基于CES睡眠治療儀參數(shù)設(shè)置的影響分析＊

黃冬來，張 嬋，張 科

（湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411102）

1 研究背景

隨著中國市場經(jīng)濟改革的不斷縱深推進，國民生活節(jié)奏的日益加快，工作壓力、情感困惑等因素困擾著越來越多的人群，患有睡眠障礙和睡眠疾病的人群數(shù)量也在逐年遞增。這些人的臨床表現(xiàn)為植物神經(jīng)功能紊亂、腦力疲勞、精神易興奮，嚴(yán)重影響著正常的工作和學(xué)習(xí)。經(jīng)顱微電流刺激療法（CES）作為一種治療焦慮、抑郁和失眠等的非創(chuàng)傷性、非藥物療法，是利用電極片經(jīng)人體顱骨顳部向腦區(qū)直接導(dǎo)入特制的仿生物電流作用技術(shù)。特制的仿生物電流對患者的大腦進行微電流刺激，激發(fā)大腦分泌釋放出調(diào)節(jié)個體情緒與認知的各種神經(jīng)介質(zhì)，促進神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，降低大腦皮質(zhì)興奮性，誘導(dǎo)人體產(chǎn)生生理性睡眠，已達到改善患者睡眠效果和質(zhì)量的目的。通過對經(jīng)顱睡眠治療儀產(chǎn)品的研究，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和輸出參數(shù)，保證輸出參數(shù)的準(zhǔn)確性，確保產(chǎn)品質(zhì)量，是實現(xiàn)患者最佳治療效果的重要前提。

2 腦電信號的特征

大腦是人體的一個重要器官，它控制著人的思維意識和認知行為，是一個非常復(fù)雜、自組織的非線性系統(tǒng)。腦電信號是大腦皮層上的電位變化信號，是人體機能活動的反映，腦電信號是一種高度復(fù)雜的電生理信號[1]，具有以下特性。

微弱和易干擾性。腦電信號非常微弱，信號幅值為μV級，波形變化節(jié)律復(fù)雜。使用傳感器對腦電信號進行采集時，也極易受到人體，如心電信號、肌電信號等其他生理信號，外界電氣設(shè)備的電磁信號、手機通信信號的影響。

頻率低和變化區(qū)間窄。受人的意識思維和行為影響，腦電信號的頻率變化范圍介于0.3～50 Hz之間，屬于低頻率窄變信號。

非線性和非平穩(wěn)性。腦電信號作為人體大腦對外界感知和信息處理的集中反映，信號波形會因為人體自身生理和外部影響因素的變化而變化。同時大腦的自我調(diào)節(jié)與適應(yīng)能力，使腦電信號更為復(fù)雜多變，具有非線性、非穩(wěn)定性的特點。

隨機性和個體差異性。大腦是人體控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，控制和協(xié)調(diào)著人體各器官的生理活動。腦電信號受個體的年齡、性別、身體狀況、精神狀態(tài)、情緒變化、健康狀態(tài)及外界等因素的影響，呈現(xiàn)出明顯的個體差異性、信號變化的隨機性。

3 經(jīng)顱微電流刺激治療的機制分析

經(jīng)顱微電流刺激療法采用特制波形的低頻脈沖電流作用于大腦時，能夠激發(fā)人體體液中的電解質(zhì)產(chǎn)生電解作用，生成正、負離子，正、負離子在電場的作用下有序移動。電荷的有序運動和電荷量值的變化，使其組織內(nèi)發(fā)生理化反應(yīng)，刺激神經(jīng)的興奮性，促進血液循環(huán)和代謝功能，刺激神經(jīng)、肌肉節(jié)律性收縮，抑止痛覺向中樞傳遞，對舒緩緊張情緒具有積極促進作用[1]，具體表現(xiàn)為如下。

