柔性納米電極型小針刀在頸型頸椎病診治中的應(yīng)用

徐彬 李爽 丁偉國 許新偉 盛紅楓 徐衛(wèi)星

1.浙江省立同德醫(yī)院 杭州 310012 2.浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院

小針刀療法是頸型頸椎病的優(yōu)勢療法[1]，但缺乏統(tǒng)一規(guī)范的治療規(guī)程，全憑術(shù)者的手感和臨床經(jīng)驗，而且療效的評估缺乏統(tǒng)一性和客觀性，大多僅憑醫(yī)師主觀評定。為了實現(xiàn)對頸型頸椎病治療方法及療效的科學(xué)化、定量化研究，需要在頸型頸椎病患者的病變處，即出現(xiàn)僵硬的頸肩部肌肉軟組織處進行治療前和治療后的定量化生理參數(shù)測量。柔性納米電極是在傳統(tǒng)柔性電極的基礎(chǔ)上修飾了納米材料，納米材料的加入大大提高了柔性電極的比表面積、導(dǎo)電性、剛性、耐高溫高壓及抗腐蝕等能力，尤其是石墨烯制備成本低而量產(chǎn)率高，采用它研制成的柔性納米電極型小針刀具有很好的生物相容性，同時還可承受高溫高壓等醫(yī)用消毒環(huán)境。

經(jīng)過本項目組前期研究，已成功研制出柔性納米電極型小針刀。為進一步建立此型針刀系統(tǒng)在頸型頸椎病中的數(shù)據(jù)模型和評價體系，項目組將研制的柔性納米電極型小針刀應(yīng)用于健康志愿者及頸型頸椎病患者，以評估研制它的穩(wěn)定性、信度、效度和最小意義變化值，評價其在治療頸型頸椎病應(yīng)用的可行性，并為其臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 自2016年7月至2018年1月，共招募志愿者60人，其中30人為頸型頸椎病患者，30人為未患有頸椎病的健康人（健康志愿者組為醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生和剛畢業(yè)的醫(yī)學(xué)規(guī)范化培訓(xùn)生）。

根據(jù)《頸椎病診治與康復(fù)指南》（中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會發(fā)布）制定的頸型頸椎病的診斷標(biāo)準(zhǔn)納入頸型頸椎病患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合上述診斷標(biāo)準(zhǔn)者；②年齡25～60歲；③本次發(fā)病時間大于7天，病史大于1年；④簽署知情同意書；⑤如果已經(jīng)接受針灸、推拿或牽引等治療，在篩選入組后需經(jīng)過7天的洗脫期，同時符合上述各項者方可納入。排除標(biāo)準(zhǔn)：①年齡在25歲以下，或60歲以上的患者；②本次發(fā)病時間小于7天，病史小于1年；③頸痛視覺模擬評分（Visual Analogue Scale,VAS）評分大于7分或頸椎功能指數(shù)（Neck Disability Index,NDI）評分大于25分；④有頭暈頭痛、肢體麻木等癥狀者；⑤肩周炎和肌筋膜炎等非頸椎病疾患；⑥疑有或已確診的椎體或椎管內(nèi)腫瘤、結(jié)核及嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者；⑦接受過頸椎手術(shù)治療，嚴(yán)重頸椎先天畸形者；⑧哺乳、妊娠或正準(zhǔn)備妊娠的婦女。脫落標(biāo)準(zhǔn)：①受試者在研究過程中不愿繼續(xù)臨床試驗，提出退出試驗；②療程期內(nèi)失訪導(dǎo)致該病例不能按研究方案完成試驗。

健康志愿者入選標(biāo)準(zhǔn)：①年齡為21～28周歲的青年男女；②最近1年內(nèi)未出現(xiàn)過頸肩痛等頸型頸椎病的臨床癥狀；③肩頸部觸診，軟組織無緊張、壓痛等體征；④無頭暈頭痛、肢體麻木等癥狀者；⑤非哺乳、妊娠或正準(zhǔn)備妊娠的婦女；⑥愿意為祖國醫(yī)療事業(yè)做貢獻的醫(yī)學(xué)院學(xué)生或規(guī)培生，簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 納米針刀的操作與數(shù)據(jù)采集

