不同頻率和波寬組合電刺激對(duì)健康大鼠痛閾變化的研究*

周 杰 莊晟堅(jiān) 龔 杰 吳媛媛 房軍帆 邵曉梅 方劍喬#

1 浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院 浙江 杭州 310005 2 浙江省溫州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院 浙江 溫州 325000 3 浙江省杭州市蕭山區(qū)中醫(yī)院 浙江 杭州 311201 4 浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院 浙江 杭州 310053

不同頻率和波寬組合電刺激對(duì)健康大鼠痛閾變化的研究*

周 杰1莊晟堅(jiān)2龔 杰3吳媛媛4房軍帆4邵曉梅4方劍喬4#

1 浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院 浙江 杭州 310005 2 浙江省溫州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院 浙江 溫州 325000 3 浙江省杭州市蕭山區(qū)中醫(yī)院 浙江 杭州 311201 4 浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院 浙江 杭州 310053

目的：使用電脈沖刺激器在健康大鼠上篩選出頻率與波寬的優(yōu)化參數(shù)組合。方法：選用健康雄性SD大鼠126只，依據(jù)頻率和波寬的不同組合隨機(jī)分為3組頻率（2Hz，100Hz，120Hz），每組7個(gè)波寬（50μs，100μs，200μs，300μs，400μs，500μs，600μs），共21組，每組6只。使用電脈沖刺激器健康大鼠右側(cè)“足三里”和“昆侖”穴，刺激30分鐘（強(qiáng)度先1mA持續(xù)15min，再增加至2mA持續(xù)15min）干預(yù)1次，分別于電脈沖刺激干預(yù)前后，用Digital Von Frey測(cè)痛儀測(cè)量大鼠右后足機(jī)械縮足閾值（PWTs）。結(jié)果：2Hz電刺激時(shí)，50μs波寬對(duì)健康大鼠即刻的鎮(zhèn)痛效應(yīng)優(yōu)于200μs、600μs波寬組（P＜0.05）；100Hz電刺激時(shí)，200μs波寬對(duì)健康大鼠即刻的鎮(zhèn)痛療效最好（P＜0.01）；120Hz電刺激時(shí)，300μs波寬對(duì)健康大鼠即刻的鎮(zhèn)痛效應(yīng)最佳（P＜0.01）。結(jié)論：頻率和波寬優(yōu)化組合有利于提高電針鎮(zhèn)痛療效。

電刺激 頻率 波寬 大鼠 痛閾 實(shí)驗(yàn)研究

本研究選取課題組前期研究發(fā)現(xiàn)的有較好鎮(zhèn)痛效應(yīng)的三種電刺激頻率（2Hz、100Hz、120Hz），使之與不同脈沖波寬組合。通過(guò)檢測(cè)大鼠機(jī)械縮足閾值測(cè)定其鎮(zhèn)痛效果，篩選出頻率與波寬之間的最優(yōu)組合，為電針儀研究者和使用者提供參數(shù)選擇指導(dǎo)?？偨Y(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：選用清潔級(jí)健康雄性SD大鼠126只，體重180±20g，購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，由浙江中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心飼養(yǎng)，根據(jù)中華人民共和國(guó)《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》的相關(guān)規(guī)定，飼養(yǎng)期間給予嚙齒類(lèi)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料（由浙江省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供）及自由飲用純凈水，12h循環(huán)燈光。

1.2 主要儀器設(shè)備：華佗牌0.25mm×13.00mm無(wú)菌針灸針（蘇州醫(yī)療用品廠有限公司）、Digital Von Frey測(cè)痛儀（EVF,法國(guó)Bioseb公司）、Master-9脈沖刺激器（以色列A.M.P.I公司）、電刺激隔離器（以色列A.M.P.I公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法：分述如下。

1.3.1 實(shí)驗(yàn)分組：將3組頻率7種波寬兩兩組合，共組成21組，每組6只大鼠。用SPSS17.0軟件將大鼠隨機(jī)分組，頻率與波寬組合如下：①2Hz脈沖刺激實(shí)驗(yàn)：2Hz/50μs、2Hz/100μs、2Hz/200μs、2Hz/300μs、2Hz/400μs、2Hz/500μs、2Hz/600μs；②100Hz脈沖刺激實(shí)驗(yàn)：100Hz/50μs、100Hz/100μs、100Hz/200μs、100Hz/300μs、100Hz/400μs、100Hz/500μs、100Hz/600μs；③120Hz脈沖刺激實(shí)驗(yàn)：120Hz/50μs、120Hz/100μs、120Hz/200μs、120Hz/300μs、120Hz/400μs、120Hz/500μs、120Hz/600μs。

