电针联合低频经颅超声刺激对创伤性脑损伤大鼠脑电信号的影响

背景:创伤性脑损伤是由头部受到撞击、打击而导致大脑正常功能被破坏的疾病,目前需要寻找有效治疗方式和客观指标,帮助医生判别损伤状况及恢复患者脑功能。目的:探究电针联合低频经颅超声刺激对创伤性脑损伤大鼠脑电信号的影响。方法:将40只6周龄SPF级雄性SD大鼠随机分为假手术组、模型组、电针组、低频经颅超声刺激组和联合组(n=8),后4组采用Feeney自由落体法造模,假手术组只开骨窗而不打击。各干预组均于造模后1 d开始实施干预,电针组进行电针干预,低频经颅超声刺激组进行低频经颅超声刺激干预,联合组进行两者联合干预,共干预7 d。造模后8 h,用改良神经功能缺损评分评定大鼠神经功能缺损情况;干预7 d后观察大鼠Y迷宫自发轮流行为百分比,而后采集脑电信号,利用快速傅里叶变换分解出α、β、θ和δ波段,计算各频段振荡幅值、能量占比百分比以及Lempel-Ziv复杂度、样本熵。结果与结论:①造模后8 h,模型组、电针组、低频经颅超声刺激组和联合组的改良神经功能缺损评分显著高于假手术组(P<0.05);②造模后第7天,模型组的α波、δ波频带振荡幅值、δ波能量占比百分比显著高于假手术组(P<0.05),自发轮流行为百分比、α波、β波能量占比百分比、Lempel-Ziv复杂度、样本熵显著低于假手术组(P<0.05);③与模型组比较,联合组的α波、δ波频带振荡幅值显著下降(P<0.05),电针组、低频经颅超声刺激组、联合组的α波、β波频带能量占比百分比显著升高(P<0.05),δ波能量占比百分比显著下降(P<0.05);④与电针组和低频经颅超声刺激组相比,联合组的δ波能量占比百分比显著降低(P<0.05),自发轮流行为百分比、α波、β波能量占比百分比、Lempel-Zi复杂度、样本熵显著升高(P<0.05);⑤结果显示,创伤性脑损伤大鼠出现脑电信号异常,而电针联合低频经颅超声刺激干预后可以改善大鼠脑电信号的异常情况,提示脑电频域特征和非线性特征可用来评估创伤性脑损伤情况。

经颅超声刺激人脑海马的数值仿真研究

颞叶癫痫、阿尔兹海默症等神经系统疾病与大脑海马的异常放电相关。近年兴起的经颅超声刺激治疗脑疾病具有无创、能深入脑组织和可调控海马神经元放电的特点。该文基于128阵元相控阵换能器、人头颅CT数据、水体建立超声经颅刺激海马数值仿真模型,数值仿真优选适应于海马刺激的换能器结构参数,并结合电容模型,探究超声声学参数对海马神经元放电的影响。结果表明曲率半径90 mm、开口半径56 mm、阵元半径2.0 mm、频率0.9 MHz的128阵元相控超声换能器可形成适应于刺激人脑海马大小的焦域;且在超声频率为0.9 MHz时对海马神经元放电有较好的抑制作用;在较小的占空比和较低的空间峰值时间平均声强条件下对神经元放电有较好的抑制作用。

超声刺激对海藻酸钠微球机械特性和释放特性的影响

为了测量海藻酸钠微球的剪切模量,并检测在超声刺激下海藻酸钠微球的机械特性和释放特性的变化,采用传统挤压方法制备海藻酸钠微球.在稳定状态下,通过压缩实验技术和Hertz理论模型分析得到海藻酸钠微球的剪切模量.采用不同的超声刺激海藻酸钠微球,通过测量其剪切模量,观察超声刺激对微球的机械特性的影响.实验对于包埋牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)的海藻酸钠微球,采用Higuchi模型分析其释放特性.结果表明:海藻酸钠微球的剪切模量为42.5 kPa,超声刺激对微球的剪切模量无明显影响,而其释放速率受到超声刺激时间和功率的影响.

