淺議中醫(yī)穴位電刺激儀的研制

曾 琳 馬建萍* 馬秀蘭 張 穎 艾合買提 李靜茹

1.新疆維吾爾自治區(qū)中醫(yī)醫(yī)院，新疆 烏魯木齊 830000;2.新疆·國(guó)家中醫(yī)臨床研究基地，新疆 烏魯木齊 830000

艾滋病是由人類免疫缺陷病毒 (HIV)感染引起的慢性傳染病。由于艾滋病的疫情逐年上升，傳播途徑明顯改變，感染人群向一般人群擴(kuò)大，并且由其帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題日益凸顯，已經(jīng)嚴(yán)重影響公共衛(wèi)生和社會(huì)經(jīng)濟(jì)。中醫(yī)藥對(duì)機(jī)體的調(diào)節(jié)作用，可能涉及多層次、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)。中醫(yī)藥有良好的外治法經(jīng)驗(yàn)，其治療效果首推針灸，此外尚有推拿、刮痧、貼敷等多種有效的方法。然而針灸作為一種入體式的治療方式，在對(duì)艾滋病患者進(jìn)行治療時(shí)其可能帶來(lái)的醫(yī)護(hù)人員感染風(fēng)險(xiǎn)將大大增加，同時(shí)還有患者依從性差、治療過(guò)程過(guò)于依賴醫(yī)生的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題。本研究擬開(kāi)發(fā)的體表刺激儀，就是在經(jīng)絡(luò)腧穴理論指導(dǎo)下，由儀器來(lái)完成對(duì)患者穴位的體表刺激，起到治療作用的同時(shí)，可以避免醫(yī)護(hù)人員受到感染。

1 針灸治療艾滋病現(xiàn)況

1.1 提高機(jī)體免疫能力 免疫功能的損傷是艾滋病各種癥狀表現(xiàn)的基礎(chǔ)。針刺之所以能夠延長(zhǎng)患者的生命，控制并發(fā)癥，縮短病程，是因?yàn)獒槾虒?duì)機(jī)體免疫反應(yīng)的影響，主要是對(duì)白細(xì)胞吞噬作用及抗體形成的影響［1］。有關(guān)針灸提高免疫功能的研究，上海中醫(yī)藥大學(xué)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，選用13只兔子，針刺其一側(cè)足三里穴，針刺后，2～3h白細(xì)胞總數(shù)增加達(dá)60%，中性白細(xì)胞增加、淋巴細(xì)胞減少達(dá)36%，24h后恢復(fù)至接近正常。白細(xì)胞總數(shù)升高，與每個(gè)細(xì)胞的吞噬能力成正比，因此可以認(rèn)為它具有免疫生物學(xué)意義。針灸對(duì)于網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能也能起到增強(qiáng)作用。針刺足三里等穴，能興奮其吞噬功能。另?yè)?jù)報(bào)道，針刺人體足三里等穴，發(fā)現(xiàn)針后備解素增加了17.85單位，補(bǔ)體效價(jià)也普遍升高，由針前40.5%上升到50.3%。許多臨床和實(shí)驗(yàn)研究都表明，針灸無(wú)論對(duì)增強(qiáng)非特異性免疫功能，或特異性細(xì)胞和體液免疫功能均有重要作用，并隨機(jī)體所處功能狀態(tài)和不同的刺激量而有所差異。針灸治療艾滋病的實(shí)踐同樣證明，針灸能夠增強(qiáng)機(jī)體的抗病能力和免疫功能［2］。

1.2 改善微循環(huán) 修瑞娟［3］報(bào)道艾滋病患者具有獨(dú)特而嚴(yán)重的微循環(huán)障礙，即自主交替性毛細(xì)血管血流灌注功能嚴(yán)重失調(diào)，以及毛細(xì)血管管壁內(nèi)皮細(xì)胞嚴(yán)重?fù)p傷。微循環(huán)功能的障礙不僅可產(chǎn)生一系列臨床癥狀，更是導(dǎo)致機(jī)體一些器官功能損害的重要因素。因此，改善艾滋病患者微循環(huán)狀態(tài)至關(guān)重要。針灸通調(diào)氣血，改善氣滯血瘀證候的臨床及實(shí)驗(yàn)觀察都證實(shí)，針灸通過(guò)對(duì)神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)，使微循環(huán)的障礙減輕。