1.3.2 Maser-9電脈沖刺激器參數(shù)設(shè)置：①波形（shape）：雙向?qū)ΨQ(chēng)脈沖波；②脈沖寬度（Duration）：50～600μs；③延遲時(shí)間（L）：4.166～250ms；④間隔時(shí)間（Interval）：8.333～500ms；⑤電壓（Vol t）：9V。連接電刺激隔離器，各組干預(yù)強(qiáng)度和時(shí)間均為15min 1mA，再15min 2mA，共30min，干預(yù)1次。

1.3.3 穴位的選取和干預(yù)方法：各組大鼠均選取右側(cè)的“足三里”（膝關(guān)節(jié)后外側(cè)，在腓骨小頭下約5mm處）和“昆侖”（后肢外踝與跟腱之間的凹陷中）穴（參照華興邦大鼠穴位圖譜），用特制的布套固定大鼠，選用0.25mm×13mm針灸針刺激，導(dǎo)線分別連接Master-9脈沖刺激器和針灸針，刺激器參數(shù)如上所述。

1.3.4 機(jī)械縮足閾值（Paw Withdrawal Thresholds，PWTs）的檢測(cè)：本實(shí)驗(yàn)使用EVF，于電脈沖刺激干預(yù)前（Base）和干預(yù)后（Af ter）各檢測(cè)一次大鼠右后機(jī)械縮足閾值。具體方法為：正式測(cè)痛前先進(jìn)行適應(yīng)性測(cè)痛2天，將大鼠置于11.5cm×17cm×14cm鐵絲網(wǎng)上透明塑料盒內(nèi)，使其適應(yīng)周?chē)h(huán)境15～30min，待大鼠安靜后（停止梳理毛發(fā)和探索性活動(dòng)），使用EVF，雙手握柄，待電子屏顯示值＜0.2g時(shí)，垂直直刺勻速上抬，通過(guò)網(wǎng)格間隙刺激大鼠右后足跖中心部位，當(dāng)大鼠出現(xiàn)縮足反應(yīng)時(shí)，電子屏幕顯示數(shù)字即為該大鼠的痛閾值，每次測(cè)量時(shí)間不少于5s，間隔時(shí)間不少于10s，每只大鼠共測(cè)量3次，取其平均值作為該只大鼠的機(jī)械縮足閾值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 2Hz下不同波寬電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響：詳見(jiàn)表1。各組數(shù)結(jié)果提示：脈沖電頻率為2Hz時(shí)，50μs波寬對(duì)大鼠即刻的鎮(zhèn)痛療效在不同程度上優(yōu)于其他波寬。

表1 2Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

表1 2Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

注：與刺激前比較，*P＜0.01；與200μs和600μs刺激后比較，#P＜0.05。

組別50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例數(shù)6 6 6 6 6 6 6刺激前痛閾（g）40.88±0.26 40.83±0.23 41.19±0.17 41.12±0.19 40.91±0.27 40.69±0.24 41.31±0.19刺激后痛閾（g）53.82±1.43*#50.63±1.67*49.06±1.45*49.73±1.84*50.33±1.73*49.60±1.86*47.94±1.23*

2.2 100Hz下不同波寬電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響：詳見(jiàn)表2。各組各組數(shù)結(jié)果提示：脈沖電頻率為100Hz時(shí)，200μs波寬對(duì)大鼠即刻鎮(zhèn)痛療效優(yōu)于其他波寬。

2.3 120Hz下不同波寬電刺激對(duì)大鼠痛閾的影響：詳見(jiàn)表3。各組數(shù)據(jù)結(jié)果提示：脈沖電頻率為120Hz時(shí)，300μs波寬對(duì)大鼠即刻鎮(zhèn)痛療效在不同程度上優(yōu)于其他波寬。

3 討論

電針鎮(zhèn)痛效應(yīng)已被基礎(chǔ)和臨床研究證實(shí)[1]，其中電刺激參數(shù)如電脈沖波形、頻率、波寬、電流強(qiáng)度、刺激時(shí)間等均影響鎮(zhèn)痛效應(yīng)。目前有關(guān)電針參數(shù)研究多集中于單一因素對(duì)疾病療效的影響[2]。實(shí)際上，電針各參數(shù)并非是獨(dú)立存在的，而是互相聯(lián)系、互相影響的，不同的參數(shù)組合產(chǎn)生不同的電針效應(yīng)。因此，研究參數(shù)組合效應(yīng)更有實(shí)際意義。電針儀是通過(guò)足夠電荷量對(duì)神經(jīng)纖維產(chǎn)生刺激，頻率和波寬均是電刺激量的標(biāo)志。以往我們把電刺激參數(shù)研究集中在頻率，對(duì)于波寬的研究很少涉獵，其中一個(gè)原因是由于國(guó)內(nèi)一般電針儀的設(shè)計(jì)不具備波寬的調(diào)節(jié)功能。