经颅磁声刺激中超声刺激的作用与影响

目的 :探究经颅磁声刺激(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)中超声刺激(transcranial ultrasound stimulation,TUS)的作用与影响。方法 :设计健康小鼠及帕金森(Parkinson's disease,PD)模型小鼠的TMAS及TUS对比刺激实验,实验中建立TMAS组、TUS组及对照组,并分析刺激后3组小鼠的行为学及电生理结果。结果:健康小鼠及PD模型小鼠经TMAS及TUS后,其运动功能及学习记忆能力均得到改善,改善的效果为TMAS组>TUS组>对照组。结论:TMAS中的TUS对刺激效果起到了促进作用;TMAS实际上是一种结合了耦合电场与声场的复合刺激;该研究也进一步阐释了TMAS的作用机制。

经颅聚焦超声刺激的临床研究与应用现状

无创神经调控技术具有无痛、安全、操作可重复等优点,其中经颅聚焦超声刺激以及磁共振引导的聚焦超声刺激方兴未艾;基于热消融和非热学效应,其在难治性特发性震颤的治疗方面已取得了一定的成果,未来的临床应用价值不容小觑。本文对其近期临床研究及应用情况加以综述。

鼠耳蝠下丘听神经元对超声刺激的反应特性

实验在5只鼠耳幅上进行，共观察了227个对超声刺激发生反应的下丘听神经元。这些神经元听反应的最佳频率在14．3－76．2kHz之间；潜伏期在3．0－12．0毫秒之间，多数神经元（7．30％）为5．0－7．0毫秒；最低阈值位－20．0－70．0dBSPL之间；多数神经元（82．05％）的调谐曲线为宽阔型，少数（17.95％）为狭窄型；反应最佳频率沿下丘背腹轴呈明显有序地排列。

大鼠经颅超声刺激响应信号处理算法设计与实现

目的是从经颅超声刺激实验中记录到的复杂大鼠后腿收缩张力信号中自动检测由刺激诱发的响应信号。该算法先是应用小波变换的多分辨特征实现慢收缩和快收缩张力信号的分离和消噪,慢收缩信号以预张力和呼吸波幅度为阈值检测超声的诱发慢收缩响应,并分析每次刺激开始前的信号更新预张力和呼吸波幅度。快收缩响应以刺激开始前张力信号的3倍方差作为阈值检测超声诱发快收缩响应。经验证算法能成功识别出了各种不同特征的收缩响应,经过对53组实验数据中1 623次超声刺激的响应检测,慢响应和快响应的识别准确性分别达到96.55%和95.64%。本算法为超声刺激诱发张力响应信号的识别和特征参数提供了一种有效、可靠的数据处理与分析方法,是经颅超声刺激神经调理作用研究中对响应进行评估的基础。

超声刺激小鼠伏隔核后c-Fos蛋白及结构可塑性改变的实验

目的通过对超声刺激小鼠伏隔核(NAc)后c-Fos蛋白及结构可塑性的检测,观察超声刺激脑区后神经元激活和结构改变情况,初步探讨超声进行神经调控的机制。方法将C57 BL/6小鼠随机分为超声刺激组12只,假刺激组6只。超声刺激组使用低强度聚焦超声以固定参数刺激小鼠NAc区,连续刺激7 d后行NAc区免疫组化测定c-Fos蛋白表达、电镜下观察神经元结构可塑性改变情况;假刺激组同样以超声刺激探头照射,不开机无输出功率。结果超声刺激后NAc区神经元c-Fos的表达比例显著提高,差异有统计学意义(P <0.001)。电镜下发现超声刺激组树突棘分布稀疏,数量显著减少,形态呈蘑菇型或矮树桩样,与假刺激组相比,超声刺激后树突棘密度显著降低,差异有统计学意义(P <0.000 1),树突长度显著缩短,差异有统计学意义(P <0.000 1)。结论低强度聚焦超声可显著激活NAc脑区神经元,同时可抑制性调节神经元的结构可塑性,这证明了超声刺激具备干预与治疗脑疾病的潜能。

