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研究背景及目的:随着神经生理学和生物医学工程技术的发展,电刺激作为一种治疗手段应用于难治性癫痫患者逐渐得到国内外学者的关注,然而对于最佳刺激靶点和刺激参数,我们却知之甚少。现有的研究都是使用独立的一套参数作用于单一靶点,缺乏动物实验有关最佳刺激靶点和参数的研究。本研究首先判断低频电刺激癫痫灶对于难治性癫痫的治疗效果,而后使用正交设计选取最佳刺激参数组合,这对电刺激癫痫灶成功的用于难治性癫痫的治疗有着至关重要的意义。
材料和方法:应用雄性Sprage-Dawley(SD)大鼠83只(其中包括手术及点燃失败的29只),将双极电极立体定向植入大鼠右侧杏仁核,以快速点燃方案建立杏仁核电刺激点燃癫痫模型。点燃成功的大鼠,休息2天后,按实验一、实验二和实验三进行阈上点燃和低频干预,观察大鼠4级发作、无发作比例以及后放电持续时间。实验过程记录动物皮层脑电图变化和行为学表现。
实验一,18只点燃成功的大鼠随机分成两组,对照组每隔15分钟给予一次阈上刺激,重复十次;实验组在阈上刺激间期给予持续低频干预刺激。
实验二,进行对照实验以除外点燃时间间隔不同对4级发作率的影响,4只动物分别进行4天实验,刺激时间间隔分别是5min,10min,15min,20min。
实验三,对32只点燃成功的动物采用L1645正交表将参数的4个因素(刺激频率、电流强度、脉冲宽度和脉冲串长度)从4个水平加以评估,寻找最佳参数组合。
结果:进行手术的83只大鼠,点燃成功并证实电极位置准确的54只,模型成功率65.1%。
大鼠脑电变化和行为学改变:电刺激点燃过程中大鼠首先表现出1-3级发作,发作程度逐渐加剧直到出现4-5级发作,脑电图显示棘波、尖波、棘慢波和尖慢波等。
统计学结果:①实验一采用秩和检验,4级发作比例实验组的平均秩次为5.28,对照组为13.72,差异有统计学意义;无发作比例实验组平均秩次为12.94,对照组为6.06,差异有统计学差异;相对后放电持续时间(每次阈上刺激诱发出的后放电持续时间减测阈值过程中出现第一个4级发作时的后放电持续时间)实验组平均秩次为7.56,对照组为11.44,差异无统计学意义。②实验二采用秩和检验,4个不同的点燃时间间隔并未造成4级发作比例之间的统计学差异。③实验三采用正交设计的方差分析,在参数的4个因素中,观察4级发作比例时,刺激频率和刺激持续时间在所设置的4个水平之间有统计学差异,并发现1Hz(0.338)和5min(0.363)是相对较好的参数。
结论:持续低频电刺激癫痫灶可以在一定程度上抑制癫痫发作,通过合理的实验设计,可以寻找到最佳的刺激参数组合,最终指导颅内植入式刺激器的开发。