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脑电仿生电磁刺激仪的作用原理

2015-11-16 10:27:41      点击:

脑电仿生物电刺激小脑顶核区(fastigii nucleus,FN)在国内外进行实验研究已有近四十年历史;临床使用脑电仿生电刺激仪产品也已有十余年。目前国内外有大量实验和报道证明电刺激FN可以明显增加局部脑血流(regional cerebral blood flow,RCBF),改善脑循环。

其作用机理可能与脑血管的自动调节有关,而影响调节的因素可能是脑内存在一条从FN到大脑皮质的固有神经通路,主要通过脑干网状结构和纹状体到大脑的血管舒张中枢。FN受刺激后,脑血管扩张从而使RCBF增加。动物实验结果证实,电刺激FN可以引起动脉压、呼吸频率和心率一过性改变,但与刺激前比较无显著性差异。实验过程中对血气进行了监测,刺激前后pH、PO2、PCO2均无明显改变。对脑梗死和脑出血大鼠行电刺激FN后,脑梗死组大鼠梗塞体积有所缩小,脑组织含水量明显下降;而脑出血组大鼠血肿体积无增大。提示卒中大鼠电刺激FN治疗无明显副作用,进一步证明了该方法在临床应用的可行性。

通过RCBF测量,发现电刺激FN后30min,全脑血流量明显升高,以脑皮质为著,最高可达300%以上。在实验中还发现,电刺激FN对大脑中动脉远侧段阻断要比近侧段组断的保护作用大,而在RCBF改变的同时不伴有脑糖原利用的增加和脑代谢的变化。此观察提示,电刺激FN可能通过增加侧支循环而不增加局部代谢需要,改善缺血脑损害。有研究使用经颅多普勒超声技术(transcranial Doppler,TCD),通过观察脑外伤患者电刺激FN后颅内血流速度的变化发现:实施刺激后10min大脑前、中动脉血流速度即明显增加。尽管TCD不直接测量脑血流量(CBF),但脑血流速度的变化与CBF呈高度正相关关系。大脑前、中动脉主要供应大脑半球的绝大部分区域。但大脑后动脉的血流速度在刺激前后差异不显著,可能与其解剖和生理性变异较大等因素有关。另一方面,实施电刺激FN后的90min内,颅内压变化不明显。早期阶段可能与电刺激FN后脑血流速度加快,血液流变学改善,微循环通畅,侧支循环建立等环节有关。晚期则可能与电刺激FN后病灶及其周围脑组织含量降低有关。由此可见,电刺激FN后,对轻度颅内压增高无明显影响。

另外,有实验证明电刺激FN后可降低血浆内皮素(Endothelin,ET)。ET是一种具有强烈缩血管作用的多肽类物质,主要通过与靶细胞上的内皮素受体结合后引起其生物学效应。脑梗死或脑出血是全身性应激反应引起全身血管内皮细胞生成ET增加。电刺激FN降低血浆ET的机理在于抑制血管收缩的活性物质释放,如加压素、肾上腺素和儿茶酚胺等。这样使血管扩张、毛细血管通畅,微循环得到改善使梗塞区及半影区的RCBF增加,缓解脑组织缺血、缺氧,减轻血管内皮细胞的损伤,使ET合成与释放减少,从而显著降低血浆ET水平。

可见,电刺激FN可通过多种途径改善脑循环。

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