انسداد هدایت الکتریکی عصب به وسیله جریانهای الکتریکی متناوب فرکانس بالا

بسیاری از بیماریها از قبیل پارکینسون، صرع، اسپاسم ماهیچه و دردهای مزمان به دلیل ایجاد پالسهای عصبی ناخواسته به وجود می آیند. در صورت جلوگیری از انتشار این پالسها می توان بسیاری از این بیماریها را بهبود بخشید. در گذشته روشهای مختلفی از قبیل روش های دارویی و یا حرارت دادن عصب و در صورت نیاز جراحی و بریدن عصب برای حذف این ایمپالسها بکار گرفته شده که هر کدام دارای مشکلاتی از قبیل اثرات جانبی جدی، آسیب رساندن به عصب و اثربخشی روی بخشهای دیگر سیستم عصبی بوده اند و از این رو نرخ موفقیت بسیار پایینی را به همراه دارند. یکی از بهترین روشها برای انسداد این پالسها استفاده از جریانهای متناوب فرکانس بالا (hfac) می باشد که روشی ایمن، بازگشت پذیر و دارای خاصیت انتخابی است. این روش دارای مشکلاتی و محدودیتهایی نیز می باشد که از آن جمله می توان به محدودیت تزریق بار الکتریکی به بافت در دراز مدت و همچنین به وجود آمدن پاسخ هجومی اولیه در ابتدای تحریک اشاره کرد. از این رو استفاده ی کلینیکی از این روش هنوز میسر نشده و مطالعات برای بهینه کردن آن همچنان ادامه دارد. در این مطالعه ابتدا به کمک نرم افزارهای neuron و matlab، یک بررسی اولیه روی مدل hh (برای اکسون بدون مایلین) و دو مدل crrss و mrg (برای اکسون مایلین دار پستانداران) انجام شده و مدل mrg به عنوان بهترین مدل برای مطالعات تکمیلی انتخاب شد. مطالعه بر روی شکل موج های مختلف تحریک برای رسیدن به یک انسداد بهینه به عنوان یکی از محورهای اصلی این رساله انجام شد. همچنین برای اولین بار در شبیه سازی انسداد هدایت الکتریکی عصب، مطالعه روی یک جمعیت اکسونی با فرکانس و دامنه های مختلف تحریک انجام شد. با اعمال یک سری شکل موج ابداعی به نام مربعی نامتقارن با نسبتهای عرض پالس متفاوت به مدل mrg مشاهده شد که میزان بار تزریقی به عصب در یک فاز تحریک نسبت به اعمال شکل موجهای سینوسی و مربعی متقارن به شدت کاهش پیدا کرد. با مطالعه روی جمعیت اکسونی، درصد فیبرهایی که به ازای دامنه ی تحریک خاص دچار حالتهای مختلف انسداد می شوند بدست آمد و برای فرکانس های مختلف محاسبه شد. با توجه به اینکه کاهش میزان بار در هر فاز تحریک، یکی از رویکردهایی است که برای کاهش آسیب رسانی به عصب در طول تحریک الکتریکی مورد نیاز است، شکل موج ارائه شده در این مقاله توانست میزان بار تزریقی در یک فاز تحریک را نسبت به شکل موجهایی که در گذشته مورد استفاده قرار می گرفته کاهش داده و از این رو گامی موثر در جهت رسیدن به استفاده کلینیکی از روش hfac برای انسداد هدایت عصب بردارد. همچنین مطالعات روی جمعیت آکسونی نشان داد که ترکیب شکل موج پیشنهادی و روش کاهش دامنه به طور شیب (که در مطالعات گذشته برای حذف پاسخ هجومی انجام شده است) می تواند یک انسداد با حداقل جریان تزریقی به بافت و حداقل پاسخ هجومی اولیه را به وجود بیاورد.