功能性電刺激恢復(fù)大鼠癱瘓耳廓功能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、面部表情是人類(lèi)進(jìn)行情感交流的一種重要方式。面部表情變化是面神經(jīng)支配下由顏面部表情肌共同作用產(chǎn)生。當(dāng)面神經(jīng)受損而致面癱時(shí),主要表現(xiàn)為顏面部表情肌群的運(yùn)動(dòng)功能障礙,影響美觀和社交,對(duì)患者的心理和日常生活造成很大的影響。在美國(guó),面癱的發(fā)病率約為50/10萬(wàn)人,超過(guò)40％的患者可以完全恢復(fù),部分患者遺留面癱,導(dǎo)致不同程度的并發(fā)癥和后遺癥發(fā)生。治療面癱的理想目標(biāo)是恢復(fù)面癱患者表情肌功能,實(shí)現(xiàn)面部表情運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)一致。人類(lèi)表情肌功能高度分化,每塊肌肉

2、的收縮程度和肌肉間的相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)對(duì)各種表情的產(chǎn)生都十分重要。所以如何恢復(fù)機(jī)體對(duì)每塊表情肌的精確調(diào)控,一直是臨床面癱治療中所面臨的瓶頸。現(xiàn)有面癱治療多采用內(nèi)科保守治療、外科手術(shù)治療、物理康復(fù)治療和中醫(yī)治療等,這些方法都存在一定的局限性。目前尚無(wú)針對(duì)性的有效方法可以完全治愈面癱。功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)是近來(lái)逐漸興起的一種電刺激治療技術(shù),通過(guò)電流刺激肌肉收縮,從而代償因神經(jīng)損

3、傷失去的機(jī)體功能。FES的出現(xiàn)使我們有可能通過(guò)電刺激恢復(fù)癱瘓表情肌功能來(lái)治療面癱?；谏鲜霰尘?我們構(gòu)想以大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)作為面部表情運(yùn)動(dòng)研究的動(dòng)物模型,建立基于肌電信號(hào)分析的FES系統(tǒng),探討FES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)癱瘓表情肌功能重建的可行性及其在面癱治療中的應(yīng)用價(jià)值。本研究分為四個(gè)部分:①大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)相關(guān)解剖學(xué)研究；②不同耳廓運(yùn)動(dòng)模式下耳廓肌肌電信號(hào)研究；③電刺激耳廓肌的實(shí)驗(yàn)研究；④FES恢復(fù)癱瘓耳廓肌功能系統(tǒng)的建立。
　　 目的:

4、　　 1.以大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)作為面部表情運(yùn)動(dòng)研究的動(dòng)物模型,了解不同耳廓運(yùn)動(dòng)模式的肌肉組成及其神經(jīng)支配情況,為FES恢復(fù)癱瘓表情肌功能的實(shí)驗(yàn)研究提供解剖學(xué)依據(jù)。
　　 2.研究不同耳廓運(yùn)動(dòng)模式下耳廓肌肌電信號(hào)特征及其實(shí)時(shí)識(shí)別方法,以期能將其作為控制信號(hào),調(diào)控FES系統(tǒng)對(duì)癱瘓耳廓肌的電刺激。
　　 3.通過(guò)調(diào)整電刺激參數(shù),觀察不同耳廓肌對(duì)電刺激的反應(yīng),測(cè)得耳廓肌電刺激閾值,為FES系統(tǒng)刺激癱瘓耳廓肌提供數(shù)據(jù)參考。
　　

5、 4.建立基于肌電信號(hào)的FES系統(tǒng),探討FES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)癱瘓耳廓肌功能重建的可行性及其在面癱治療中的應(yīng)用價(jià)值。
　　 方法
　　 1.選擇大鼠耳廓肌作為表情肌研究的動(dòng)物模型,觀察大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)模式,通過(guò)對(duì)正常大鼠耳廓周?chē)M織的大體解剖及神經(jīng)肌肉電刺激等,明確與耳廓運(yùn)動(dòng)相關(guān)的肌肉組成及其神經(jīng)支配。
　　 2.正常大鼠同側(cè)額盾肌和頸耳肌植入微電極,采集其肌電信號(hào),觀察不同耳廓運(yùn)動(dòng)模式與其肌電信號(hào)間的關(guān)系,從波幅和時(shí)限等

