神經(jīng)肌肉電刺激在周圍神經(jīng)損傷修復中的研究進展

趙少珩，趙 睿，張 航(綜述)，叢 銳(審校)

(第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院骨科，西安 710032)

周圍神經(jīng)分為腦神經(jīng)、脊神經(jīng)和自主神經(jīng)，遍及全身皮膚，黏膜、肌肉等。周圍神經(jīng)可因為切割、牽拉、擠壓等而損傷，使其功能減退或喪失，稱為周圍神經(jīng)損傷。周圍神經(jīng)損傷后應用外科修復技術、藥物治療可以在一定程度上促進神經(jīng)再生，但是神經(jīng)纖維再生速度和數(shù)量仍很不理想。與此同時，肌肉也會發(fā)生萎縮。因此，神經(jīng)肌肉電刺激在周圍神經(jīng)損傷恢復中有良好的應用前景。

1 神經(jīng)肌肉電刺激對周圍神經(jīng)的影響

很少有藥物可以可靠地提高神經(jīng)再生的速率及其完整性。正是由于這樣的局限性，神經(jīng)肌肉電刺激的利用取得了不斷的發(fā)展。Asensio-Pinilla等[1]研究表明，神經(jīng)損傷后早期給予神經(jīng)肌肉電刺激,配合肌肉的運動練習，能夠加快神經(jīng)軸突生長，促進運動功能恢復。Hoang等[2]在大鼠坐骨神經(jīng)擠壓傷模型中，用電刺激作用于受損的坐骨神經(jīng)，結果表明，電刺激雖然不能加速受損神經(jīng)感覺的恢復，但是可以減緩神經(jīng)性疼痛，促進運動神經(jīng)的再生。Al-Majed等[3]、Brushart等[4]和Ahlborn等[5]在研究中發(fā)現(xiàn)，用雙相電流刺激受損神經(jīng)，不但可以促進神經(jīng)纖維運動功能的恢復，還可以激發(fā)感覺神經(jīng)元內在的再生能力。研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)肌肉電刺激可以增加周圍神經(jīng)的再生和復原能力，提高感覺和運動功能[6-8]。

2 神經(jīng)肌肉電刺激可以控制神經(jīng)損傷相關的疼痛

周圍神經(jīng)損傷后，由于不完全再生，可能會導致共濟失調，并且會出現(xiàn)一些疼痛的癥狀。Hoang等[2]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激雖然沒有加速感覺神經(jīng)的恢復，但是可以減輕疼痛相關的癥狀，可能的原因是電刺激后可以增加一些抑制疼痛的物質產生，如阿片樣肽、γ氨基丁酸、生長激素抑制素等。Goldman等[9]認為，電刺激可以導致腺苷的產生增加，從而產生鎮(zhèn)痛效果。Claydon等[10]經(jīng)試驗證實，以較高電流強度的電刺激作用于損傷的周圍神經(jīng)，無論頻率的高低，均具有明顯的鎮(zhèn)痛效果。神經(jīng)電刺激作用于機體產生的某些化學物質，對于促進神經(jīng)纖維再生、緩解慢性病理性疼痛具有重要作用[1-3]。

3 神經(jīng)肌肉電刺激可以延緩和預防肌肉的萎縮

神經(jīng)損傷修復后肌肉功能的恢復程度與其萎縮程度密切相關。但是肌肉的萎縮程度與許多因素有關，如神經(jīng)損傷修復的完整程度、患者的年齡以及損傷的種類。Williams[11]應用植入式刺激系統(tǒng)進行實驗，表明高頻肌肉電刺激似乎可以保護肌纖維，減輕肌肉的疲勞，延緩肌肉的萎縮，通過形態(tài)學和功能學分析，電刺激組的肌肉萎縮程度明顯優(yōu)于對照組。在后來的一些動物實驗中發(fā)現(xiàn)，對失神經(jīng)支配的肌肉進行一定模式的電刺激完全可以使肌肉達到正常收縮的效果，行使運動神經(jīng)元的生理功能。Willand等[12]對22只經(jīng)過腓腸神經(jīng)移植修復的Lewis大鼠進行實驗研究，結果發(fā)現(xiàn)神經(jīng)修復后立即給予電刺激可以減少肌肉的萎縮程度，并且不會影響神經(jīng)的再支配。

