不同頻率和波寬組合電刺激對健康大鼠痛閾變化的研究*

周 杰 莊晟堅 龔 杰 吳媛媛 房軍帆 邵曉梅 方劍喬#

1 浙江中醫藥大學附屬第三醫院 浙江 杭州 310005 2 浙江省溫州市中西醫結合醫院 浙江 溫州 325000 3 浙江省杭州市蕭山區中醫院 浙江 杭州 311201 4 浙江中醫藥大學第三臨床醫學院 浙江 杭州 310053

不同頻率和波寬組合電刺激對健康大鼠痛閾變化的研究*

周 杰1莊晟堅2龔 杰3吳媛媛4房軍帆4邵曉梅4方劍喬4#

1 浙江中醫藥大學附屬第三醫院 浙江 杭州 310005 2 浙江省溫州市中西醫結合醫院 浙江 溫州 325000 3 浙江省杭州市蕭山區中醫院 浙江 杭州 311201 4 浙江中醫藥大學第三臨床醫學院 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化參數組合。方法：選用健康雄性SD大鼠126只，依據頻率和波寬的不同組合隨機分為3組頻率（2Hz，100Hz，120Hz），每組7個波寬（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“足三里”和“昆侖”穴，刺激30分鐘（強度先1mA持續15min，再增加至2mA持續15min）干預1次，分別于電脈沖刺激干預前后，用Digital Von Frey測痛儀測量大鼠右后足機械縮足閾值（PWTs）。結果：2Hz電刺激時，50μs波寬對健康大鼠即刻的鎮痛效應優于200μs、600μs波寬組（P＜0.05）；100Hz電刺激時，200μs波寬對健康大鼠即刻的鎮痛療效最好（P＜0.01）；120Hz電刺激時，300μs波寬對健康大鼠即刻的鎮痛效應最佳（P＜0.01）。結論：頻率和波寬優化組合有利于提高電針鎮痛療效。

電刺激 頻率 波寬 大鼠 痛閾 實驗研究

本研究選取課題組前期研究發現的有較好鎮痛效應的三種電刺激頻率（2Hz、100Hz、120Hz），使之與不同脈沖波寬組合。通過檢測大鼠機械縮足閾值測定其鎮痛效果，篩選出頻率與波寬之間的最優組合，為電針儀研究者和使用者提供參數選擇指導。總結如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物：選用清潔級健康雄性SD大鼠126只，體重180±20g，購自中國科學院上海實驗動物中心，由浙江中醫藥大學實驗動物中心飼養，根據中華人民共和國《實驗動物管理條例》的相關規定，飼養期間給予嚙齒類動物標準顆粒飼料（由浙江省實驗動物中心提供）及自由飲用純凈水，12h循環燈光。

1.2 主要儀器設備：華佗牌0.25mm×13.00mm無菌針灸針（蘇州醫療用品廠有限公司）、Digital Von Frey測痛儀（EVF,法國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 實驗方法：分述如下。

1.3.1 實驗分組：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軟件將大鼠隨機分組，頻率與波寬組合如下：①2Hz脈沖刺激實驗：2Hz/50μs、2Hz/100μs、2Hz/200μs、2Hz/300μs、2Hz/400μs、2Hz/500μs、2Hz/600μs；②100Hz脈沖刺激實驗：100Hz/50μs、100Hz/100μs、100Hz/200μs、100Hz/300μs、100Hz/400μs、100Hz/500μs、100Hz/600μs；③120Hz脈沖刺激實驗：120Hz/50μs、120Hz/100μs、120Hz/200μs、120Hz/300μs、120Hz/400μs、120Hz/500μs、120Hz/600μs。

1.3.2 Maser-9電脈沖刺激器參數設置：①波形（shape）：雙向對稱脈沖波；②脈沖寬度（Duration）：50～600μs；③延遲時間（L）：4.166～250ms；④間隔時間（Interval）：8.333～500ms；⑤電壓（Vol t）：9V。連接電刺激隔離器，各組干預強度和時間均為15min 1mA，再15min 2mA，共30min，干預1次。

1.3.3 穴位的選取和干預方法：各組大鼠均選取右側的“足三里”（膝關節后外側，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，導線分別連接Master-9脈沖刺激器和針灸針，刺激器參數如上所述。

