Name: 呼吸控制电气的刺激（BreEStim）的神经性疼痛和痉挛的管理 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 34 s
Description: 学习呼吸控制电刺激（BreEStim）技术用于神经性疼痛和痉挛管理的方法。该技术通过监测呼吸信号并在主动吸气时同步触发电刺激，利用生理耦合机制提高治疗效果，为患者提供更有效的康复方案。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

本研究部分得到了美国国立卫生研究院（NIH）资助（NIH/NINDS R01NS060774；NIH/NICHD/NCMRR R24 HD050821-08，系与芝加哥康复研究所分包合作项目）。作者感谢 Craig Ditommaso 医生在文稿编辑和提出有益建议方面的帮助。

以下BreEStim方案可用于手指屈肌痉挛和神经病理性疼痛的管理。主要区别在于表面电极的放置位置以及刺激强度的调整。针对每种应用，这些差异均有详细说明。
1. 受试者准备与设置
<ol>
	<li>让受试者舒适地就座，将手臂和手舒适地放置在治疗台上。</li>
	<li>确定并定位用于表面电极放置的兴趣区域。
	<ol>
		<li>对于痉挛的管理，触诊手指伸肌的肌腹，并通过电刺激确认。</li>
		<li>用于疼痛管理，定位前臂上的内关和外关穴位24 与感兴趣的一侧同侧， 例如截肢17或症状较重的一侧 例如，SCI。内关位于腕横纹上约三指宽处，前臂掌侧，介于前臂内侧缘与外侧缘之间的中点位置即前臂远端1/6处24 (图3。外关穴是内关穴的对应穴位，位于前臂背侧24.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将每个自粘电极修剪成约 2 cm × 2 cm 的正方形，以实现局部且隔离的电刺激。
	<ol>
		<li>对于痉挛管理，将阴极置于手指伸肌肌腹处（图4）。将阳极置于阴极远端1~2 cm处。调整阳极和阴极的位置，以在诱发最大且孤立的指伸展反应的同时，使腕部反应最小化。</li>
		<li>疼痛管理时，将阴极电极置于内关穴，阳极电极置于外关穴。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将表面电极连接至电刺激器（Digitimer DS7A，UK）， <a href="http://www.digitimer.com" target="_blank">www.digitimer.com</a>).</li>
	<li>佩戴并固定面罩。仔细选择适合个体面部尺寸的面罩，以防止漏气，并确保佩戴舒适。图5).</li>
	<li>将面罩连接至肺量计系统（Series 1110A，Hans Rodolph Inc；Kansas City，Missouri）； <a href="http://www.rudolphkc.com" target="_blank">http://www.rudolphkc.com</a>).</li>
</ol>
2. 自主呼吸指导
自主呼吸，特别是自主吸气，在该干预措施中起着关键作用。自主吸气定义为用力、深而快的吸气。指导受试者进行一次独立的深呼吸，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，强制吸气前无需先进行自主呼气。允许受试者进行8~10次练习试验，以充分理解操作指令。
3. 电刺激参数设置
<ol>
	<li>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。电刺激的强度因不同应用而异。由于每次仅给予一次电刺激，因此无需设置频率参数。</li>
	<li>在痉挛管理中，确定电刺激强度时应满足以下条件：1）引发孤立的手指伸展反应，同时腕关节反应参与最小；2）受试者能够耐受的最高强度。不同受试者的刺激强度绝对值可能不同。应鼓励受试者选择其可耐受的最高强度，以获得最佳治疗效果。</li>
	<li>在疼痛管理中，允许受试者逐步调整刺激强度。起始强度为零，最高强度为刺激器的最大输出值或受试者可耐受的水平。然而，必须明确告知受试者，电刺激带来的不适感或疼痛感，甚至“厌恶感”，是治疗的一部分；因此，应鼓励受试者选择其可耐受的最高强度。</li>
</ol>
4. 电刺激的控制
<ol>
	<li>编写定制化的 LabView（National Instrument，Austin，TX）程序，以两种方式控制电刺激的递送：BreEStim 和 EStim。</li>
	<li>呼吸控制的电刺激（BreEStim）(图6):
	<ol>
		<li>测定自主吸气过程中的峰值气流速率， 即在最深且最快的吸气过程中。</li>
		<li>确定阈值为峰值气流速率的40%。注意，应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、更快的自主呼吸。</li>
		<li>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，LabView 程序将触发并输出一个具有预设持续时间和强度的单次电刺激。16根据受试者要求允许其休息。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>随机触发的电刺激（EStim）：
	<ol>
		<li>让受试者正常呼吸，无需给予特定的呼吸指示。</li>
		<li>LabView 程序每 4 至 7 秒随机输送一次单电刺激，刺激持续时间与强度均为预设值。同样，可根据受试者要求允许其休息。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. BreEStim 的剂量
建议每次治疗包含 100 至 120 次 BreEStim 刺激，持续时间约为 30-40 分钟。
6. 记录与监测
<ol>
	<li>确保面罩无空气泄漏，因为自主吸气在本方案中起着重要作用。</li>
	<li>当受试者佩戴面罩时，监测其低氧血症和过度通气的迹象。根据受试者要求，允许其休息。</li>
	<li>记录任何副作用、通过面罩进行自主呼吸的耐受情况，以及任何心理社会影响。</li>
	<li>对于疼痛管理，记录任何疼痛减轻的情况， 即视觉模拟评分（VAS） 57 以及效应的持续时间。使用改良的视觉模拟评分法（mVAS）进一步量化疼痛减轻的效果， 即，疼痛减轻的程度以及持续时间（减轻程度 × 小时数）。同时记录每次治疗的平均强度，因为每次治疗过程中电刺激的强度会有所变化。</li>
	<li>记录目标肌肉的改良Ashworth量表（MAS）评分及其他临床测量指标，包括肌力、感觉和关节活动范围，用于痉挛管理。</li>
</ol>