经颅磁声刺激与经颅超声刺激诱发肌电运动阈值的对比研究

目的:通过对经颅磁声刺激(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)与经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation,TUS)诱发的小鼠肌电信号(electromyography,EMG)的采集与分析,对比小鼠的TMAS与TUS运动阈值,进而评估相对于TUS,TMAS对运动皮层的作用效果及潜在作用机制。方法:搭建针对小鼠的TUS与TMAS系统,设置不同超声强度的TUS与TMAS刺激参数,分别对TMAS与TUS诱发的小鼠EMG进行采集与分析,检测小鼠的TMAS与TUS运动阈值。结果:当刺激靶点处的空间峰值时间平均声强(Ispta)>144 mW/cm^2时,TUS与TMAS均能检测到小鼠的运动阈值,但TMAS能引起较稳定的运动反馈;当25 mW/cm^2<I_(spta)<144 mW/cm^2时,仅TMAS能检测到小鼠的运动阈值;当I_(spta)<25 mW/cm^2时,TUS与TMAS均未能检测到小鼠的运动阈值。结论:相对于TUS,TMAS能在更低的超声强度(Ispta)作用下兴奋小鼠的运动皮层,诱发小鼠EMG并获得运动阈值。TMAS较TUS具有更有效的运动皮层调控能力。TMAS实际上是一种结合了磁声耦合电场与声场的复合刺激,同步的声场与磁声耦合电场形成了对小鼠脑运动皮层的协同调控。

超声刺激对大鼠前额叶皮层ECoG的调控

超声刺激具有神经调控功能,探讨其对前额叶皮层的神经调控作用及机制。超声刺激经颅施加到麻醉状态下大鼠(n=15)的前额叶皮层(刺激持续20 min),并于刺激前、刺激中和超声刺激后分别记录前额叶皮层的皮层电位(ECo G)。ECo G的特征参数分别为总功率谱密度(PSD)、4个频段(δ:0.5~4 Hz,θ:4~8 Hz,α:8~13 Hz,β:13~30 Hz)的PSD、ECo G的平均幅值及4个频段的平均幅值。为弱化实验大鼠之间的个体差异,并且能揭示超声刺激的时间-效应关系,超声刺激中和刺激后的ECo G的特征参数值以相对于刺激前的百分比形式来进行统计学比较和分析,并得出实验结果。1)ECo G总PSD:整个超声刺激过程中,分为7个时间段,分别为超声刺激的0~1、1~2、2~3、3~4、4~5、5~10、10~20 min,施加超声刺激0~1 min,前额叶皮层ECo G的总PSD为刺激前的139.2%±13.2%(x珋±SEM),和刺激前相比差异具有显著性(P<0.05);其他6个时间段的ECo G的总PSD和刺激前相比差异均具有显著性(P<0.05)。超声刺激停止后5 min以内,ECo G的PSD为刺激前的90.1%±9.9%,和刺激前相比差异无显著性(P>0.05)。2)4个频段的PSD:超声刺激对4个频段的PSD均具有增强效应,超声刺激中4个频段的PSD和刺激前相比差异均具有显著性(P<0.05);超声刺激停止后,4个频段的PSD和刺激前相比差异无显著性(P>0.05)。3)ECo G的平均幅值:超声刺激中的ECo G的平均幅值和刺激前相比差异具有显著性(P<0.05);超声刺激停止后,ECo G的平均幅值和刺激前相比差异无显著性(P>0.05)。4)4个频段的平均幅值:超声刺激可增强4个频段的平均幅值,对δ频段的影响最为明显,影响时程达10 min,对θ、α和β频段的影响时程小于5 min。超声刺激对大鼠前额叶皮层的ECo G具有调控作用,这种调控具有及时性及快速恢复的特点。

经颅聚焦超声刺激治疗精神障碍的研究现状及展望

经颅聚焦超声刺激作为一种非侵入性的大脑调控技术,具有无创安全、聚焦区域精准、穿透部位深、易兼容神经影像同步记录的优势。经颅聚焦超声刺激已在治疗特发性震颤、帕金森病、脑肿瘤等疾病中得到应用,但在精神科领域仍发展缓慢。该文对经颅聚焦超声刺激治疗精神障碍的研究现状进行综述,分析目前该技术应用所面临的困境,并对未来做出展望。

