高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于采用高頻電流刺激外側(cè)韁核治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征。高頻電流參數(shù)為50-150uA，頻率50-280Hz，波寬是0.3ms的方波；刺激外側(cè)韁核時(shí)間為30分鐘。本發(fā)明的有益之處在于：使中縫核釋放更多的5-HT、促進(jìn)頦舌肌收縮、擴(kuò)大咽腔，達(dá)到治療OSA的目的并從根本上消除OSA，并且了卻佩戴呼吸機(jī)和手術(shù)的煩惱。
【專利說明】高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于呼吸科、神經(jīng)外科和神經(jīng)電生理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(Obstructivesleepapneasyndrome, 0SA)發(fā)生高血壓、心肌梗塞、心律失常、腦血管意外的比率比非OSA人群明顯升高。以心律失常為例，重度OSA患者房顫發(fā)生率為5%，呼吸暫停低通氣指數(shù)超過30者房顫的發(fā)生率增加4倍。此外，兒童OSA患者慢性間斷性組織低氧，引起患者胰島素抵抗，誘發(fā)兒童肥胖和糖代謝異常，影響兒童智力發(fā)育并使心腦血管病發(fā)病年齡提前。治療OSA有助于降低心腦血管疾病的發(fā)病率。
[0003]“島葉皮層(insularcortex, Ic)是OSA發(fā)病的皮層代表區(qū)”這一新概念，是由我國著名的神經(jīng)生理學(xué)家王紹教授最早提出的。本項(xiàng)目申請者在攻讀博士學(xué)位時(shí)，師從王紹教授，在2003年國家自 然科學(xué)基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號:30270502)資助下，以這一概念為理論基礎(chǔ)，建立了 OSA動(dòng)物模型。在該模型中，我們采用電刺激大鼠島葉皮層，動(dòng)物韁核(habenular, Hb)神經(jīng)元放電增多，并出現(xiàn)呼吸紊亂和呼吸暫停、頦舌肌肌電降低、動(dòng)脈血PH值降低、酸中毒等。在動(dòng)物上述變化出現(xiàn)時(shí)取腦干(中縫核所在腦區(qū))檢測5-HT，發(fā)現(xiàn)腦干神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)5-HT顯著降低。這些變化符合OSA患者的病理生理學(xué)改變，工作得到了國內(nèi)外同行的認(rèn)可。
[0004]Oades等的研究表明，中腦邊緣環(huán)路(mesolimbic)是連接和調(diào)整前腦-邊緣
系統(tǒng)與中樞自律網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元活動(dòng)的重要神經(jīng)通路，該環(huán)路的中樞核團(tuán)包括島葉皮層、韁核(habenularnucleus)及中縫核等神經(jīng)結(jié)構(gòu),涉及個(gè)體生存機(jī)制,與機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定關(guān)系密切，OSA患者的呼吸紊亂指數(shù)和夜間最低氧飽和度，與上氣道最大塌陷度及舌咽矢/橫徑比值密切相關(guān)，即氣道塌陷度(順應(yīng)性)越大，睡眠呼吸紊亂越嚴(yán)重，動(dòng)脈血氧飽和度越低。研究顯示，上氣道最大塌陷度及舌咽矢/橫徑比值與中樞神經(jīng)系統(tǒng)呼吸驅(qū)動(dòng)力以及頦舌肌(genioglossus, GG)功能變化密切相關(guān)。GG是最主要的咽舒張肌,當(dāng)頦舌肌收縮功能減弱時(shí)，咽腔塌陷或完全閉塞，出現(xiàn)打鼾或呼吸暫停。間歇缺氧的OSA動(dòng)物模型顯示，頦舌肌電活動(dòng)水平明顯降低。
[0005]在外周組織，5-HT是一種強(qiáng)血管收縮劑和平滑肌收縮刺激劑。它必須通過相應(yīng)受體的介導(dǎo)才能產(chǎn)生作用，其受體分型復(fù)雜，根據(jù)目前分子生物學(xué)和藥理學(xué)的研究結(jié)果顯示，人類5-HT受體至少存在7種類型，這7種類型又可進(jìn)一步分為若干亞型。5-HT通過激動(dòng)不同的5-HT受體類型，可具有不同作用。隨著人們對于OSA研究的深入，5-HT在OSA發(fā)病中的作用越來越受到人們的關(guān)注:GG受第十二對腦神經(jīng)——舌下神經(jīng)支配，神經(jīng)遞質(zhì)是五羥色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)。但是，5_HT在韁核生理功能中發(fā)揮的作用則很少有人關(guān)注。