骨骼肌呼吸控制电刺激的方法和装置（发明人：S.L.，专利待批，申请号 12146176）。

如上述两例所示，呼吸控制电刺激（BreEStim）在慢性卒中患者的痉挛管理及随后的手功能恢复中已显示出临床疗效。16以及对脊髓损伤患者中枢性神经病理性疼痛或经股骨截肢患者外周性神经病理性疼痛的管理17这一增强的临床效果及BreEStim更广泛的临床应用归因于其独特的方法，即在自主呼吸相关的皮层和皮下区域激活的短暂时间窗内进行电刺激干预。 40-51 可通过内在生理耦合增强其临床疗效， 例如用于痉挛管理的呼吸-运动耦合16在此干预措施中，自主呼吸变得至关重要，尤其是自主吸气。对患者进行正确的呼吸技术指导以及呼吸参数的准确测量（例如，无漏气）是预防BreEStim干预失败的措施。
新的干预方案——BreEStim，除了具有更好的疗效和更广泛的应用外，还具备一些优势。
BreEStim 以患者为中心。 由于 BreEStim 需要患者主动进行自主呼吸，因此鼓励患者积极参与治疗过程17。患者会感受到自己是在主动参与疼痛管理，而不是“在自身治疗过程中被动接受的参与者”。例如，患者可自行调节电刺激的强度，从零开始逐步增加至自身可耐受的最高水平17。这可能有助于提高患者的治疗依从性。EMG 触发电刺激同样需要患者的主动参与36，但患者无法控制电刺激的强度。
BreEStim 采用一种整合的、基于系统的整体方法。 如先前的一项研究17所示，该方法将多种疼痛应对机制整合到一个治疗方案中，包括电刺激、针灸、厌恶刺激以及自主呼吸的全身性效应。因此，患者能够耐受较高强度的电刺激，从而增强镇痛效果。这种正反馈回路（奖赏系统的激活）可带来更显著的临床疗效。通过这种整合的、基于系统的方法，还可利用自主呼吸的某些信号来识别各系统间相互作用的时间窗口。因此，BreEStim 可应用于严重痉挛的患者。这类患者通常无法完成自主肌肉收缩，因而无法获得目标肌肉的“纯净”肌电图（EMG）信号。在肌电触发式电刺激中，需要来自目标肌肉（例如，手指伸肌）的 EMG 信号来触发电刺激。因此，肌电触发式电刺激的应用仅限于轻度至中度痉挛的患者。
BreEStim 是一种非侵入性、非药物治疗方式。 这一点至关重要，因为患者通常需要长期用药，而大多数用于慢性疼痛和痉挛的药物都存在副作用，有时甚至可能非常严重。可能的副作用包括成瘾、过量、戒断症状和便秘等。这些潜在的副作用在 BreEStim 治疗中可以避免。
BreEStim 是一种替代选择。 更有效的非药物镇痛治疗方案尤为重要，特别是在神经病理性疼痛难以控制的情况下。例如，在一项邮寄调查中，仅有 7% 的应答者报告药物治疗对脊髓损伤（SCI）后神经病理性疼痛有效58。
总之，这种由呼吸驱动的刺激（BreEStim）基于新近发现的内在生理耦合现象，该现象在自主呼吸过程中被激活。BreEStim 方案已在神经病理性疼痛和脑卒中后肌张力障碍管理中显示出临床疗效。有必要进一步研究介导该干预效果的潜在机制。尤为重要的是，可能还存在其他尚未被识别的应用领域。