1.3 保護(hù)腎功能 腎為先天之本，藏精，主生長(zhǎng)發(fā)育和生殖;主水，與水液代謝及廢毒物的排泄有關(guān)。若水液和廢毒物停留而不能及時(shí)排除，必將毒害全身。艾滋病常合并腎功能改變。腎病也可為艾滋病的最初表現(xiàn)。這種腎病的特點(diǎn)是蛋白尿、腎功能不全，灶性或節(jié)段性腎小球硬化，病程進(jìn)展迅速，很快進(jìn)入晚期。在美國(guó)，艾滋病與腎病之間的關(guān)系已被數(shù)百例以上的患者研究所證實(shí)。因此，防治艾滋病的一個(gè)重要治則就是保護(hù)腎功能。應(yīng)用針灸治療對(duì)腎功能有很好的保護(hù)作用。相關(guān)報(bào)道認(rèn)為灸治流行性出血熱 (EHF)能促進(jìn)尿蛋白轉(zhuǎn)降，并能降低血中尿素氮含量［4］，因此，針灸有保護(hù)腎臟的作用。

1.4 調(diào)整神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫功能紊亂 在艾滋病后期，由于其自身免疫系統(tǒng)功能已趨衰竭，神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫功能紊亂，內(nèi)環(huán)境失調(diào)，機(jī)體正氣嚴(yán)重受損，此期病人表現(xiàn)為極度乏力、低熱纏綿、厭食腹瀉、異常消瘦等脾腎虧虛癥狀。治療要從扶正固本為主，調(diào)理脾胃，改善機(jī)體的衰竭狀態(tài)，以達(dá)到緩解癥狀，延長(zhǎng)生命的目的。所謂“大病應(yīng)灸”、“保命之法，灼艾第一?！本闹螌?duì)艾滋病中晚期病人可發(fā)揮其獨(dú)特的作用，常用于慢性腹瀉 (取下腹部穴位與三陰交)，過(guò)度疲勞 (取督脈穴，背俞穴)等。陽(yáng)氣為人身之根本，人之所以有疾病，主要原因是陽(yáng)氣虛衰，而艾灸關(guān)元、氣海等穴，就是培補(bǔ)陽(yáng)氣，益其真陰，所以能起到防病治病的作用。

2 經(jīng)皮穴位電刺激原理

經(jīng)皮的神經(jīng)電刺激療法 (Transcuataneous electrical nerve stimulation，TENS)是通過(guò)皮膚將特定的低頻脈沖電流輸入人體以刺激神經(jīng)的電療方法。這是70年代興起的一種電療法，在止痛方面收到較好的效果，已被證實(shí)對(duì)20余種神經(jīng)功能失調(diào)疾病具有確切的療效，逐步被國(guó)內(nèi)外普遍使用，尤其在歐美和日本等國(guó)家已被列入醫(yī)療保險(xiǎn)體系。TENS則是刺激感覺(jué)纖維而設(shè)計(jì)的。將電極放于特殊點(diǎn)如穴位，由于這些特殊點(diǎn)的皮膚電阻低，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有高密度輸入，這就是經(jīng)皮穴位電刺激。

目前國(guó)內(nèi)外醫(yī)界達(dá)成共識(shí)的是:①1965年Melzack和Wall［5］提出的閘門控制假說(shuō):經(jīng)皮神經(jīng)電刺激是一種興奮粗纖維的刺激，粗纖維的興奮，關(guān)閉了疼痛傳入的閘門，從而緩解了疼痛癥狀。②北京大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)系韓濟(jì)生教授［6］提出的內(nèi)源性嗎啡樣物質(zhì)釋放假說(shuō):一定的低頻脈沖電流刺激，可能激活了腦內(nèi)的內(nèi)源性嗎啡多肽能神經(jīng)元，引起內(nèi)源性嗎啡樣多肽釋放而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果。③促進(jìn)局部血循環(huán):神經(jīng)電刺激療法對(duì)局部血液循環(huán)，也有促進(jìn)作用，療后局部皮溫上升1～2.5℃。