1.2.1.1 健康志愿者組 共30例正常人為研究對象，在第2、5、7頸椎棘突旁開1.5～2cm處雙側(cè)進針，共計6個進針點，分別在10k、30k、50k頻率下，記錄5分鐘內(nèi)的阻抗變化，記錄時間間隔為5s，每個頻率共計61個時間點。各研究對象在不同頻率下，各時間點的阻抗值取6個進針點的平均值進行統(tǒng)計學(xué)分析。由研究者A進行分別對健康志愿者進行兩次檢測，為A1及A2，由研究者B進行一次檢測為B。分別由研究者A及B對健康志愿者進行莫克吉爾疼痛問卷調(diào)查（McGill Pain Questionnaire,MPQ）[2-3]，取平均值進行數(shù)據(jù)分析。

1.2.1.2 頸型頸椎病患者組 共30例頸型頸椎病為研究對象，在患者的頸肩部尋找激痛點或硬結(jié)、條索狀物，若無明確激痛點和硬結(jié)、條索物的患者定位第2、5、7頸椎棘突兩旁或患側(cè)旁開1.5～2cm處用記號筆標(biāo)記，進行局部碘伏消毒，用柔性納米型小針刀刃口線與肌纖維方向平行加壓分離并刺入，我們根據(jù)健康組穩(wěn)定性研究結(jié)果選擇最佳頻率，在數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時間點進行采集，記錄結(jié)果。記錄完數(shù)據(jù)后用納米針刀與肌纖維平行方向縱切3～5刀，然后旋轉(zhuǎn)刀柄90°后再切2～3刀，達到松解局部硬結(jié)或條索；再次在最佳頻率、數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時間點進行采集，并記錄結(jié)果；最后拔出柔性納米針刀，用棉球壓迫止血針孔1分鐘，敷貼覆蓋針刀眼。分別由研究者A及B對頸型頸椎病患者在治療前后進行MPQ評分，取平均值進行數(shù)據(jù)分析。

1.2.2 數(shù)據(jù)模型評價 采用健康志愿者組數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性及信度評價，數(shù)據(jù)A1及A2的平均值評估穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)A1、A2、B評估信度。穩(wěn)定性評價包括時間穩(wěn)定性及個體穩(wěn)定性。時間穩(wěn)定性評價：在不同頻率下，取30例健康志愿者在5分鐘內(nèi)，各時間點的阻抗平均值，計算各時間點阻抗的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，得出時間變異系數(shù)，以評估時間穩(wěn)定性。通過阻抗隨時間的變化圖，獲得數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時間點，再進行個體穩(wěn)定性評價：在不同頻率下，取數(shù)據(jù)穩(wěn)定時間點，獲得30例健康志愿者的阻抗值，計算平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，得出個體變異系數(shù)，以評估個體穩(wěn)定性。應(yīng)用可靠性檢驗分別計算A1及A2數(shù)據(jù)組的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient,ICC)，和 A1及 B數(shù)據(jù)組的ICC，進行不同頻率下阻抗值的信度評價。通過穩(wěn)定性及信度評價，獲得最佳頻率。

采用頸型頸椎病患者組數(shù)據(jù)進行效度評價。在最佳頻率下，取30例頸型頸椎病患者在數(shù)據(jù)穩(wěn)定時間點的阻抗值，評估患者組的MPQ值，應(yīng)用線性回歸分析，得出相關(guān)系數(shù)及線性回歸方程。計算效應(yīng)尺度：效應(yīng)尺度=（治療前MPQ值-治療后MPQ值）/治療前標(biāo)準(zhǔn)差。效應(yīng)尺度大于0.8時，表明為高效應(yīng)指標(biāo)[4]。

計算治療前后患者組MPQ值、阻抗值，及兩者的變化值，分別通過校標(biāo)法和線性回歸曲線計算阻抗的最小臨床意義變化值（minimal clinically important difference,MCID）。