4 神經(jīng)肌肉電刺激的發(fā)展

4.1刺激方式種類 臨床上常用的神經(jīng)肌肉電刺激方式主要分為三種：表面電刺激、經(jīng)皮神經(jīng)肌肉電刺激、植入式電刺激[13]，均可以在一定程度上促進神經(jīng)的再生和修復。

4.2刺激時機的選擇 神經(jīng)肌肉電刺激應用于患者和動物模型時，盡管理想的刺激時機還未完全研究清楚，但通常認為神經(jīng)肌肉電刺激盡快地運用于受損的神經(jīng)可能是最有益處的，因為創(chuàng)傷介導的免疫系統(tǒng)的激活可以促進電刺激介導的周圍神經(jīng)恢復[14-15]。延遲使用神經(jīng)電刺激治療對于再生神經(jīng)的恢復可能是低效的。Zanakis[16]認為，電刺激應該在神經(jīng)受損的早期進行，這樣可以達到較好的恢復效果。后來的大量報道也說明了同樣的現(xiàn)象，即電刺激應該盡早進行。同樣，Alrashdan等[17]在離斷大鼠坐骨神經(jīng)30 min后，立即應用電刺激，神經(jīng)纖維的再生速度顯著加快。Geremia等[18]和English等[19]在神經(jīng)損傷后立即在神經(jīng)近端給予電刺激，發(fā)現(xiàn)電刺激可促進神經(jīng)再生，加快神經(jīng)內膜的血流速度。Yeh等[20]在SD大鼠坐骨神經(jīng)上制造了一個10 mm的缺損，放入硅膠管，通過經(jīng)皮神經(jīng)電刺激技術(電流強度：1 mA,頻率：2 Hz)，分別在術后1、8、15 d開始給予電刺激，42 d后進行組織學評價和電生理檢查，結果發(fā)現(xiàn)，術后8 d給予電刺激，有髓神經(jīng)纖維的數(shù)量最多，有更高水平的神經(jīng)再支配，證明了電刺激開始時間在周圍神經(jīng)恢復中是一個很重要的因素，一個適當?shù)碾姶碳ら_始時間可以加速神經(jīng)的再生。

4.3刺激參數(shù)的選擇 影響神經(jīng)肌肉電刺激治療效果的因素很多，主要從以下幾個方面進行回顧性研究。

4.3.1電流電壓 為了研究電壓對于受損神經(jīng)的形態(tài)和功能特點的影響，Teodor等[21]利用20只Wistar大鼠進行實驗，將電流(最小電壓100 V，100 Hz，100 μs)作用于坐骨神經(jīng)受損的大鼠后肢，通過功能性步態(tài)分析(坐骨神經(jīng)指數(shù))和組織學分析，結果表明高壓電刺激組再生神經(jīng)的軸突直徑和髓鞘厚度較對照組高，高壓電刺激可以顯著加速再生神經(jīng)纖維的成熟和功能的恢復，減少巨噬細胞的數(shù)量，從而加速神經(jīng)纖維修復。

