呼吸控制电刺激（BreEStim）在神经病理性疼痛与痉挛管理中的应用

以下实验的总体目标是通过由自主呼吸触发来提高电刺激的治疗效果。首先监测呼吸信号以检测自主呼吸，作为第二步，将检测到的呼吸信号数值与预设阈值进行比较，以确定是否需要发送触发信号。随后，向电刺激器发送触发信号，从而向目标区域输送与自主呼吸同步的电脉冲。

实验结果表明，基于呼吸控制的电刺激在缓解疼痛和减轻肌张力增高方面具有更高的疗效。该技术相较于经皮神经电刺激或紧张等现有方法的主要优势在于，呼吸控制的电刺激（或称“breathe stem”）整合了自主呼吸过程中激活的内在生理耦合机制，从而提高了电刺激的治疗效果。开始设置刺激前，首先让受试者舒适地坐在治疗台前，手臂和手自然放置于治疗台上。

然后确定并定位用于表面电极放置的目标区域。为了进行BRI刺激以管理疼痛，首先定位前臂同侧（与目标侧相同）的内关和外关穴位。内关位于腕横纹上方约三指宽处，处于前臂掌侧内侧缘与外侧缘之间的中点位置。

Waan 位于前臂背侧，是 Negan 的对应点。将每个自粘电极修剪成 2 厘米 × 2 厘米的正方形，以实现局部且隔离的电刺激；将阴极电极置于 nagu，阳极电极置于 wagu，进行短暂刺激以管理痉挛。将阴极置于手指伸肌肌腹处，并将阳极置于距离阴极远端 1 至 2 厘米处的部位。

然后将阳极和阴极的刺激位点优化至相应位置，以引出最大的孤立手指伸展反应，同时使腕部反应最小化。以下是接受BRI刺激治疗的患者在接受两种治疗方法时的照片。

接下来，将表面电极连接至电刺激器。然后佩戴并固定面罩。应仔细选择适合个体面部大小的面罩，以防止漏气，并确保佩戴舒适，将面罩连接至 pneumatac 系统。

现在，对于这两种治疗方法，均需向受试者提供自主呼吸的指导说明。自主吸气在该干预措施中起着关键作用，其定义为需要用力的。指导受试者进行一次单独的、孤立的深而快的吸气，类似于常规的深呼吸，但速度更快、力度更强。

在一个呼吸周期中，无需在用力吸气后进行主动呼气，允许受试者进行8到10次练习试验，以理解并熟悉操作指令。将单次电刺激设置为持续时间为0.1毫秒的单个方波脉冲，无需设置频率参数。

电刺激强度因疼痛管理的不同应用而异。以零作为起始强度，随后由受试者决定刺激强度的逐步增加幅度。

确定最高刺激强度，该强度可能是刺激器的最大输出，也可能是受试者能够耐受的水平。明确告知受试者，电刺激引起的不适感、疼痛感甚至厌恶感均属于治疗的一部分。因此，应鼓励受试者选择其能够耐受的最高刺激强度。

用于痉挛管理。确定在仅引起手指伸展反应而腕关节反应参与最小的情况下，诱发该反应所需的电刺激强度。同时确定受试者能够耐受的最高刺激强度。

请注意，不同受试者之间刺激强度的绝对值可能存在差异。应再次鼓励受试者耐受尽可能高的刺激强度，以在控制呼吸的电刺激和电刺激中均获得最佳效果。编写定制的LabVIEW程序以控制刺激的递送。

此处演示了用于疼痛管理的刺激方法。使用BRI刺激，测定受试者在最深且最快吸气时主动吸气过程中的最大气流速率。

接下来，确定阈值，该阈值为峰值气流速率的40%。将阈值设定为高于正常呼吸时的气流速率，以促使受试者进行更深且更快的自主呼吸。然后，设置触发功能。

当一次孤立的自主吸气的瞬时气流速率达到或超过阈值时，实验界面程序将触发并输送一个具有预设持续时间和强度的单次电刺激。可根据受试者要求允许其休息，以执行随机触发的电刺激。在电刺激过程中，让受试者正常呼吸，不给予特定指示。

实验程序将每4到7秒随机施加一次持续时间和强度预设的单次电刺激。同样，应根据受试者要求允许其休息。请注意，建议每次治疗会话包含100至120次短暂刺激，持续时间约为30至40分钟，以确保在刺激期间进行准确的记录和监测。

确保面罩无空气泄漏，因为自主吸气在此方案中起着重要作用。受试者佩戴面罩期间，需密切监测低氧血症和过度通气的迹象。为达到此目的，应根据受试者的要求及时给予休息。

记录任何副作用、受试者通过面罩进行自主呼吸的耐受情况，以及可能发生的与疼痛管理相关的心理社会效应。同时记录疼痛减轻的情况，例如视觉模拟评分及其效应持续时间。此外，记录每次治疗过程的平均刺激强度，因为每次治疗过程中电刺激的强度可能有所变化；使用改良后的视觉模拟评分进一步量化疼痛减轻的效果，例如疼痛减轻的程度以及缓解持续的时间。

该患者为一名40岁男性，4.5年前因机动车事故导致脊髓损伤，损伤水平为胸椎第八节（T8），属于ASIA A级脊髓损伤。患者主诉在损伤水平存在神经病理性疼痛。除上述情况外，患者无其他活动性医学问题，在接受治疗前两周内疼痛状况稳定。患者首先接受了电刺激（E-stim）治疗，随后等待一周作为洗脱期，之后在相同剂量下接受Breeze刺激治疗。

每次治疗包含120个刺激，表面电极放置于右前臂的穴位。采用改良视觉模拟评分法比较每种干预措施的效果。在此，除第二天因患者出现尿路感染（已成功使用抗生素治疗）外，BRI刺激在减轻疼痛方面的效果均优于电刺激。

电刺激的强度在E-stim和bti之间相似。受试者对两种干预均耐受良好。即使在尿路感染期间，受试者在整个四周实验期间也维持了相同的镇痛药物剂量和用药时间表。

STI 和电刺激治疗均在每天的同一时间进行，以确保疼痛评分的变化可归因于刺激效应，而非昼夜节律差异。此处展示了用于痉挛管理的效果照片证据。对于该患者，手指屈肌的痉挛程度显著减轻。

经过BRI刺激治疗后，手指屈肌痉挛程度已从改良Ashworth量表（MAS）1+级降至最低评分MAS等于0。我今年69岁，到6月22日就满70岁了。2006年5月5日，我遭遇了严重中风，导致整个右侧身体瘫痪。

我的手曾经就这样紧贴在胸前，长时间无法张开。后来通过一些简单的锻炼，我才能稍微使用我的手。之后我遇到了尚·李博士，他提到了某种电子干预方法。于是我们去了他的实验室，他在我的手臂上连接了电极，这些电极会刺激我右手的肌肉，并且可以通过我的呼吸来控制。

经过30分钟的训练后，我发现能够有规律地开合手掌，且完全没有任何问题。这种改善已经持续了八周，我认为，任何中风患者如果能够接受类似的干预措施，都将从中获得显著益处。观看本视频后，您应能充分理解如何正确利用自主呼吸来触发电刺激，从而提高其治疗效果。