1.2.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0（SPSS公司，美國）軟件進行數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計分析。計量資料采用Student’s t檢驗，計數(shù)資料采用Pearson卡方檢驗。檢驗水準(zhǔn)α取雙側(cè)0.05。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 共納入30例正常人為健康志愿者組，30例頸型頸椎病患者為患者組。兩組患者的性別、身高、體重及體重指數(shù)（body mass index,BMI），差異無統(tǒng)計學(xué)意義，患者組年齡較健康志愿者組年齡大，兩組之間存在統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.001）。見表1。

表1 兩組一般情況比較Tab.1 The general information comparison of two groups

2.2 穩(wěn)定性評價

2.2.1 時間穩(wěn)定性 當(dāng)頻率為10k時，30例健康志愿者平均阻抗隨時間的變化見圖1，在5分鐘內(nèi)的平均阻抗為356.02Ω，標(biāo)準(zhǔn)差為13.02，變異系數(shù)為0.037；當(dāng)頻率為30k時，30例健康志愿者平均阻抗隨時間的變化見圖1，在5分鐘內(nèi)的平均阻抗為289.06Ω，標(biāo)準(zhǔn)差為0.66，變異系數(shù)為0.002；當(dāng)頻率為50k時，健康志愿者平均阻抗隨時間的變化見圖1，在5分鐘內(nèi)的平均阻抗為244.61Ω，標(biāo)準(zhǔn)差為0.72，變異系數(shù)為0.003。因此結(jié)合不同頻率下各組的標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，當(dāng)頻率為30k時，標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)最小，時間穩(wěn)定性最好。見圖1。

圖1 阻抗隨時間變化圖Fig.1 Impedance change with time

2.2.2 個體穩(wěn)定性 根據(jù)阻抗隨時間變化表可見，3組的阻抗在3s之后處于穩(wěn)定狀況，因此選擇在3s這個時間點下，比較不同頻率下，健康志愿者之間的個體穩(wěn)定性。當(dāng)頻率為10k時，30例健康志愿者的阻抗分布見圖2，平均阻抗為345.78，標(biāo)準(zhǔn)差為1.18，變異系數(shù)為0.003。當(dāng)頻率為30k時，30例健康志愿者的阻抗分布見圖3，平均阻抗為287.12，標(biāo)準(zhǔn)差為0.39，變異系數(shù)為0.001。當(dāng)頻率為50k時，30例健康志愿者的阻抗分布見圖4，平均阻抗為244.33，標(biāo)準(zhǔn)差為0.68，變異系數(shù)為0.003。因此結(jié)合不同頻率下，各組的標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，當(dāng)頻率為30k時，標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)最小，個體穩(wěn)定性最好。見圖2、圖3、圖4。

圖2 10k頻率下各健康志愿者間阻抗波動Fig.2 Impedance of every subject at 10k frequency

圖3 30k頻率下各健康志愿者間阻抗波動Fig.3 Impedance of every subject at 30k frequency

圖4 50k頻率下各健康志愿者間阻抗波動Fig.4 Impedance of every subject at 50k frequency

2.3 信度評價 以30例健康志愿者為研究對象，由研究者A分別對受試者進行兩次檢測，為A1及A2，由研究者B進行一次檢測為B。結(jié)果顯示當(dāng)頻率為30k時，同一檢測者重復(fù)檢測及不同檢測者重復(fù)檢測下信度系數(shù)最高。見表2。

2.4 效度評價 當(dāng)頻率為30k時，時間穩(wěn)定性及個體穩(wěn)定性均最好，且具有良好的信度，因此選擇最佳頻率為30k，選擇安置裝置后3s作為數(shù)據(jù)采取時間點，采集患者的阻抗，同時評估患者的MPQ評分。患者組阻抗與MPQ評分之間的相關(guān)系數(shù)r為0.927，為正相關(guān)，有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。線性回歸方程為：阻抗=1.437×MPQ+295.11?；颊呓M與健康志愿者組之間的阻抗存在差異，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。本量表的效應(yīng)尺度為4.53。見圖5。