超声刺激参数在超声神经调控中的作用

超声神经调控作为一种新型的非侵入型刺激脑神经的技术,受到越来越多的关注。为了能将这项技术更精准地用于临床,科学家们做了大量的离体和在体动物实验研究,相关研究结果表明:超声波的强度、频率、持续时间、声脉冲群重复频率及照射靶点的区域尺寸是超声刺激效应的影响因素,调节这些超声刺激参数可使得被刺激部位的中枢神经产生兴奋或抑制效应,可进行可逆的神经调控。为了进一步揭示超声刺激参数和神经调控效应之间的关系,本文首先简单阐述了超声神经调控的发展历程、可能的神经作用机制,着重总结了超声刺激参数对神经调控的影响,并对未来超声神经调控研究方向进行了初步展望。

低频聚焦超声刺激联合盐酸帕罗西汀对老年人抑郁症患者疗效观察

随机抽取武汉市社会福利院收治的60例MDD(major depression disorder)老人,2018年1月—2019年1月为周期,随机分为实验观察组及实验对照组,每组各30例.对照组采用盐酸帕罗西汀,观察组采用盐酸帕罗西汀+低频聚焦超声刺激(LIFUP)治疗,两组均持续治疗2个月.统计对比入院时及治疗结束后两组抑郁评分(HAM-D,GDS)、睡眠指数评分(PSQI)、治疗效果及不良反应.结果表明两组治疗后抑郁指数HAM-D及GDS指数降低,且实验观察组比实验对照组低(P<0.05);两组治疗后睡眠质量评分PSQI分值低于治疗前,且观察组较对照组低(P<0.05);两组治疗效果比较,观察组90%(27/30)较对照组63.33%(19/30)高(P<0.05);两组不良反应发生率差异无统计学意义(P>0.05).说明低频聚焦超声刺激(LIFUP)联合帕罗西汀有效改善抑郁症患者病情,减轻抑郁症状,改善失眠,效果显著,且无不良反应发生风险.

超声刺激对大鼠多皮层ECoG的调控

目的:为了进一步揭示超声刺激的神经调控机制以及超声刺激引起的刺激效应范围,将超声刺激经颅施加到大鼠前额叶皮层部位,同步记录和分析前额叶、顶叶及枕叶皮层的皮层电位(Electrocorticogram,ECoG)的变化特征。方法:在大鼠麻醉状态下,利用脑立体定位仪将超声探头定位在大鼠前额叶部位的正上方,刺激时间为20 min。以功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)、振幅及互相关系数值为指标,分析比较超声刺激前、刺激中、刺激后的ECoG总功率、平均幅值以及皮层间的互相关系数值。结果:(1)超声刺激会增加前额叶皮层ECoG的总PSD和平均幅值(P<0.05),超声刺激停止后,在较短的时间内ECoG恢复到刺激前水平;(2)在顶叶及枕叶皮层,超声刺激对总ECoG及各频段信号的PSD、平均幅值无显著性影响。但在超声刺激过程中,枕叶ECoG的部分时间段的平均幅值相对于刺激前有显著性差异,即在超声刺激的后半段时间内,超声刺激产生刺激效应范围扩散到枕叶皮层。结论:超声刺激对刺激局部的ECoG具有调控作用,且这种调控具有及时性及快速恢复的特点。超声刺激对ECoG的调控效应范围总体上来说是局限性的,对远离刺激部位的其他脑皮层ECoG的影响尚无明确关系,其效应很可能是超声刺激局部引起的后续神经网络反应。

超声刺激对神经递质的调节作用

超声刺激可以作为一种安全、无创性的刺激方式。神经递质介导的突触传递,对神经活动至关重要。本文归纳总结超声刺激对神经递质的实验研究、作用机制、特点及在临床神经和精神性疾病治疗中的潜在应用价值。最后对超声刺激调节神经递质的基础及临床研究方面进行了展望。

基于Android的超声刺激器的控制系统设计与实现

超声刺激器是研究神经调制的必备工具,然而目前大多数的超声刺激器的软件控制部分皆由PC端完成,设备体积大且无法满足操作人员远距离进行控制的需求。基于此,本文设计了一款基于Android平台的超声刺激器控制系统,系统软件部分通过手机蓝牙端口与刺激器通信,可将手机端输入的参数信息发送至刺激器的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)进行编译处理。通过该系统向刺激器发送参数进行实验,经刺激器处理后在示波器上观察脑刺激所需的刺激信号,结果表明此控制系统参数传输准确,控制有效。同时此设备体积小、携带方便,设计界面简单易懂,便于操作,扩大了研究人员的操控范围,因此具有一定的实用价值。