1.3.4 機械縮足閾值（Paw Withdrawal Thresholds，PWTs）的檢測：本實驗使用EVF，于電脈沖刺激干預前（Base）和干預后（Af ter）各檢測一次大鼠右后機械縮足閾值。具體方法為：正式測痛前先進行適應性測痛2天，將大鼠置于11.5cm×17cm×14cm鐵絲網上透明塑料盒內，使其適應周圍環境15～30min，待大鼠安靜后（停止梳理毛發和探索性活動），使用EVF，雙手握柄，待電子屏顯示值＜0.2g時，垂直直刺勻速上抬，通過網格間隙刺激大鼠右后足跖中心部位，當大鼠出現縮足反應時，電子屏幕顯示數字即為該大鼠的痛閾值，每次測量時間不少于5s，間隔時間不少于10s，每只大鼠共測量3次，取其平均值作為該只大鼠的機械縮足閾值。

2 實驗結果

2.1 2Hz下不同波寬電刺激對大鼠PWTs的影響：詳見表1。各組數結果提示：脈沖電頻率為2Hz時，50μs波寬對大鼠即刻的鎮痛療效在不同程度上優于其他波寬。

表1 2Hz下各組電刺激對大鼠PWTs的影響（±s）

表1 2Hz下各組電刺激對大鼠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大鼠PWTs的影響：詳見表2。各組各組數結果提示：脈沖電頻率為100Hz時，200μs波寬對大鼠即刻鎮痛療效優于其他波寬。

2.3 120Hz下不同波寬電刺激對大鼠痛閾的影響：詳見表3。各組數據結果提示：脈沖電頻率為120Hz時，300μs波寬對大鼠即刻鎮痛療效在不同程度上優于其他波寬。

3 討論

電針鎮痛效應已被基礎和臨床研究證實[1]，其中電刺激參數如電脈沖波形、頻率、波寬、電流強度、刺激時間等均影響鎮痛效應。目前有關電針參數研究多集中于單一因素對疾病療效的影響[2]。實際上，電針各參數并非是獨立存在的，而是互相聯系、互相影響的，不同的參數組合產生不同的電針效應。因此，研究參數組合效應更有實際意義。電針儀是通過足夠電荷量對神經纖維產生刺激，頻率和波寬均是電刺激量的標志。以往我們把電刺激參數研究集中在頻率，對于波寬的研究很少涉獵，其中一個原因是由于國內一般電針儀的設計不具備波寬的調節功能。

表2 100Hz下各組電刺激對大鼠PWTs的影響（±s）

表2 100Hz下各組電刺激對大鼠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下各組電刺激對大鼠PWTs的影響（±s）

表3 120Hz下各組電刺激對大鼠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、鎮痛、解痙、鎮靜作用，而該波形雙向對稱性更有安全、舒適的特點，這是雙向對稱脈沖波作為目前市場上電針儀主流波形的原因。因而，正確把握頻率（單位時間的脈沖數量）和波寬（每個脈沖持續的時間）之間的關系對于研究電針鎮痛參數有關鍵意義。通過本研究我們初步揭開了頻率與波寬之間的優化組合關系，即脈沖頻率為2Hz時，波寬為 50μs；頻率為 100Hz時，波寬為 200μs；頻率為120Hz時，波寬為300μs，以上組合對于大鼠即刻的鎮痛療效在不同程度上優于其他頻率波寬組合。值得一提的是，國內電針儀刺激頻率不超過100Hz，研究多集中在2Hz、15Hz、100Hz三個頻率。而120Hz則較少涉及，本研究初步證實了120Hz與300μs的組合亦可明顯提高大鼠痛閾。因此，建議電針儀研發和生產時可以參考以上結論。

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

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

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

“浙江省重點科技創新團隊”針灸醫學科技創新團隊，編號：2013TD15；浙江省中醫藥科技計劃項目基于大鼠神經病理痛療效評價的電針鎮痛頻率參數優化研究，編號：2015ZA116；浙江省中醫藥科技計劃項目基于大鼠炎性疼痛療效評價的電針鎮痛參數優化研究，編號：2016ZA109

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

2017-05-15