表2 100Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

表2 100Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

注：與刺激前比較，*P＜0.01；與其他各組刺激后比較，#P＜0.01。

組別50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例數(shù)6 6 6 6 6 6 6治療前痛閾（g）45.22±0.23 44.94±0.24 44.73±0.23 45.13±0.13 44.73±0.19 45.06±0.30 45.00±0.18電刺激后痛閾（g）51.57±1.27*51.47±1.47*56.29±0.79*#49.35±1.02*50.11±1.05*46.53±0.55*47.58±0.59*

表3 120Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

表3 120Hz下各組電刺激對(duì)大鼠PWTs的影響（±s）

注：與刺激前比較，*P＜0.01；與其他各組刺激后比較，#P＜0.01。

組別50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例數(shù)6 6 6 6 6 6 6治療前痛閾（g）50.43±0.29 49.84±0.16 50.13±0.45 49.91±0.37 49.86±0.20 50.28±0.35 50.44±0.18電刺激后痛閾（g）60.02±1.39*63.87±2.75*59.53±0.71*71.75±2.45*#54.70±1.66*61.94±2.60*55.85±1.27*

電刺激的最基本單元是電脈沖，它包括了波形、頻率和波寬三要素。矩形波具有消腫、鎮(zhèn)痛、解痙、鎮(zhèn)靜作用，而該波形雙向?qū)ΨQ(chēng)性更有安全、舒適的特點(diǎn)，這是雙向?qū)ΨQ(chēng)脈沖波作為目前市場(chǎng)上電針儀主流波形的原因。因而，正確把握頻率（單位時(shí)間的脈沖數(shù)量）和波寬（每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間）之間的關(guān)系對(duì)于研究電針鎮(zhèn)痛參數(shù)有關(guān)鍵意義。通過(guò)本研究我們初步揭開(kāi)了頻率與波寬之間的優(yōu)化組合關(guān)系，即脈沖頻率為2Hz時(shí)，波寬為 50μs；頻率為 100Hz時(shí)，波寬為 200μs；頻率為120Hz時(shí)，波寬為300μs，以上組合對(duì)于大鼠即刻的鎮(zhèn)痛療效在不同程度上優(yōu)于其他頻率波寬組合。值得一提的是，國(guó)內(nèi)電針儀刺激頻率不超過(guò)100Hz，研究多集中在2Hz、15Hz、100Hz三個(gè)頻率。而120Hz則較少涉及，本研究初步證實(shí)了120Hz與300μs的組合亦可明顯提高大鼠痛閾。因此，建議電針儀研發(fā)和生產(chǎn)時(shí)可以參考以上結(jié)論。

本研究初步證實(shí)了2Hz、100Hz、120Hz三個(gè)頻率與波寬之間的組合關(guān)系，然而本研究是基于健康大鼠完成的，這種優(yōu)化組合在疼痛模型上是否仍然存在、在人體試驗(yàn)過(guò)程中患者舒適性如何；疏密波組合時(shí)沿用這種頻率波寬組合方式對(duì)于提高鎮(zhèn)痛療效是否優(yōu)于連續(xù)波或是否優(yōu)于目前市面上現(xiàn)有的疏密波組合；不同頻率波寬組合均能提高大鼠痛閾，那么它們的起效機(jī)制有什么異同。以上問(wèn)題也是我們下一步工作的重點(diǎn)。

[1]王晨瑤，梁宜，劉芳.方劍喬治療痹證經(jīng)驗(yàn)舉要[J].浙江中醫(yī)雜志，2016,52（3）：197-198.

[2]朱丹,白潔靜,張曉慶,等.電針參數(shù)定量化的研究進(jìn)展[J].中國(guó)針灸,2015,35(5)：525-528.

“浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”針灸醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，編號(hào)：2013TD15；浙江省中醫(yī)藥科技計(jì)劃項(xiàng)目基于大鼠神經(jīng)病理痛療效評(píng)價(jià)的電針鎮(zhèn)痛頻率參數(shù)優(yōu)化研究，編號(hào)：2015ZA116；浙江省中醫(yī)藥科技計(jì)劃項(xiàng)目基于大鼠炎性疼痛療效評(píng)價(jià)的電針鎮(zhèn)痛參數(shù)優(yōu)化研究，編號(hào)：2016ZA109

# 通訊作者：方劍喬，E-mai l：fangjianqiao7532@163.com

2017-05-15