表2 不同頻率的信度評價情況Tab.2 Reliability evaluation under different frequencies

圖5 阻抗與MPQ之間的線性回歸曲線Fig.5 Linear regression curve between impedance and MPQ

2.5 治療前后評價指標(biāo)水平及改變 共納入30例頸型頸椎病患者，治療后阻抗較治療前降低，降低值為18.22±6.13，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。治療后MPQ評分較治療前降低，降低值為10.40±4，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。治療前后阻抗及MPQ評分情況見表3?；颊呓M治療前后阻抗變化見圖6。

在30例患者中，MPQ改善在5分以內(nèi)共4例（13.33%），在5分至10分共6例（20%），改善在10分及以上共20例（66.67%）。有效率為86.67%。MPQ改善情況見表4。

2.6 阻抗的最小臨床意義變化值

2.6.1 校標(biāo)法 以MPQ改變值≥5分視為有效，此部分患者阻抗改變值為19.63±7.25，以MPQ改變值＜5分視為無效，此部分患者阻抗改變值為9.73±2.31，因此顯示有效的MCID=19.63-9.73=9.9?；颊呓M阻抗平均值與健康志愿者組阻抗平均值差值為42.81，其結(jié)果大于MCID，因此MCID具有臨床意義。以MPQ改變值≥10分視為明顯改善，此部分患者阻抗改變值為22.52±5.19，以MPQ改變值＜10分視為無效或輕度改善，此部分患者阻抗改變值為9.88±3.20，因此顯示顯著有效的MCID=22.52-9.88=12.64。見表5。

表3 患者治療前后阻抗及MPQ評分Tab.3 Impedance and MPQ score before and after treatment

圖6 患者組治療前后阻抗值Fig.6 Impedance values in the patients group before and after treatment

表4 治療后MPQ評分變化值分布Tab.4 Distribution of changes in MPQ scores after treatment

2.6.2 線性回歸分析 阻抗改變值與MPQ評分改變值之間的相關(guān)系數(shù)r為0.864，為正相關(guān)，有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。線性回歸方程為：阻抗改變值=1.27×MPQ+3.27。以MPQ改變值≥5分視為有效，因此顯示有效的MCID=1.27×5=6.35。以MPQ改變值≥10分視為顯著有效，因此顯著有效的MCID=1.27×10=12.7。見圖7。

3 討論

頸型頸椎病是臨床上最為常見的頸椎病類型，大量臨床研究證實[5-8]，此型頸椎病實際上是頸椎病發(fā)病的最初階段，也是治療最為有利的時機。因此，頸型頸椎病及時的診斷和治療是避免頸椎病惡化和治愈頸椎病、減少患者痛苦的最佳途徑。臨床數(shù)據(jù)表明[9-10]，小針刀療法是頸型頸椎病的優(yōu)勢療法，具有治愈率高、療程短、副作用小、微創(chuàng)等優(yōu)勢，深受廣大人民群眾推崇。雖然小針刀療法在治療頸型頸椎病的臨床研究上已經(jīng)取得了很大的成績，但缺乏統(tǒng)一規(guī)范的治療規(guī)程，全憑術(shù)者的手感和臨床經(jīng)驗，而且療效的評估缺乏統(tǒng)一性和客觀性，大多僅憑醫(yī)師主觀評定。為了實現(xiàn)對頸型頸椎病治療方法及療效的科學(xué)化、定量化研究，本項目組研制了柔性納米電極型小針刀。柔性電極[11-13]是一種利用高柔韌性及良導(dǎo)電性的高分子聚合物作為柔性襯底材料，在可穿戴設(shè)備研發(fā)、在體檢測、植入式設(shè)備研制等方面均有廣泛的應(yīng)用[14]。柔性電極易隨外力彎曲，能夠保護靶點組織不因測量而受到破壞，且能更好地貼合測量點，增大測量面積，減少因接觸不良產(chǎn)生的噪聲，從而能夠提高測量準(zhǔn)確性和靈敏度。結(jié)合其具備的良好生物相容性，柔性電極很適合用于人體軟組織靶點的定點定量研究[15]。柔性納米電極是在傳統(tǒng)柔性電極的基礎(chǔ)上修飾了納米材料（如石墨烯等），它們的加入大大提高了柔性電極的比表面積、導(dǎo)電性、剛性、耐高溫高壓及抗腐蝕等能力[16-18]；尤其是石墨烯等碳材料，制備成本低而量產(chǎn)率高，資源儲備豐富，是柔性納米電極制備的理想材料[19-21]。這些柔性納米電極具有更好的生物相容性，無毒害作用，同時還可承受高溫高壓等醫(yī)用消毒環(huán)境，能夠很好地與現(xiàn)有醫(yī)療器械如小針刀相結(jié)合，賦予這些器械實時傳感監(jiān)測能力的同時不影響其本身功能，在醫(yī)療領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景[22-25]。