4.3.2電流頻率 一般認為，低頻是2～5 Hz,高頻是10 Hz以上。Lu等[22]認為，高頻率電刺激對神經(jīng)的再生作用不如低頻率,在有關坐骨神經(jīng)的研究中，通過組織學定量分析，2 Hz對大鼠坐骨神經(jīng)的再生效果最好，再生軸突的直徑、再生神經(jīng)面積、再生軸突數(shù)目顯著高于對照組；新生的神經(jīng)有更加成熟的結構、更高的軸突密度、更快的血流速度；電生理檢查發(fā)現(xiàn)，新生神經(jīng)的潛伏期縮短，有更快的傳導速度。Chen等[23]用電流(頻率2 Hz，強度0.8～1.0 mA)直接刺激坐骨神經(jīng)，與對照組比較發(fā)現(xiàn)，這樣的刺激頻率可以顯著促進神經(jīng)纖維的再生，增加神經(jīng)內膜中新生血管的數(shù)量。Haastert-Talini等[24]通過短期的低頻電刺激作用于SD大鼠，結果發(fā)現(xiàn)，新生神經(jīng)纖維可以穿過13 mm的神經(jīng)缺損達到再生和功能恢復,而且這一技術在臨床實踐中也得到了應用[25]。

4.3.3刺激強度 由于個體的耐受性不同，刺激強度是不太固定的，應該盡量使研究對象保持愉悅的心情，并且肌肉可以達到適度的收縮。Lu等[6]認為，適宜的電刺激強度可以促進神經(jīng)的再生，但是過量的直流電流可以阻礙神經(jīng)的再生。

4.3.4電極位置 Inoue等[26]將間歇性直流電刺激(陰極位于神經(jīng)斷端遠端)應用于臨床研究，用于治療7個周圍神經(jīng)損傷導致運動功能受損的患者，實驗結果表明，在人體間歇性直流電刺激的陰極放置于神經(jīng)斷端以遠，可以加速周圍神經(jīng)的再生，進一步研究發(fā)現(xiàn)，這種方法促進神經(jīng)再生的機制主要是神經(jīng)黏附分子、神經(jīng)生長因子、神經(jīng)生長營養(yǎng)因子可以電泳運動至陰極，造成陰極部位濃度梯度增加，促進神經(jīng)生長。

5 神經(jīng)肌肉電刺激促進神經(jīng)損傷后再生的機制

神經(jīng)肌肉電刺激促進周圍神經(jīng)再生的機制還不明確，但大量的研究表明主要與血液供應、神經(jīng)生長因子，神經(jīng)膜細胞等一些因素密切相關。神經(jīng)受損后，電刺激可以增加再生相關基因的表達(生長相關蛋白43，Tα1微管蛋白),有助于增加周圍神經(jīng)的可塑性、生長性、穩(wěn)定性[18]。電刺激可以使神經(jīng)生長促進因子——腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和特異性受體的表達。Gordon等[27]對坐骨神經(jīng)損傷后修復的大鼠應用咯利普蘭，之后進行功能性電刺激實驗，認為電刺激的作用機制有可能增加神經(jīng)營養(yǎng)因子和腺苷環(huán)磷酸的含量。Zanakis[16]認為，電場是神經(jīng)的營養(yǎng)劑，適宜的電刺激促進神經(jīng)周圍血液循環(huán)的改善，促進神經(jīng)的再生。

6 結 語

隨著研究的不斷深入，很多動物實驗和臨床試驗證明，神經(jīng)肌肉電刺激可以促進周圍神經(jīng)的再生，防止肌肉的萎縮，控制神經(jīng)性疼痛。但是應該意識到，神經(jīng)肌肉電刺激對于受損神經(jīng)具有雙重影響，不同的電流參數(shù)可以有完全不同的生理效應，可能有積極的作用，促進神經(jīng)再生；也可能有消極作用，抑制神經(jīng)再生。神經(jīng)肌肉電刺激對于神經(jīng)再生的效果還有很多問題沒有得到解決:①具體作用于人體的電刺激參數(shù)最佳搭配還未確立，只有一個大致的了解；②其效果還有待大量臨床試驗進行驗證；③電刺激促進神經(jīng)再生的原理和機制還沒有完全闡明；④目前對于長節(jié)段神經(jīng)缺失治療的電刺激研究相對有限。但是毋庸置疑，神經(jīng)肌肉電刺激技術以后一定會在周圍神經(jīng)損傷再生中發(fā)揮舉足輕重的作用。

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