調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞的興奮度。細胞是人體的基本組成單位，人體的所有生理功能和生化反應(yīng)是細胞對外界刺激所發(fā)生的興奮反應(yīng)。經(jīng)顱微電流刺激療法將產(chǎn)生的仿生刺激電流經(jīng)患者耳垂導(dǎo)入大腦，能夠有效提高大腦血清素、去甲腎上腺素和多巴胺水平，調(diào)節(jié)大腦細胞的興奮程度，改善生理信號，達到放松心情、愉悅情緒、身體松弛的效果。

鎮(zhèn)痛，舒緩緊張情緒。身體不適、疼痛是造成睡眠質(zhì)量下降、失眠的原因之一。分析關(guān)于鎮(zhèn)痛的皮層干擾、掩蓋效應(yīng)、內(nèi)源性嗎啡樣物質(zhì)釋放等多項研究學(xué)說理念，對人體施加適當(dāng)?shù)碾姶碳た梢愿蓴_神經(jīng)、掩蓋病變帶來的疼痛，對減輕患者疼痛，舒緩緊張情緒，促使身體松弛有積極的作用效果[2]。

促進血液循環(huán)，舒緩身體機能。經(jīng)顱睡眠治療儀產(chǎn)生的低頻刺激電流經(jīng)刺激電極作用于耳垂時，頭部表層組織細胞興奮，釋放出組織胺，毛細血管擴張。刺激電流作用于大腦組織時，釋放出乙酰膽堿，促使腦內(nèi)組織血管擴張，增加血流通量，緩解腦區(qū)壓力，舒緩身體機能。

研究顯示，腦電波形中含有多種頻率的波形，按頻率高低依次為：β波（13～30 Hz）、α波（8～13 Hz）、θ波（4～8 Hz）、δ波（0～4 Hz）。其中β波在人體亢奮、大腦皮層興奮狀態(tài)時出現(xiàn)；α波在人體清醒、安靜、閉目養(yǎng)神的時候出現(xiàn)，是大腦皮層處于清醒、安靜狀態(tài)時電活動的主要表現(xiàn)形式；θ波在人體感覺困倦時出現(xiàn)；δ波在人體大腦有器質(zhì)性病變、深度麻醉或缺氧狀態(tài)下出現(xiàn)?，F(xiàn)階段市場中出現(xiàn)的基于微電流刺激睡眠治療產(chǎn)品所選用的輸出波形主要為α波，并誘導(dǎo)大腦產(chǎn)生α波，并抑制亢奮的β波，促使患者的情緒和身體快速進入靜默、放松狀態(tài)。實驗表明，一中度失眠患者使用CES治療20 min后，前后對比患者腦脊液和血漿中的5-羥色胺含量，分別增加了148%和36%，β-內(nèi)啡肽分別增加219%和98%。對比患者腦電圖波形，經(jīng)過0.5 Hz的CES治療過程后，其腦區(qū)的α波信號頻率活動顯著增加，而δ和θ波顯著降低，試驗者的疼痛和焦慮得到緩解。

4 CES治療應(yīng)用時的影響因素分析

CES經(jīng)顱微電流刺激療法的作用機制是由專用設(shè)備產(chǎn)生特制的微量脈沖電流，經(jīng)導(dǎo)聯(lián)作用于貼合在人體腦顱部特定部位的電極片，電極間的電流流經(jīng)大腦、腦干、丘腦等腦區(qū)。利用電流的誘導(dǎo)效應(yīng)改善腦電波形，調(diào)節(jié)患者腦部神經(jīng)元的興奮性和神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，有效控制患者焦慮、抑郁情緒，舒緩大腦緊張，促使大腦松弛、身體放松、心情舒快。查閱相關(guān)文獻，CES在治療抑郁、焦慮、失眠等多項病癥中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，也獲得了緩解病癥的治療效果。