[0006]體內(nèi)5-HT主要來源于腦干中縫核群(nucleusraphemagnus),韁核是中縫核的上級神經(jīng)中樞。中縫核活動(dòng)水平受韁核活動(dòng)的影響，后者通過持續(xù)的抑制作用，調(diào)節(jié)中縫核5-HT釋放。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中5-HT減少時(shí)，通過神經(jīng)元軸突運(yùn)往舌下神經(jīng)節(jié)突觸前間隙的5-HT濃度降低，可導(dǎo)致頦舌肌收縮減弱、咽腔狹窄是OSA發(fā)病的主要原因。在5-HT多種亞型中，2A、2C型對GG的影響最明顯，作用時(shí)間最長。
[0007]呼吸運(yùn)動(dòng)同時(shí)接受腦干自主神經(jīng)中樞和大腦皮層隨意信號的控制。影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，OSA病人大腦皮層的功能核磁(fMRI)信號在前島葉處發(fā)生明顯異常變化。損毀大鼠島葉皮層可以減輕大鼠的呼吸困難，說明呼吸困難的產(chǎn)生與島葉皮層的活動(dòng)密切相關(guān)，進(jìn)一步支持“島葉皮層是OSA皮層代表區(qū)”的理論。故直接刺激動(dòng)物島葉皮層，觀察對呼吸運(yùn)動(dòng)及與呼吸有關(guān)指標(biāo)的影響，是探索OSA發(fā)病機(jī)制的合理選擇。
[0008]我們依據(jù)上述理論，對大鼠的島葉皮層實(shí)施電刺激興奮島葉神經(jīng)元，引起動(dòng)物呼吸紊亂、呼吸暫停、GG電活動(dòng)降低、中樞5-HT減少、動(dòng)脈血pH降低等，成功制作了 OSA動(dòng)物模型，也印證了上述影像學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的正確性。
[0009]迄今為止,全世界公認(rèn)有效治療OSA的方法是持續(xù)氣道正壓通氣(continuouspositiveairwaypressureCPAP),但是以下原因限制了 CPAP的應(yīng)用:CPAP無法從根本上或者從發(fā)病機(jī)制出發(fā)治療OSA這是最重要的缺點(diǎn)；其次是患者的畏懼心理、機(jī)器價(jià)格昂貴、家用機(jī)器醫(yī)保不能報(bào)銷，使家庭應(yīng)用受到一定限制，特別是基層醫(yī)院有適應(yīng)癥患者常由于經(jīng)濟(jì)原因拒絕購買呼吸機(jī)，致使疾病得不到恰當(dāng)?shù)闹委煻诱`病情。其次是外科手術(shù)，由于該病手術(shù)復(fù)發(fā)率非常高，除破壞了局部組織外、術(shù)后病人仍需CPAP呼吸機(jī)治療。所以從根本上治療OSA仍需從該病的發(fā)病原理頦舌肌著手。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于采用高頻電流刺激韁核治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征。高頻電流參數(shù)為50-150uA，頻率50-280HZ，波寬是0.3ms的方波；刺激韁核時(shí)間為30分鐘。
[0011]本發(fā)明的有益之處在于:使中縫核釋放更多的5-HT、促進(jìn)頦舌肌收縮、擴(kuò)大咽腔，達(dá)到治療OSA的目的并從根本上消除0SA，并且了卻佩戴呼吸機(jī)和手術(shù)的煩惱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為阻斷韁核前后電刺激和谷氨酸刺激大鼠島葉皮質(zhì)呼吸運(yùn)動(dòng)曲線在的變化圖；
[0013]圖2為阻斷韁核前后電刺激大鼠島葉皮質(zhì)GG肌電的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]本發(fā)明為高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用。采用高頻電流刺激韁核治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征。高頻電流參數(shù)為50-150uA，頻率50-280HZ，波寬是
0.3ms的方波；刺激韁核時(shí)間為30分鐘。
