不同频率和波宽组合电刺激对健康大鼠痛阈变化的研究*

周 杰 庄晟坚 龚 杰 吴媛媛 房军帆 邵晓梅 方剑乔#

1 浙江中医药大学附属第三医院 浙江 杭州 310005 2 浙江省温州市中西医结合医院 浙江 温州 325000 3 浙江省杭州市萧山区中医院 浙江 杭州 311201 4 浙江中医药大学第三临床医学院 浙江 杭州 310053

不同频率和波宽组合电刺激对健康大鼠痛阈变化的研究*

周 杰1庄晟坚2龚 杰3吴媛媛4房军帆4邵晓梅4方剑乔4#

1 浙江中医药大学附属第三医院 浙江 杭州 310005 2 浙江省温州市中西医结合医院 浙江 温州 325000 3 浙江省杭州市萧山区中医院 浙江 杭州 311201 4 浙江中医药大学第三临床医学院 浙江 杭州 310053

目的：使用电脉冲刺激器在健康大鼠上筛选出频率与波宽的优化参数组合。方法：选用健康雄性SD大鼠126只，依据频率和波宽的不同组合随机分为3组频率（2Hz，100Hz，120Hz），每组7个波宽（50μs，100μs，200μs，300μs，400μs，500μs，600μs），共21组，每组6只。使用电脉冲刺激器健康大鼠右侧“足三里”和“昆仑”穴，刺激30分钟（强度先1mA持续15min，再增加至2mA持续15min）干预1次，分别于电脉冲刺激干预前后，用Digital Von Frey测痛仪测量大鼠右后足机械缩足阈值（PWTs）。结果：2Hz电刺激时，50μs波宽对健康大鼠即刻的镇痛效应优于200μs、600μs波宽组（P＜0.05）；100Hz电刺激时，200μs波宽对健康大鼠即刻的镇痛疗效最好（P＜0.01）；120Hz电刺激时，300μs波宽对健康大鼠即刻的镇痛效应最佳（P＜0.01）。结论：频率和波宽优化组合有利于提高电针镇痛疗效。

电刺激 频率 波宽 大鼠 痛阈 实验研究

本研究选取课题组前期研究发现的有较好镇痛效应的三种电刺激频率（2Hz、100Hz、120Hz），使之与不同脉冲波宽组合。通过检测大鼠机械缩足阈值测定其镇痛效果，筛选出频率与波宽之间的最优组合，为电针仪研究者和使用者提供参数选择指导。总结如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物：选用清洁级健康雄性SD大鼠126只，体重180±20g，购自中国科学院上海实验动物中心，由浙江中医药大学实验动物中心饲养，根据中华人民共和国《实验动物管理条例》的相关规定，饲养期间给予啮齿类动物标准颗粒饲料（由浙江省实验动物中心提供）及自由饮用纯净水，12h循环灯光。

1.2 主要仪器设备：华佗牌0.25mm×13.00mm无菌针灸针（苏州医疗用品厂有限公司）、Digital Von Frey测痛仪（EVF,法国Bioseb公司）、Master-9脉冲刺激器（以色列A.M.P.I公司）、电刺激隔离器（以色列A.M.P.I公司）。

1.3 实验方法：分述如下。

1.3.1 实验分组：将3组频率7种波宽两两组合，共组成21组，每组6只大鼠。用SPSS17.0软件将大鼠随机分组，频率与波宽组合如下：①2Hz脉冲刺激实验：2Hz/50μs、2Hz/100μs、2Hz/200μs、2Hz/300μs、2Hz/400μs、2Hz/500μs、2Hz/600μs；②100Hz脉冲刺激实验：100Hz/50μs、100Hz/100μs、100Hz/200μs、100Hz/300μs、100Hz/400μs、100Hz/500μs、100Hz/600μs；③120Hz脉冲刺激实验：120Hz/50μs、120Hz/100μs、120Hz/200μs、120Hz/300μs、120Hz/400μs、120Hz/500μs、120Hz/600μs。

1.3.2 Maser-9电脉冲刺激器参数设置：①波形（shape）：双向对称脉冲波；②脉冲宽度（Duration）：50～600μs；③延迟时间（L）：4.166～250ms；④间隔时间（Interval）：8.333～500ms；⑤电压（Vol t）：9V。连接电刺激隔离器，各组干预强度和时间均为15min 1mA，再15min 2mA，共30min，干预1次。

1.3.3 穴位的选取和干预方法：各组大鼠均选取右侧的“足三里”（膝关节后外侧，在腓骨小头下约5mm处）和“昆仑”（后肢外踝与跟腱之间的凹陷中）穴（参照华兴邦大鼠穴位图谱），用特制的布套固定大鼠，选用0.25mm×13mm针灸针刺激，导线分别连接Master-9脉冲刺激器和针灸针，刺激器参数如上所述。