6、方面分析其肌電信號(hào)特征,為FES系統(tǒng)分析判斷不同耳廓運(yùn)動(dòng)模式提供識(shí)別依據(jù)。
　　 3.切斷面神經(jīng)總干制作單側(cè)周?chē)悦姘c大鼠模型,雙側(cè)額盾肌和頸耳肌分別植入微電極,癱后第7天予以正負(fù)雙向矩形波脈沖電刺激,通過(guò)調(diào)整電刺激參數(shù),觀察大鼠雙側(cè)耳廓肌對(duì)電刺激的反應(yīng),得出2塊耳廓肌正常和失神經(jīng)支配狀態(tài)下肌肉顫動(dòng)的強(qiáng)度-時(shí)間曲線,為FES系統(tǒng)觸發(fā)刺激提供數(shù)據(jù)參考。
　　 4.建立FES系統(tǒng),以健側(cè)耳廓肌運(yùn)動(dòng)時(shí)肌電電壓幅值為參考設(shè)定電刺

7、激觸發(fā)閾值,根據(jù)癱瘓側(cè)耳廓肌對(duì)電刺激的反應(yīng)設(shè)定電刺激參數(shù),當(dāng)健側(cè)耳廓肌肌電電壓達(dá)到閾值,由中樞系統(tǒng)識(shí)別后觸發(fā)電刺激相應(yīng)的耳廓肌,引起患側(cè)相應(yīng)耳廓肌收縮,實(shí)現(xiàn)了雙側(cè)耳廓同步對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。
　　 結(jié)果:
　　 1.大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)包括耳廓反射和自主運(yùn)動(dòng)2種。聲音誘發(fā)大鼠耳廓反射時(shí)耳廓主要向后內(nèi)方向運(yùn)動(dòng),自主運(yùn)動(dòng)時(shí)大鼠耳廓可以向前、后、內(nèi)和外等方向運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)相關(guān)的肌肉有5塊:頸耳肌收縮可引起耳廓向后內(nèi)側(cè)方向運(yùn)動(dòng),上提并旋

8、轉(zhuǎn)外耳；額盾肌收縮引起耳廓向前運(yùn)動(dòng)；盾間肌收縮引起耳廓向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)；緊貼耳道壁的2塊肌肉(暫稱(chēng)“耳道壁前內(nèi)側(cè)肌”和“耳道壁前肌”),收縮時(shí)主要引起耳廓向前內(nèi)側(cè)和向前運(yùn)動(dòng)。大鼠耳廓反射及自主運(yùn)動(dòng)均由面神經(jīng)支配下耳廓肌共同作用完成,面神經(jīng)切斷后,耳廓運(yùn)動(dòng)消失。
　　 2.正常大鼠耳廓運(yùn)動(dòng)模式不同,采集到的耳廓肌電信號(hào)不同。耳廓向前運(yùn)動(dòng)時(shí),可在額盾肌采集到正常的肌電信號(hào),波幅0.12±0.03mV,時(shí)限31±6ms；耳廓向后內(nèi)側(cè)方向運(yùn)動(dòng)

9、時(shí),可在頸耳肌采集到正常的肌電信號(hào),波幅0.31±0.08mV,時(shí)限32±8ms。
　　 3.單側(cè)面癱大鼠清醒狀態(tài)下,正負(fù)雙向矩形波脈沖電刺激雙側(cè)額盾肌、頸耳肌,耳廓分別向前或向后內(nèi)側(cè)方向運(yùn)動(dòng),得到的強(qiáng)度.時(shí)間曲線呈近似等邊雙曲線。當(dāng)脈寬小于0.1ms時(shí),耳廓肌電刺激閾值不易引出或閾值較大；隨著脈寬變大,耳廓肌電刺激閾值逐漸變??；脈寬大于10ms,耳廓肌電刺激閾值漸趨穩(wěn)定；脈寬大于100ms,耳廓肌開(kāi)始出現(xiàn)雙收縮,隨著脈寬增加雙

10、收縮明顯且間隔變大。固定脈寬下,耳廓肌運(yùn)動(dòng)幅度隨電流強(qiáng)度的增大而增大。
　　 4.建立FES系統(tǒng)應(yīng)用于單側(cè)面癱大鼠,刺激方式為負(fù)向矩形脈沖波,脈寬2ms,電流強(qiáng)度為4～8mA。當(dāng)健側(cè)耳廓向不同方向運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)應(yīng)的耳廓肌肌電信號(hào)達(dá)到觸發(fā)閾值,即觸發(fā)電刺激患側(cè)相應(yīng)耳廓肌收縮,引起相應(yīng)方向的耳廓運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)雙側(cè)耳廓運(yùn)動(dòng)的同步對(duì)稱(chēng)。
　　 結(jié)論:
　　 1.大鼠耳廓肌適合作為FES恢復(fù)癱瘓表情肌功能實(shí)驗(yàn)研究的動(dòng)物模型。