电刺激（EStim）是指将电流施加于肌肉或神经，以实现功能性和治疗性目标。该技术已在多种临床环境中得到广泛应用，例如，用于疼痛管理的经皮神经电刺激（transcutaneous electrical nerve stimulation, TENS）1、用于足下垂的腓神经刺激2、用于激活和增强瘫痪或无力肌肉的神经肌肉电刺激（neuromuscular electrical stimulation, NMES）3。当NMES被用于完成特定功能性任务时，称为功能性电刺激（functional electrical stimulation, FES）4。肌电图（electromyogram, EMG）触发的神经肌肉刺激已被用于提高电刺激在中风后运动功能恢复5–14及痉挛减轻7, 15中的有效性。本文根据关于自主呼吸系统效应的最新研究结果16, 17，介绍一种新的EStim方案——呼吸控制电刺激（Breathing-controlled electrical stimulation, BreEStim）。
经皮神经电刺激（TENS）是一种用于疼痛管理的非药物干预方法1。TENS具有无创性、成本低、安全性高且易于使用等优点18。通常在规定的治疗时间内，以不同的频率、强度和脉冲持续时间施加TENS刺激。TENS已被应用于多种疼痛状况，包括神经病理性疼痛。然而，其临床有效性仍存在争议，尤其是在脊髓损伤（SCI）和截肢患者中（参见综述1, 19, 20）。可能的作用机制包括闸门控制理论21以及内源性阿片类物质的释放22, 23。源自中医的针灸是另一种用于疼痛管理的非药物干预方法，已被西方医学广泛接受24。在现代针灸中，传统针灸针已被表面电极（或等效装置）取代。将特制电极置于传统穴位上并施加电刺激，这种改良方法被称为电针25, 26。传统针刺和电针均通过释放内源性阿片类物质发挥镇痛作用27, 28。电针的效果通常较为可靠，但其效果依赖于所施加电刺激的强度和频率。不同频率的电刺激可引发不同类型的内源性阿片类物质释放，且其镇痛效应可被纳洛酮逆转26, 27。最近研究发现，重复性的疼痛刺激（厌恶性刺激）可导致显著的疼痛抑制效应，而这种诱导产生的疼痛抑制作用不可被纳洛酮逆转29。将这些疼痛应对机制（针灸、电刺激、厌恶性刺激）整合为一种潜在的新干预手段，可能提高其临床疗效。
肌电触发的神经肌肉刺激已用于促进中风后手指伸展功能障碍的运动功能恢复多年5-10, 12-14, 34。手部功能的恢复对中风患者至关重要，但极具挑战性。大约三分之一的中风患者会遗留上肢功能障碍30-32，其中以手部功能严重受损为主33。肌电触发的神经肌肉电刺激（NMES）干预方案要求患者主动收缩特定动作相关的伸肌，直至肌肉活动达到预设阈值水平。一旦肌电信号达到目标阈值，辅助性电刺激即被触发，以协助完成动作。该干预方案在促进运动功能恢复方面优于常规NMES6, 7。Chae和Yu35指出，所有已发表的随机对照研究均报告采用该干预方案可改善运动功能，其中轻度至中度功能障碍患者的改善最为显著。该干预方案很可能通过促使患者主动参与（设定目标肌电阈值）而发挥作用，从而导致可测量的功能恢复改善，并伴随皮层功能的明确变化6, 7。这一观点得到一项近期功能磁共振成像（fMRI）研究的支持：与对照组相比，接受NMES治疗的患者同侧躯体感觉皮层的皮层激活强度显著增强36。此外，电刺激还可能有助于减轻中风后的痉挛状态7, 15，但其效果持续时间较短，仅约30分钟37。相比之下，我们近期发明的呼吸控制电刺激（BreEStim）在减轻痉挛方面具有持久效果，即使单次治疗后仍可持续存在16。
