功能性電刺激恢復大鼠癱瘓耳廓功能的實驗研究.pdf

1、面部表情是人類進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。當面神經(jīng)受損而致面癱時,主要表現(xiàn)為顏面部表情肌群的運動功能障礙,影響美觀和社交,對患者的心理和日常生活造成很大的影響。在美國,面癱的發(fā)病率約為50/10萬人,超過40％的患者可以完全恢復,部分患者遺留面癱,導致不同程度的并發(fā)癥和后遺癥發(fā)生。治療面癱的理想目標是恢復面癱患者表情肌功能,實現(xiàn)面部表情運動的協(xié)調(diào)一致。人類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)運動對各種表情的產(chǎn)生都十分重要。所以如何恢復機體對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?，F(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。目前尚無針對性的有效方法可以完全治愈面癱。功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)是近來逐漸興起的一種電刺激治療技術(shù),通過電流刺激肌肉收縮,從而代償因神經(jīng)損

3、傷失去的機體功能。FES的出現(xiàn)使我們有可能通過電刺激恢復癱瘓表情肌功能來治療面癱?；谏鲜霰尘?我們構(gòu)想以大鼠耳廓運動作為面部表情運動研究的動物模型,建立基于肌電信號分析的FES系統(tǒng),探討FES系統(tǒng)實現(xiàn)癱瘓表情肌功能重建的可行性及其在面癱治療中的應用價值。本研究分為四個部分:①大鼠耳廓運動相關解剖學研究；②不同耳廓運動模式下耳廓肌肌電信號研究；③電刺激耳廓肌的實驗研究；④FES恢復癱瘓耳廓肌功能系統(tǒng)的建立。
　　 目的:

4、　　 1.以大鼠耳廓運動作為面部表情運動研究的動物模型,了解不同耳廓運動模式的肌肉組成及其神經(jīng)支配情況,為FES恢復癱瘓表情肌功能的實驗研究提供解剖學依據(jù)。
　　 2.研究不同耳廓運動模式下耳廓肌肌電信號特征及其實時識別方法,以期能將其作為控制信號,調(diào)控FES系統(tǒng)對癱瘓耳廓肌的電刺激。
　　 3.通過調(diào)整電刺激參數(shù),觀察不同耳廓肌對電刺激的反應,測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.建立基于肌電信號的FES系統(tǒng),探討FES系統(tǒng)實現(xiàn)癱瘓耳廓肌功能重建的可行性及其在面癱治療中的應用價值。
　　 方法
　　 1.選擇大鼠耳廓肌作為表情肌研究的動物模型,觀察大鼠耳廓運動模式,通過對正常大鼠耳廓周圍組織的大體解剖及神經(jīng)肌肉電刺激等,明確與耳廓運動相關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,觀察不同耳廓運動模式與其肌電信號間的關系,從波幅和時限等

6、方面分析其肌電信號特征,為FES系統(tǒng)分析判斷不同耳廓運動模式提供識別依據(jù)。
　　 3.切斷面神經(jīng)總干制作單側(cè)周圍性面癱大鼠模型,雙側(cè)額盾肌和頸耳肌分別植入微電極,癱后第7天予以正負雙向矩形波脈沖電刺激,通過調(diào)整電刺激參數(shù),觀察大鼠雙側(cè)耳廓肌對電刺激的反應,得出2塊耳廓肌正常和失神經(jīng)支配狀態(tài)下肌肉顫動的強度-時間曲線,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)耳廓肌運動時肌電電壓幅值為參考設定電刺

7、激觸發(fā)閾值,根據(jù)癱瘓側(cè)耳廓肌對電刺激的反應設定電刺激參數(shù),當健側(cè)耳廓肌肌電電壓達到閾值,由中樞系統(tǒng)識別后觸發(fā)電刺激相應的耳廓肌,引起患側(cè)相應耳廓肌收縮,實現(xiàn)了雙側(cè)耳廓同步對稱運動。
　　 結(jié)果:
　　 1.大鼠耳廓運動包括耳廓反射和自主運動2種。聲音誘發(fā)大鼠耳廓反射時耳廓主要向后內(nèi)方向運動,自主運動時大鼠耳廓可以向前、后、內(nèi)和外等方向運動或旋轉(zhuǎn)。大鼠耳廓運動相關的肌肉有5塊:頸耳肌收縮可引起耳廓向后內(nèi)側(cè)方向運動,上提并旋

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

9、時,可在頸耳肌采集到正常的肌電信號,波幅0.31±0.08mV,時限32±8ms。
　　 3.單側(cè)面癱大鼠清醒狀態(tài)下,正負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)方向運動,得到的強度.時間曲線呈近似等邊雙曲線。當脈寬小于0.1ms時,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,耳廓肌運動幅度隨電流強度的增大而增大。
　　 4.建立FES系統(tǒng)應用于單側(cè)面癱大鼠,刺激方式為負向矩形脈沖波,脈寬2ms,電流強度為4～8mA。當健側(cè)耳廓向不同方向運動時,對應的耳廓肌肌電信號達到觸發(fā)閾值,即觸發(fā)電刺激患側(cè)相應耳廓肌收縮,引起相應方向的耳廓運動,實現(xiàn)雙側(cè)耳廓運動的同步對稱。
　　 結(jié)論:
　　 1.大鼠耳廓肌適合作為FES恢復癱瘓表情肌功能實驗研究的動物模型。