[0016]對本發(fā)明進(jìn)行驗(yàn)證，在動(dòng)物模型的基礎(chǔ)上以韁核為靶點(diǎn)，應(yīng)用高頻電刺激抑制大鼠韁核神經(jīng)元，提高中縫核神經(jīng)元興奮性，增加中樞內(nèi)源性5-HT遞質(zhì)分泌。[0017]韁核是控制5-HT的重要結(jié)構(gòu)，通過對中縫核持續(xù)性抑制作用，調(diào)節(jié)腦內(nèi)包括5-HT在內(nèi)的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)釋放。韁核在大腦皮層的上級中樞是島葉，島葉神經(jīng)元興奮，將引起下位的韁核神經(jīng)元興奮性增高。處于平衡狀態(tài)的韁核活動(dòng)水平一旦增強(qiáng)，對中縫核的抑制作用將加強(qiáng)，釋放的5-HT減少，導(dǎo)致頦舌肌收縮減弱，咽腔狹窄、閉塞和呼吸暫停。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)大鼠出現(xiàn)呼吸暫停時(shí)，韁核正處于興奮狀態(tài)，其活動(dòng)水平是非常高的，其增高的原因是島葉皮層出現(xiàn)異常興奮。作為韁核上級神經(jīng)中樞的島葉皮層興奮，勢必引起韁核興奮性升高，使韁核對下級神經(jīng)核團(tuán)中縫核的抑制進(jìn)一步加強(qiáng)，導(dǎo)致后者5-HT釋放減少、頦舌肌電活性減弱、收縮功能減弱，引起咽腔塌陷或閉塞，出現(xiàn)呼吸暫停。韁核被阻斷后，這些變化不再出現(xiàn)，動(dòng)物呼吸變得順暢。所以，抑制韁核活動(dòng)水平有可能成為治療OSA的新手段。這是我們在本課題中擬采用高頻電刺激韁核的依據(jù)。
[0018]本發(fā)明的意義在于提出并初步證明了 “島葉皮層是OSA發(fā)病的皮層代表區(qū)，韁核是島葉皮層信號傳導(dǎo)的必經(jīng)之路”。本發(fā)明通過該模型，運(yùn)用高頻電刺激韁核，進(jìn)一步揭示OSA皮層信號的傳導(dǎo)通路和神經(jīng)遞質(zhì)，在以往研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討OSA時(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)5-HT及其亞型的變化及其對頦舌肌電活性和呼吸運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)制，為開辟OSA治療新途徑提供理論依據(jù)。
[0019]步驟1:用耳棒將麻醉后動(dòng)物固定在VDT-1型腦立體定向儀上，切開頭皮暴露中線附近顱骨。以同心圓電極插入韁核。韁核坐標(biāo)為AP:-3.4，L:0.6，H:5.3。通過預(yù)先埋置在韁核的刺激電極(外徑2.0mm、2~5M Ω )，對實(shí)驗(yàn)組大鼠進(jìn)行電刺激。
[0020]步驟2:采用高頻電流刺激韁核 (刺激參數(shù):電流強(qiáng)度50-150uA，頻率50_280Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0021]步驟3:記錄呼吸運(yùn)動(dòng)、GG肌電圖及膈肌肌電圖:將大鼠腹部呼吸幅度最大的部位連接到張力放大裝置，信號輸出到BL-420E+生物技能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，描記大鼠呼吸運(yùn)動(dòng)曲線。以呼吸幅度和頻率變化作為呼吸運(yùn)動(dòng)的客觀指標(biāo)。記錄呼吸運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將同心圓電極插入大鼠GG肌片及膈肌肌片，輸出端與BL-420E+生物技能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相接，描記大鼠GG肌電及膈肌肌電變化情況，每次描記連續(xù)記錄4~6小時(shí)。參考電極固定在左耳輪。記錄儀的頻率為60Hz，時(shí)間常數(shù)為0.3s。部分GG肌電圖及膈肌肌電圖將經(jīng)過肌電圖整合器的處理。
[0022]步驟4:腦脊液5-HT2A/2C及5-HIAA檢測:大鼠出現(xiàn)呼吸暫停和頦舌肌電活動(dòng)降低，取腦組織或脊髓，加Iml生理鹽水研磨腦組織或脊髓，研磨液離心(3000轉(zhuǎn)10分鐘)。取上清液。利用放射免疫試劑盒，運(yùn)用分子生物學(xué)熒光受體檢測技術(shù)，檢測動(dòng)物腦脊液5-HT2A/2C及5-HIAA含量(或根據(jù)試劑盒要求選擇檢測方法)。
[0023]步驟5:腦干免疫組化染色檢測5-HT2A/2C:
[0024]確認(rèn)出現(xiàn)呼吸暫停后，戊巴比妥鈉(100mg/kg))靜脈注射麻醉大鼠，開胸，經(jīng)左心室插管至升主動(dòng)脈生理鹽水沖洗血液，然后，4%多聚甲醛磷酸緩沖液灌注，去除顱骨，腦組織置于10%中性甲醛容液中固定48小時(shí)后，行腦干連續(xù)冰凍切片(矢狀切片)，進(jìn)行免疫組化染色檢測5-HT2A/2C。
