電刺激實驗的數(shù)據采集與分析，結果表明，高頻電刺激在實現(xiàn)阻斷的過程中會對神經的傳導功能造成一定的損傷;為減小神經損傷，高頻電刺激存在優(yōu)化的參數(shù)（2.25倍阻斷閾值左右的高頻電流幅度、相對較高的高頻頻率和較短的刺激時長）。另外，650nm50mW的激光輻射能夠顯著減緩高頻電刺激導致的神經損傷