3 研發(fā)中醫(yī)穴位電刺激儀意義

據(jù)聯(lián)合國(guó)網(wǎng)站報(bào)道，聯(lián)合國(guó)艾滋病規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合發(fā)布的艾滋病形勢(shì)更新報(bào)告顯示，全世界艾滋病毒感染者人數(shù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。新疆是國(guó)內(nèi)艾滋病的高發(fā)地區(qū)，據(jù)衛(wèi)生部和自治區(qū)聯(lián)合評(píng)估結(jié)果表明，估計(jì)我區(qū)現(xiàn)有艾滋病感染者近6萬(wàn)名。本研究擬開(kāi)發(fā)的體表刺激儀，就是在經(jīng)絡(luò)腧穴理論指導(dǎo)下，由儀器來(lái)完成對(duì)患者穴位的體表刺激，起到治療的作用。通過(guò)該研究，不僅有助于新療法的研究，亦有助于深入闡明HIV的傳染性及其對(duì)細(xì)胞的影響，并為以體表刺激的方法來(lái)提高患者的免疫功能提供依據(jù)。同時(shí)，體表刺激儀的研發(fā)，不僅可以為HIV/AIDS患者的治療帶來(lái)新的方法，也將通過(guò)儀器的推廣應(yīng)用獲得一定的市場(chǎng)效益。

4 技術(shù)特點(diǎn)

通過(guò)經(jīng)皮電刺激技術(shù)對(duì)人體進(jìn)行疾病康復(fù)或功能代償?shù)难芯?，在?guó)內(nèi)外已經(jīng)很多。電刺激治療使用的儀器，一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn):①按照輸出電流的特點(diǎn)可分為恒壓輸出和恒流輸出，恒壓輸出由于人體等效電路的特點(diǎn)，皮膚電阻降低通過(guò)人體的電流升高，引起刺痛，無(wú)法保證持續(xù)治療的效果，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，目前仍在大量采用，而恒流輸出保證流經(jīng)人體電荷不因皮膚電阻改變而改變，舒適安全，治療效果更好;②兩路或多路輸出，輸出同樣參數(shù)的電流，可選擇固定的幾組參數(shù)或在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié);③采用撥位開(kāi)關(guān)和旋鈕進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置和參數(shù)調(diào)節(jié)，精確度低，不利于治療的定量化和統(tǒng)計(jì)研究，也不方便患者和醫(yī)師的使用。另外，中醫(yī)講求個(gè)體化治療，對(duì)于一種病癥根據(jù)患者情況往往要同時(shí)刺激多組穴位，并且每組穴位給予不同的刺激量和刺激方式，目前市場(chǎng)的產(chǎn)品無(wú)法滿足這一要求。

針對(duì)上述技術(shù)的不足，本儀器以單片計(jì)算機(jī)為核心，通過(guò)編程準(zhǔn)確控制輸出的刺激參數(shù)，使用按鍵進(jìn)行設(shè)置，液晶屏顯示，恒流輸出具有特定時(shí)間間隔的疏密脈沖波，多路輸出獨(dú)立可調(diào)，可以定量調(diào)節(jié)波幅、波頻、波寬，能夠結(jié)合中醫(yī)腧穴理論對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)。

5 實(shí)現(xiàn)方式

本儀器主要包括單片機(jī)及存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)的控制程序、電源系統(tǒng)、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、刺激信號(hào)輸出模塊、脈沖變壓器。其中電源系統(tǒng)包括電源、自動(dòng)關(guān)機(jī)電路、電源模塊;信號(hào)輸出模塊包括D/A轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)放電路、功放電路、保護(hù)電路、輸出電路。其中液晶模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、電源模塊分別與單片機(jī)電相連，各按鍵與單片機(jī)的I/O接口電相連。