人类呼吸是一种非常独特的运动行为。它可以受反射性控制（自动呼吸）， 例如，睡眠期间以及在需要时可自主进行（自主呼吸）， 例如，唱歌、说话等。在自主呼吸过程中，人类需要通过大脑皮层的自主激活（“皮层呼吸中枢”）来主动抑制呼吸的自主神经控制 38, 39脑成像研究 40-51 已证明双侧大脑皮层多个区域广泛参与呼吸相关活动，包括初级运动皮层（M1）、前运动皮层、辅助运动区、初级和次级躯体感觉皮层、岛叶、前扣带皮层和杏仁核，以及背外侧前额叶皮层。岛叶与脑干中枢之间具有强烈的神经连接，且参与疼痛信息的处理 52在自主呼吸过程中，吸气是主动的，而呼气是被动的，主要依赖胸壁的回缩力。类似地，与自主呼气相比，自主吸气会激活更多的呼吸相关皮层及皮层下区域。 46这些在自主呼吸过程中被激活的大脑皮层和皮层下区域也参与多种不同的功能 53例如肌张力、疼痛、姿势、情绪、言语等。因此，将呼吸中的相互作用与这些功能的调节相关联是合理的。
最近，我们发现自主呼吸过程中呼吸系统与运动系统之间存在相互作用。具体而言，存在手指伸展与吸气的耦合现象16, 54-56。当在自主呼吸的吸气阶段对手指伸肌施加电刺激时，可观察到慢性卒中患者手指屈肌痉挛（肌张力）显著降低，且该效应持续较长时间16。在另一项研究中17，一位膝上截肢患者的电击样幻肢痛在接受BreEStim治疗后消失，但在28天后因意外接受持续电刺激而再次出现28。该病例研究提供了一个独特的机会，表明神经病理性疼痛（电击样幻肢痛）的情感成分曾被BreEStim治疗所改变，随后又被意外刺激重新触发。这些关于肌张力和疼痛减轻的观察结果表明，自主呼吸（尤其是吸气）可被整合到电刺激范式中，以提高其在神经病理性疼痛和卒中后痉挛管理中的疗效。
病例报告
病例1：脑卒中后痉挛管理
患者为一名69岁男性，22个月前因脑卒中导致右侧偏瘫。发病后病情稳定，已结束门诊物理治疗和职业治疗。实验进行时无可用的脑部影像学结果。患者右侧肢体无力，但可独立行走，无需辅助装置。其右手手指保留有一定的主动屈伸功能，但右侧掌指（MCP）关节活动范围受限，主动屈曲角度仅能从90°达到70°。 即，无法充分张开手和手指以实现功能性使用。其右手屈指肌肌张力中度增高，改良Ashworth量表（MAS）评分为1+。然而，右手及手指的轻触觉保持正常。该患者接受了约30分钟的BreEStim刺激治疗，靶向伸指肌群。治疗后，屈指肌痉挛程度即刻显著减轻至最低水平（MAS=0），自主伸指活动几乎恢复正常。患者的手部功能亦随之恢复，自述能够使用患手持刀切肉及扣衬衫纽扣。更显著的是，在后续随访中，该改善效果至少维持了8周。图1).
病例2：神经病理性疼痛管理
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，诊断为T8 ASIA A级脊髓损伤。患者在损伤平面存在神经病理性疼痛，无其他活动性医学问题。治疗前2周，其镇痛方案保持稳定。患者首先接受电刺激治疗（EStim），每日1次，连续5天；随后间隔1周作为洗脱期，再接受呼吸门控电刺激治疗（BreEStim），剂量相同（每日1次，连续5天）。每次治疗包含120次刺激（EStim或BreEStim）。表面电极置于右前臂的穴位（内关和外关）。采用改良视觉模拟评分（mVAS）比较两种干预措施（EStim和BreEStim）的效果。如图2所示，除BreEStim治疗第2天因患者发生尿路感染（UTI）并经抗生素成功治疗外，BreEStim的镇痛效果优于EStim。EStim与BreEStim之间的电刺激强度相似（图2）。患者对两种干预均耐受良好（刺激器使用最大输出强度），即使在UTI期间亦如此。在整个实验期间（4周），受试者维持相同的镇痛药物剂量和用药时间表。所有BreEStim和EStim治疗均在每天相同时间段进行（上午11点至中午12点），以尽量减少昼夜节律变化的影响，使疼痛评分的变化更可能归因于刺激效应本身。