4.1 電刺激部位的影響

根據(jù)CES治療儀的作用機理，裝置作用電極可以放置于患者的眼部、頭部兩側(cè)太陽穴、腦顱兩側(cè)顳骨及耳垂等部位，而影響刺激治療效果的因素主要是人體電阻。人體的主要組成成分是水，水的質(zhì)量約占人體總質(zhì)量的70%，水使身體成為電解質(zhì)導(dǎo)體。人體并非純電阻導(dǎo)體，而是由電阻與電容組成的阻抗，其電阻值主要由最外層表皮的角質(zhì)層形成的皮膚電阻和體內(nèi)組織、血液、骨骼等所形成的體內(nèi)電阻2部分組成。使用萬用表歐姆檔對正常成年人兩耳垂間進行電阻檢測，電阻值約為2～3 MΩ；水濕潤耳垂后，電阻值降為1 MΩ左右；采用導(dǎo)電膏涂抹后，阻值又降為100～400 kΩ左右[3]。老年人因皮膚干澀，電阻值偏大，而且同類人群中因個體的差異、測量條件、測量時段、測量年齡段及個體的健康狀況等因素的不同，其電阻值也有較大差別[2]。

電刺激睡眠治療儀在使用時考慮到頭部皮質(zhì)和頭發(fā)等因素影響，將作用電極設(shè)計為電極夾形式作用于頭部兩側(cè)耳垂，使用導(dǎo)電膏，降低接觸電阻和人體皮膚電阻對刺激效果的影響。通過電流傳導(dǎo)直接刺激主管心理及情緒活動的大腦、下丘腦、邊緣系統(tǒng)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，電極夾設(shè)計利于固定和患者操作，且作用效果較其他部位更為有效。

4.2 刺激電極的影響

CES治療時通過左右2個電極夾作用于兩耳耳垂，刺激電流在患者顱腦內(nèi)形成一個穩(wěn)定、持續(xù)、有效的作用電場。同時電極片的多次重復(fù)使用，其電極表面也因為汗?jié)n、灰塵、極片氧化及電極夾的夾持力度等影響，造成電極片與耳垂之間的接觸電阻并非恒定值。

根據(jù)患者的實際需求，正確選擇刺激電極類型和規(guī)格也是非常必要的。依據(jù)導(dǎo)電面積與人體阻抗的反比關(guān)系，電極片接觸面積越大，則接觸阻抗值越小。同時電極片與人體肌膚間的接觸力度，皮膚的種類和潮濕程度等均可影響接觸阻抗值的變化。CES刺激電極片通常采用對人體無毒無害的硅橡膠電極，電極片的規(guī)格為0.1～2.5 cm2。電極片接觸處阻抗值的變化在治療儀輸出電流一定的情況下，則有可能造成治療儀的電壓輸出值超高，所以治療儀需要增設(shè)儀器電壓輸出限高保護。同時為保證治療的效果，患者使用設(shè)備時除了做到電極片使用前后正確保養(yǎng)，也須做到電極片定期更換，保證裝置作用電流恒定，輸出電流波形不隨外界干擾因素的變化而變化。

4.3 刺激電流強度的影響

CES是利用電流直接作用于人體大腦，根據(jù)人體平均感知電流5～10 mA可知，經(jīng)顱微電流刺激儀的輸出最大電流值一般設(shè)定為1 mA?；颊咴谑褂肅ES設(shè)備時，刺激電流從零值開始，逐步調(diào)高，當(dāng)患者刺激耳垂處感覺有輕微跳動時，此時的儀器輸出電流值為患者經(jīng)顱刺激的最佳電流值。該值的大小因人而異，受使用者年齡、性別、身體健康狀況等限制，同時也會隨患者的注意力集中度、外界溫濕度條件等因素的變化而變化[4]。

4.4 刺激電流變化頻率的影響

相關(guān)研究表明，電流變化頻率處在30～100 Hz時對人體造成的傷亡比例最大，該頻段接近于次聲波，次聲波與生物體的基本作用表現(xiàn)為生物共振。由于人體的各器官存在一定的固有頻率，如頭部為8～12 Hz，胸腔為4～6 Hz，腹腔為6～9 Hz等，數(shù)值接近于次聲波頻率區(qū)間[5]。當(dāng)外界刺激電流作用于人體時，將引起人體組織器官生物共振反應(yīng)，出現(xiàn)生理異常、不適，甚至死亡。