1.3.4 机械缩足阈值（Paw Withdrawal Thresholds，PWTs）的检测：本实验使用EVF，于电脉冲刺激干预前（Base）和干预后（Af ter）各检测一次大鼠右后机械缩足阈值。具体方法为：正式测痛前先进行适应性测痛2天，将大鼠置于11.5cm×17cm×14cm铁丝网上透明塑料盒内，使其适应周围环境15～30min，待大鼠安静后（停止梳理毛发和探索性活动），使用EVF，双手握柄，待电子屏显示值＜0.2g时，垂直直刺匀速上抬，通过网格间隙刺激大鼠右后足跖中心部位，当大鼠出现缩足反应时，电子屏幕显示数字即为该大鼠的痛阈值，每次测量时间不少于5s，间隔时间不少于10s，每只大鼠共测量3次，取其平均值作为该只大鼠的机械缩足阈值。

2 实验结果

2.1 2Hz下不同波宽电刺激对大鼠PWTs的影响：详见表1。各组数结果提示：脉冲电频率为2Hz时，50μs波宽对大鼠即刻的镇痛疗效在不同程度上优于其他波宽。

表1 2Hz下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

表1 2Hz下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

注：与刺激前比较，*P＜0.01；与200μs和600μs刺激后比较，#P＜0.05。

组别50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例数6 6 6 6 6 6 6刺激前痛阈（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刺激后痛阈（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下不同波宽电刺激对大鼠PWTs的影响：详见表2。各组各组数结果提示：脉冲电频率为100Hz时，200μs波宽对大鼠即刻镇痛疗效优于其他波宽。

2.3 120Hz下不同波宽电刺激对大鼠痛阈的影响：详见表3。各组数据结果提示：脉冲电频率为120Hz时，300μs波宽对大鼠即刻镇痛疗效在不同程度上优于其他波宽。

3 讨论

电针镇痛效应已被基础和临床研究证实[1]，其中电刺激参数如电脉冲波形、频率、波宽、电流强度、刺激时间等均影响镇痛效应。目前有关电针参数研究多集中于单一因素对疾病疗效的影响[2]。实际上，电针各参数并非是独立存在的，而是互相联系、互相影响的，不同的参数组合产生不同的电针效应。因此，研究参数组合效应更有实际意义。电针仪是通过足够电荷量对神经纤维产生刺激，频率和波宽均是电刺激量的标志。以往我们把电刺激参数研究集中在频率，对于波宽的研究很少涉猎，其中一个原因是由于国内一般电针仪的设计不具备波宽的调节功能。

表2 100Hz下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

表2 100Hz下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

注：与刺激前比较，*P＜0.01；与其他各组刺激后比较，#P＜0.01。

组别50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例数6 6 6 6 6 6 6治疗前痛阈（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电刺激后痛阈（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下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

表3 120Hz下各组电刺激对大鼠PWTs的影响（±s）

注：与刺激前比较，*P＜0.01；与其他各组刺激后比较，#P＜0.01。

组别50μs 100μs 200μs 300μs 400μs 500μs 600μs例数6 6 6 6 6 6 6治疗前痛阈（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电刺激后痛阈（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*

电刺激的最基本单元是电脉冲，它包括了波形、频率和波宽三要素。矩形波具有消肿、镇痛、解痉、镇静作用，而该波形双向对称性更有安全、舒适的特点，这是双向对称脉冲波作为目前市场上电针仪主流波形的原因。因而，正确把握频率（单位时间的脉冲数量）和波宽（每个脉冲持续的时间）之间的关系对于研究电针镇痛参数有关键意义。通过本研究我们初步揭开了频率与波宽之间的优化组合关系，即脉冲频率为2Hz时，波宽为 50μs；频率为 100Hz时，波宽为 200μs；频率为120Hz时，波宽为300μs，以上组合对于大鼠即刻的镇痛疗效在不同程度上优于其他频率波宽组合。值得一提的是，国内电针仪刺激频率不超过100Hz，研究多集中在2Hz、15Hz、100Hz三个频率。而120Hz则较少涉及，本研究初步证实了120Hz与300μs的组合亦可明显提高大鼠痛阈。因此，建议电针仪研发和生产时可以参考以上结论。

本研究初步证实了2Hz、100Hz、120Hz三个频率与波宽之间的组合关系，然而本研究是基于健康大鼠完成的，这种优化组合在疼痛模型上是否仍然存在、在人体试验过程中患者舒适性如何；疏密波组合时沿用这种频率波宽组合方式对于提高镇痛疗效是否优于连续波或是否优于目前市面上现有的疏密波组合；不同频率波宽组合均能提高大鼠痛阈，那么它们的起效机制有什么异同。以上问题也是我们下一步工作的重点。

[1]王晨瑶，梁宜，刘芳.方剑乔治疗痹证经验举要[J].浙江中医杂志，2016,52（3）：197-198.

[2]朱丹,白洁静,张晓庆,等.电针参数定量化的研究进展[J].中国针灸,2015,35(5)：525-528.

“浙江省重点科技创新团队”针灸医学科技创新团队，编号：2013TD15；浙江省中医药科技计划项目基于大鼠神经病理痛疗效评价的电针镇痛频率参数优化研究，编号：2015ZA116；浙江省中医药科技计划项目基于大鼠炎性疼痛疗效评价的电针镇痛参数优化研究，编号：2016ZA109

# 通讯作者：方剑乔，E-mai l：fangjianqiao7532@163.com

2017-05-15