[0025]經(jīng)過以上步驟，最后通過抑制韁核神經(jīng)元興奮性的動(dòng)物模型，使中縫核神經(jīng)元興奮性增加，釋放5-HT增多，GG電活性和收縮功能，達(dá)到擴(kuò)張咽腔的目的，為進(jìn)一步在OSA患者身上采取高頻刺激方法治療該病，提供理論和實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。
[0026]如圖1所示為阻斷韁核前后電刺激和谷氨酸刺激大鼠島葉皮質(zhì)呼吸運(yùn)動(dòng)曲線在的變化圖。圖中A.大鼠的正常呼吸曲線。B.島葉皮質(zhì)電刺激(箭頭)，大鼠淺呼吸，然后停止約2.5秒，在持續(xù)大約10秒深慢呼吸后呼吸節(jié)奏變得正常，但呼吸幅度很低。C.用L-谷氨酸刺激的島葉皮質(zhì)(INS)(箭頭:0.3yL23分鐘)呼吸停止。D.韁核被利多卡因阻斷后再刺激島葉，動(dòng)物不出現(xiàn)呼吸暫停。
[0027]如圖2所示為阻斷韁核前后電刺激大鼠島葉皮質(zhì)GG肌電的變化圖。圖中每組的第一條曲線為呼吸運(yùn)動(dòng)曲線，中間的曲線為GG，第三條曲線為積分。A.對照組沒有顯示變化。伴隨呼吸節(jié)奏，GG顯示有節(jié)奏的放電，肌電的積分的增加。B.電刺激島葉產(chǎn)生呼吸暫停(箭頭所指)，GG肌電消失。C.利多卡因阻斷韁核后，呼吸暫停消失，節(jié)奏變得正常，GG肌電恢復(fù)。
[0028]下面列舉具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行說明:
[0029]實(shí)施例1:
[0030]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度50uA，頻率130Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度50uA，頻率280Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度IOOuA,頻率280Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0035]實(shí)施例4:
[0036]采用高頻電流刺激外側(cè)韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度150uA，頻率50Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0037]實(shí)施例5:
[0038]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度150uA，頻率280Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0039]實(shí)施例6:
[0040]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度120uA，頻率250Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
[0041]實(shí)施例7:
[0042]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度IlOuA,頻率200Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。 [0043]實(shí)施例8:
[0044]采用高頻電流刺激韁核，設(shè)定電流強(qiáng)度50uA，頻率50Hz，波寬0.3ms的方波，持續(xù)30分鐘。
【權(quán)利要求】
1.高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用。
2.按照權(quán)利要求1所述高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用，其特征在于:采用高頻電流刺激外側(cè)韁核治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征。
3.按照權(quán)利要求1或2所述高頻電流在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的應(yīng)用，其特征在于:所述高頻電流參 數(shù)為50-150uA，頻率50-280HZ，波寬是0.3ms的方波；刺激外側(cè)韁核時(shí)間為30分鐘。
【文檔編號】A61N1/36GK103949010SQ201410184821
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】李明嫻, 康晶, 王晶華, 王紹 申請人:吉林大學(xué)