圖1為本儀器的程序流程圖，如圖所示，開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)初始化，判斷是否進(jìn)入設(shè)置模式，如是進(jìn)入設(shè)置模式，依次對(duì)每個(gè)通道輸出脈沖波的波幅、波頻、波寬進(jìn)行設(shè)定，如否則判斷是否進(jìn)入輸出模式，本儀器的一個(gè)特點(diǎn)是可在輸出狀態(tài)下對(duì)電信號(hào)參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，具體方法是將輸出參數(shù)作為全局變量，寫入一個(gè)中斷函數(shù)，在輸出狀態(tài)下不斷掃描相應(yīng)設(shè)置按鍵的狀態(tài)，如果相應(yīng)鍵按下則運(yùn)行中斷，改變參數(shù)，繼續(xù)輸出;本儀器的另一個(gè)特點(diǎn)是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)疏密波交替，即同一通道內(nèi)兩段波頻、波幅、波寬分別設(shè)置的電信號(hào)交替輸出，從而解決患者長(zhǎng)時(shí)間受同一波形刺激產(chǎn)生疲勞耐受的問(wèn)題。

6 硬件設(shè)施

6.1 單片機(jī) 選用的單片機(jī)型號(hào)為PIC24FJ256GB110，16位閃存單片機(jī)，自帶最多16路通道的A/D轉(zhuǎn)換器，控制程序可以寫入可擦寫的閃存程序存儲(chǔ)器，更新程序十分方便。

6.2 電源 使用220v標(biāo)準(zhǔn)交流電供電，儀器內(nèi)置+-12v，+-2.3A上海衡孚電源，將標(biāo)準(zhǔn)交流電轉(zhuǎn)化為電路所需要的供電。

6.3 液晶屏 液晶屏為信號(hào)參數(shù)設(shè)置與信號(hào)輸出顯示區(qū)，屏幕尺寸3.5(8.89CM)，像素?cái)?shù)目320(H) ×3(R、G、B)×240(V)，顏色數(shù)目256色 (單字節(jié))或65535色(雙字節(jié))。

6.4 按鍵 儀器面板左側(cè)按鍵區(qū)為主要控制區(qū)，上面六個(gè)鍵為一狀態(tài)的調(diào)節(jié)鍵，下面四個(gè)為控制鍵，其中“設(shè)置”“輸出”鍵為兩狀態(tài)，“確定”“開(kāi)關(guān)”鍵為一狀態(tài)。右側(cè)按鍵區(qū)為8個(gè)兩狀態(tài)的通道選擇按鍵，當(dāng)按鍵按下時(shí)LED燈被點(diǎn)亮，表示該通道開(kāi)始工作。共計(jì)10個(gè)兩狀態(tài)按鍵，8個(gè)一狀態(tài)按鍵。

6.5 插頭 儀器側(cè)面的八路信號(hào)輸出通道使用8mm孔徑的航空插頭與輸出導(dǎo)線連接。

6.6 信號(hào)輸出導(dǎo)線及電極片 導(dǎo)線一端為與儀器相連的航空插頭，另一端為兩層式3.5mm圓柱插頭，接4mm×4mm的自粘硅膠電極片。

7 特色與創(chuàng)新

本發(fā)明是采用醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的經(jīng)皮電刺激技術(shù)與中醫(yī)腧穴理論相結(jié)合研制的醫(yī)療儀器，以單片機(jī)為核心，通過(guò)編程控制電路輸出多路可調(diào)電刺激信號(hào)，是一種可以在中醫(yī)腧穴理論的指導(dǎo)下對(duì)穴位進(jìn)行電刺激從而使患者康復(fù)的醫(yī)療儀器。通過(guò)體表刺激儀的應(yīng)用，為HIV/AIDS患者提供一種切實(shí)可行的外治方法。該治療儀的研發(fā)，可以將傳統(tǒng)針灸理論與現(xiàn)代電刺激等理論相結(jié)合，并且可以在應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)其他的物理刺激法，如磁療、溫度變化等因素進(jìn)行探索研究，值得進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用。

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