表5 各臨床效果的MPQ改變值、阻抗改變值及最小臨床意義變化值Tab.5 MPQ change value,impedance change value and minimal clinically important difference of different clinical effect

圖7 阻抗改變值與MPQ改變值線性相關(guān)圖Fig.7 Linear correlation between impedance change and MPQ change

經(jīng)過本項目組前期研究，已成功研制出柔性納米電極型小針刀，將具有生物相容性的柔性納米電極和小針刀相結(jié)合，利用柔性電極易于結(jié)合、不破壞靶點組織及能定點定量傳輸生理信號的特點，實現(xiàn)對頸型頸椎病痙攣變性的軟組織在小針刀松解治療前后病變組織內(nèi)生物電阻抗的高靈敏、動態(tài)、實時的傳感檢測，進而實現(xiàn)小針刀在治療頸型頸椎病時局部軟組織內(nèi)的實時監(jiān)測和療效評定的客觀定量化。為進一步建立此型針刀系統(tǒng)在頸型頸椎病中的數(shù)據(jù)模型和評價體系，本項目組將研制的柔性納米電極型小針刀應(yīng)用于健康志愿者及頸型頸椎病患者，以評估研制它的穩(wěn)定性、信度、效度和最小意義變化值，評價應(yīng)用它在治療頸型頸椎病的可行性，并為其在臨床應(yīng)用中提供理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果顯示當(dāng)頻率為30k時，標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)最小，時間穩(wěn)定性、個體穩(wěn)定性最好，信度評價和效度評價也是最好的。因此柔性納米電極型小針刀的最佳頻率為30k?；颊呓M阻抗與MPQ評分之間的相關(guān)系數(shù)r為0.927，為正相關(guān)，有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。MPQ 評分是由 R.Melzack創(chuàng)立的[2]，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為MPQ靈敏、可靠、評價全面、有量化標(biāo)準(zhǔn)、可重復(fù)性、便于統(tǒng)計學(xué)處理。在國外得到公認(rèn)和普遍應(yīng)用，是目前英語國家廣泛應(yīng)用的疼痛評估方法[3]。因此，應(yīng)用柔性納米電極型小針刀檢測頸型頸椎病患者局部的阻抗值，可反映其疾病的嚴(yán)重程度。應(yīng)用校標(biāo)法，顯示有效的最小意義變化值為9.9，應(yīng)用線性回歸分析，顯示有效的最小意義變化值為6.35，這對應(yīng)用柔性納米電極型小針刀判斷針刀治療效果有指導(dǎo)意義。所以本項目組研制出的柔性納米電極型小針刀在頻率為30k時，具有良好的穩(wěn)定性及信度和效度，且可反映頸型頸椎病患者的疾病程度與針刀治療的效果，在頸型頸椎病的診治中具有良好的可行性。

柔性納米電極型小針刀不僅為小針刀治療頸型頸椎病的有效性提供“量化”的數(shù)字依據(jù)，也可為新入門的術(shù)者運用此新型針刀在治療頸型頸椎病的過程中，通過病變軟組織內(nèi)實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來實時引導(dǎo)術(shù)者操作，為病變軟組織需松解到何種程度提供明確、可靠、量化的科學(xué)依據(jù)。