<table><tbody><tr><td>&lt;a href="http://digitimer.com/products/clinical-neurophysiology/ds7aah-psarp-peripheral-stimulators/
" target="_blank"&gt;电刺激器&lt;/a&gt;</td><td><a href="http://www.digitimer.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Digitimer</a></td><td>&lt;a href="http://digitimer.com/products/clinical-neurophysiology/ds7aah-psarp-peripheral-stimulators/ds7a-ds7ah-hv-constant-current-stimulator-clinical-product/" target="_blank"&gt;DS7A&lt;/a&gt;</td><td>&lt;a href="http://www.digitimer.com/" target="_blank"&gt;http://www.digitimer.com&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>气流测量系统</td><td>Hans Rodolph Inc</td><td>Series 1110A</td><td>&lt;a href="http://www.rudolphkc.com/" target="_blank"&gt;http://www.rudolphkc.com&lt;/a&gt;</td></tr></tbody></table>

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

Breathing-controlled Electrical Stimulation (BreEStim) for Management of Neuropathic Pain and Spasticity

电刺激（EStim）是指将电流施加于肌肉或神经，以实现功能性和治疗性目标。该技术已在多种临床环境中得到广泛应用。基于近期关于自主呼吸的系统性效应以及自主呼吸过程中各生理系统之间内在相互作用的研究发现，一种新型电刺激方案——呼吸控制电刺激（Breathing-controlled Electrical Stimulation, BreEStim）——已被开发出来，用以增强电刺激的效果。在BreEStim中，当单次自主吸气的气流速率达到预设阈值时，系统将自动触发并向目标区域输送单脉冲电刺激。BreEStim整合了自主呼吸过程中被激活的内在生理相互作用，已显示出优异的临床疗效。本文报告了BreEStim的两个典型应用案例，并提供了详细的操作方案：脑卒中后手指屈肌痉挛的管理和脊髓损伤所致神经病理性疼痛的治疗。

呼吸控制电刺激（BreEStim）在治疗脊髓损伤相关的神经病理性疼痛以及脑卒中后手指屈肌痉挛方面已显示出良好的临床疗效。BreEStim治疗后的痉挛缓解程度取决于治疗前病情的严重程度。如图1所示，接受BreEStim治疗后，患者的手指屈肌痉挛显著减轻，严重程度由MAS 1+降至最低程度（MAS=0），患者能够主动张开手和手指，实现功能性使用。需要强调的是，其他患者可能不会获得相同程度的痉挛缓解和功能改善。对于一名手指屈肌痉挛严重（MAS=3）且无残留自主手指伸展能力的患者（如图4所示），治疗后手指屈肌痉挛减轻至MAS=1，这使得患者更容易活动手指，但尚不能恢复手部的功能性使用。
BreEStim 还表现出更佳且更持久的镇痛效果。图2显示，在电刺激强度相似的情况下，BreEStim 的疗效优于常规电刺激。然而，当患者在第2天发生尿路感染时，BreEStim 对疼痛评分未产生影响。这表明当疼痛受到感染干扰时，BreEStim 对缓解疼痛无效。
自主呼吸在BreEStim中起着关键作用。选择适合患者面部的面罩（图5）以防止漏气非常重要。正常呼吸时的气流速率相对较低（1.6升/秒，图6）。用力自主吸气可显著提高气流速率（约8升/秒）。表面电极的放置位置同样重要。如图3和图4中详细描述并所示，用于疼痛和痉挛管理的电极放置位置有所不同。需要注意的是，中风后由于肌肉萎缩或畸形，手指伸肌肌腹的位置可能会发生变化。
<img alt="手部运动康复治疗前后物理治疗进展" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 
 图 1. BreEStim 治疗前后手部姿势的对比。中风患者在接受 BreEStim 治疗后能够张开手掌。 
<img alt="BreEStim与EStim的对比图；效果随时间变化，刺激强度随天数变化。" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50077/50077fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图2"> 
 图2. BreEStim与EStim在减轻疼痛效果上的比较。
<img alt="内关穴位位置，用于缓解压力和恶心的手腕示意图。" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 3"> 
 图 3. 内关穴位置。注意，外关穴位于前臂背侧，是内关穴的对应穴位。
<img alt="肌电图实验装置；手臂上的电极用于肌肉活动分析；生物医学研究。" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 4"> 
 图 4. 表面电极在手指伸肌上的放置位置。
<img alt="代谢车装置、呼吸分析实验、生理测量、最大摄氧量测试。" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 5"> 
 图 5. 患者在接受 BreEStim 治疗。表面电极放置于内关和外关穴位。
<img alt="显示自主吸气与静息吸气期间气流随时间变化的图表，以及电刺激中断效应。" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50077/50077fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50077/50077fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 6"> 
 图 6. 自主吸气与静息吸气期间气流速率的实时测量结果。注意，自主吸气期间的气流速率明显高于静息吸气期间。可见患者的呼吸受到电刺激的中断影响。