超声刺激在红藻氨酸诱导的癫痫小鼠中呈现抗癫痫和海马神经保护作用

目的研究超声刺激(ultrasound stimulation,US)在红藻氨酸(kainate,KA)诱导的小鼠癫痫模型中的抗癫痫作用。方法将小鼠随机分为对照组(n=11)、KA组(n=12)和KA+US组(n=12)。通过侧脑室注射KA建立小鼠癫痫模型,并给予US处理2周。通过视频监控记录US对KA诱发的小鼠癫痫相关行为的影响;通过脑电图检测US对小鼠癫痫发作时的脑电活动的影响;通过尼氏染色观察US对海马CA3区神经元大体形态和密度的影响;通过FJB与NeuN共定位观察US对海马CA3区神经元退化变性的影响;通过GFAP免疫组织化学染色观察US对海马CA3区星形胶质细胞活化增生的影响。结果US可显著减少KA处理后小鼠癫痫发作次数并延长癫痫发作潜伏期。脑电图记录结果显示,US可显著降低棘波频率。尼氏染色显示,KA组海马CA3区神经元呈现核固缩且神经元密度降低;相对于KA组,KA+US组海马CA3区神经元核固缩明显减少,神经元密度明显增加。FBJ和NeuN共定位染色显示,US可显著降低KA引起的海马CA3区神经元退化变性。GFAP免疫组织化学染色显示,KA组海马CA3区星形胶质细胞明显增多,而US可减少其数量。结论US具有抗癫痫作用,且这一作用可能与其抑制海马CA3区的神经元退化并降低星形胶质细胞活化增生相关。

超声刺激

通过深度加热组织来治疗软组织功能紊乱的物理疗法。1.5MHz的脉冲声波以30mW/cm^(2)的强度对骨折或骨折延期愈合和/或骨不连有很好的疗效,而对刺激下颌骨缺损愈合或垂直牵引成骨无明显效果。

经颅超声联合神经肌肉电刺激对脑卒中后认知功能障碍的康复效果

目的 探讨经颅超声联合神经肌肉电刺激对脑卒中后认知功能障碍患者的影响。方法 选取该院2021年6月至2022年12月收治的脑卒中后认知功能障碍患者60例,随机分为对照组与观察组各30例。两组均予常规康复训练和电针疗法,观察组加用经颅超声联合神经肌肉电刺激治疗。连续治疗3周后比较两组疗效,治疗前后肢体功能、认知功能变化。结果 观察组治疗总有效率(86.7%,26/30)高于对照组(60.0%,18/30),治疗后肢体功能评分、认知功能评分均高于对照组,差异均有统计学意义(P <0.05)。结论 应用经颅超声联合神经肌肉电刺激治疗脑卒中后认知功能障碍,疗效确切,能够改善患者肢体功能和认知功能。

经颅超声神经肌肉刺激联合醒脑开窍针法对脑梗死偏瘫患者下肢功能的影响

目的观察经颅超声神经肌肉刺激(TUS-NMES)联合醒脑开窍针法对脑梗死偏瘫患者下肢功能的影响。方法将120例脑梗死偏瘫患者随机分为对照组和治疗组,每组60例。对照组采用醒脑开窍针法治疗,治疗组在对照组基础上辅以TUS-NMES治疗。3周后采用Fugl-Meyer评定量表(FMA)、改良Barthel指数(MBI)、功能性步行量表(FAC)、Brunnstrom评定量表进行疗效评定。结果经过3周治疗,2组患者FMA评分、MBI评分、FAC分级及下肢Brunnstrom分级均较治疗前明显改善,且治疗组均明显优于对照组(P<0.05)。结论TUS-NMES联合醒脑开窍针法可以明显改善脑梗死偏瘫患者的下肢运动功能、日常生活活动能力及步行能力。