通過對CES治療儀臨床測定，規(guī)避人體頭部固有頻率，選擇0～1 kHz刺激電流頻率參數(shù)調(diào)整時發(fā)現(xiàn)，電流頻率為0.5 Hz和100 Hz時，導(dǎo)致人體α腦電波的平均頻率減少，抑制大腦興奮的效果較其他頻率明顯，其中100 Hz較0.5 Hz的作用效果更為明顯，作用后的腦電波波形變得更為平滑[4]。

4.5 刺激波形變化的影響

經(jīng)顱微電流刺激治療儀所產(chǎn)生的電流波形為仿生刺激波形，常用波形有方波、三角波、鋸齒波、正弦波、組合波形等。迄今為止，5類波形針對睡眠障礙治療的應(yīng)用研究表明，并無明顯的影響差異，相關(guān)文獻對基于經(jīng)顱微電流刺激波形變化適合治療不同病癥的特征尚無定論。而對于同一序列CES刺激波形而言，不同刺激電流參數(shù)的治療效果是有差異的，其中刺激電流峰值幅度、波形重復(fù)頻率、刺激作用時間等參數(shù)影響最為明顯。對于同一個體而言，方波的感知電流閾值大于正弦波的感知電流閾值，正弦波的感知電流閾值又大于三角波的感知電流閾值，其他受試者的實驗數(shù)據(jù)具有相同的規(guī)律。作用波形的有效值和人體感知電流閾值的對應(yīng)關(guān)系：方波的有效值最大，人體的方波感知電流閾值也最大；正弦波的有效值次之，三角波的有效值最小。雖然市面上出現(xiàn)了多款CES產(chǎn)品，產(chǎn)品的輸出波形也變化多樣，均優(yōu)先選用了單相正弦波序列波形。

4.6 刺激時間長短的影響

根據(jù)失眠患者的實際需求，當(dāng)前市面上的治療儀器設(shè)定的每次治療時長一般為0.5～1 h，療程在3周以內(nèi)。相關(guān)研究表明，微電流刺激治療時間的長短對治療效果的影響不大。采用CES技術(shù)對神經(jīng)損傷引起的疼痛治療，10例試驗患者接受了1 h/d，連續(xù)15 d的治療，結(jié)果顯示CES刺激治療在神經(jīng)損傷所引起的疼痛得到了有效緩解，并在一定程度上神經(jīng)功能得到了恢復(fù)。但因長時間電刺激治療在一定程度上對身體機能存在麻痹作用，所以患者使用CES治療后，需要原位靜養(yǎng)觀察10～15 min，防止治療后突然起身出現(xiàn)頭暈、眩目、摔倒。

同時，使用CES和其他治療技術(shù)相結(jié)合，如藥物治療、配合心理療法等治療病癥，由于CES的智能化、小型化、有效性等優(yōu)勢，可使其他治療技術(shù)和藥物的見效時間加快、劑量減少和降低藥物依賴的程度。

5 結(jié)語

針對CES技術(shù)的應(yīng)用療效，目前雖有積極的研究，但臨床應(yīng)用尚無大規(guī)模展開。CES技術(shù)在精神類疾病的治療領(lǐng)域仍然存在一些爭議，但不可否認的是，與藥物療法相比，CES療法在治療焦慮癥、抑郁癥、失眠癥、兒童多動癥、緩解疾病疼痛等方面療效確切，不良反應(yīng)輕微可控。

對于擔(dān)心藥物副作用而不敢輕易使用藥物的疾病患者而言，CES技術(shù)在治療方式上提供了新的思路，有助患者減少藥物的使用和對治療藥物的依賴，讓患者有機會選擇更安全、有效的技術(shù)手段得到治療。同時對CES技術(shù)的深入研究，積極結(jié)合科技新技術(shù)和新手段，推廣遠程診療，形成更加科學(xué)、有效的CES治療技術(shù)方案，并針對個體差異，形成個性化的CES技術(shù)治療方案，相信CES技術(shù)在未來會有更廣闊的發(fā)展前景。