目的是介绍一种用于治疗神经病理性疼痛和痉挛的新方法——呼吸控制电刺激（BreEStim）。

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

电刺激（EStim）是指将电流施加于肌肉或神经，以实现功能性和治疗性目标。

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。

breathing-controlled-electrical-stimulation-breestim-for-management

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

呼吸控制电气的刺激（BreEStim）的神经性疼痛和痉挛的管理

来源：Curado, M. 等.，用于调节人类运动功能的非侵入性电脑刺激布局。J. Vis. Exp.

非侵入性电刺激脑技术用于调节人类运动神经元活动

来源：Remacle, T.，等。使用多列电极脊髓刺激治疗腰椎手术失败综合征患者的腰痛。J. Vis. Exp.

慢性疼痛的多列板状电极脊髓刺激调控

自适应深部脑刺激（aDBS）对帕金森病具有疗效，与传统深部脑刺激（cDBS）相比，可改善症状并降低功耗。在aDBS中，我们实时追踪局部场电位生物标志物（β振荡幅度），并利用该信号控制刺激的时序。...

通过自适应深部脑刺激控制帕金森病

无创电刺激大脑可调节皮层功能和行为，既可用于科研，也可用于临床。本方案描述了调节人类运动系统的不同脑刺激方法。...

用于调节人类运动功能的非侵入性电刺激脑部电极布局

当药物治疗或标准治疗无效时，慢性或神经病理性面部疼痛的治疗可能具有挑战性。皮下神经场刺激是最微创的一种神经调节形式，常用于慢性背痛的治疗。我们应用该技术治疗慢性和神经病理性三叉神经面部疼痛。...

用于难治性面部疼痛的皮下三叉神经区域刺激

脊髓损伤是一种创伤性医学状况，可能导致慢性继发性代谢紊乱的风险升高。本文介绍了一种联合应用表面神经肌肉电刺激抗阻训练与功能性电刺激下肢骑行的方案，作为改善上述多种医学问题的策略。...

脊髓损伤后下肢电刺激训练范式

目前用于构建可长期植入小型啮齿类动物的外周神经袖状电极的方法通常需要专用设备和/或经过高度培训的专业人员。在本方案中，我们展示了一种简单且低成本的可长期植入袖状电极的制备方法，并验证了其在大鼠迷走神经刺激（VNS）中的有效性。...

大鼠慢性植入外周神经刺激电极的制备

与持续的开环刺激相比，通过患者特异性的神经生物标志物（该标志物指示高症状状态）来触发深部脑刺激，可能更有效地控制重度抑郁症的症状。本方案提供了一套工作流程，用于识别患者特异性的神经生物游戏副本，并基于所识别的生物标志物控制治疗性刺激的递送。...

基于生物标志物驱动的闭环神经刺激治疗重度抑郁症的个体化方案

本研究是一项随机、安慰剂对照试验，旨在确定经颅电刺激（CES）在改善纤维肌痛患者的疼痛和功能方面的有效性，并进一步开发静息态功能连接磁共振成像（rs-fcMRI）作为临床工具，用于评估慢性疼痛及其镇痛反应的神经相关机制。...

一项采用脑成像生物标志物的经颅电刺激治疗纤维肌痛疼痛与身体功能的随机、假刺激对照试验

程序性电刺激可用于评估心脏的传导特性，并通过不同的起搏方案诱导和终止心律失常。利用经静脉导管，在小鼠中实施程序性电刺激方案后，可获取心内电图记录，以识别致心律失常的基质。...

小鼠程序性电刺激

学习呼吸控制电刺激（BreEStim）技术用于神经性疼痛和痉挛管理的方法。该技术通过监测呼吸信号并在主动吸气时同步触发电刺激，利用生理耦合机制提高治疗效果，为患者提供更有效的康复方案。

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

探索更多视频