ارزیابی الگوی فضایی تحریک فیبرهای عصبی با جریان های تداخلی از طریق یک مطالعه ی مبتنی بر شبیه سازی

جریانهای تداخلی یکی از محبوب ترین جریان های مورد استفاده در الکتروتراپی است و کاربردهای بسیار متنوعی دارد. با وجود این محبوبیت بالینی، مطالعات تجربی و آزمایشگاهی محدودی وجود دارد که به طور دقیق به بررسی مکانیزم تحریک با این جریانها و ارزیابی تأثیر پارامترهای تحریک پرداخته باشند. این تحقیق قصد دارد تا از طریق یک مطالعه ی مبتنی بر شبیه سازی، به ارزیابی الگوی فضایی تحریک فیبرهای عصبی توسط جریان های تداخلی بپردازد. به این منظور ابتدا با استفاده از نرم افزار neuron، مدل mrg که یک مدل بسیار دقیق از فیبر عصبی مایلین دار است، پیاده سازی شد و اثر تحریک خارج سلولی در یک محیط همگن و نامحدود مورد بررسی قرار گرفت. در این محیط، الگوی فعالیت فیبرهای عصبی در محلهای مختلف نسبت به الکترودهای تحریک، اثر تغییر زاویه ی بین محورهای تحریک، اثر فرکانسهای مدولاسیون مختلف بر الگوی فعالیت فیبر و نیز اثر فرکانس حامل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان داد، در راستای محورهای تحریک، نزدیک به سطح، فیبر پس از مدت کوتاهی از آغاز تحریک مسدود می شود. این در حالی است که فیبرهای عمیق تر در پاسخ به تحریک به صورت پیوسته فعال می شوند. نتایج پیشنهاد میکند، چنانچه هدف، تحریک یک بافت عمقی باشد، قرار دادن محورهای تحریک در زاویه ی 45 نسبت به هم، یا قراردن آن ها به طور موازی، نسبت به محورهای تحریک متعامد، بهینه و مناسب تر است زیرا کاهش آزردگی بیمار در اثر اعمال جریان را سبب می شود. بررسی اثر فرکانس مدولاسیون نشان داد، مطابق با نظریات کلاسیک، فرکانس مدولاسیون، تعیین کننده ی فرکانس آتش شدن فیبر عصبی است و بر الگوی فعالیت فیبر نیز اثر گذار است. بررسی اثر فرکانس حامل پیشنهاد کرد، استفاده از فرکانس های حامل کوچک تر بهینه و مناسب تر است. زیرا ضمن آن که تغییری در الگوی فعالیت فیبر ایجاد نمی کند، سبب می شود فیبر با جریان های کوچک تری فعال گردد، که این هم خطر آسیب به بافت و هم آزردگی بیمار در اثر اعمال یک جریان الکتریکی با شدت بالا را کاهش می دهد. پس از انجام شبیه سازی ها در محیط همگن و نامحدود، تحریک الکتریکی فیبرهای عصبی در یک محیط ناهمگن و محدود که دارای مشخصات هدایتی بافت زنده است، شبیه سازی شد. به این منظور از مدل mrg در نرم افزار neuron برای مدلسازی فیبر عصبی مورد تحریک و از ماژول ac/dc در نرم افزار comsol multiphysics برای یافتن توزیع پتانسیل ناشی از اعمال تحریک استفاده گردید. در این قسمت، الگوی مکانی فعالیت فیبرهای حسی و حرکتی در پاسخ به جریان تداخلی، اثر عمق بر آستانه ی فعال شدن فیبر و نیز اثر شکل موج تحریک (سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن) مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان داد، می توان با اعمال جریان تداخلی بر روی سطح پوست، به طور انتخابی فیبرهای حرکتی واقع در بافت عمقی را فعال و به طور هم-زمان فیبرهای حسی که از زیر الکترودهای تحریک می گذرند را مسدود کرد. این نتیجه می تواند ادعاهای سنتی مبنی بر قابلیت استفاده از جریان تداخلی برای تحریک بافت عمقی و کم تر بودن آزردگی ناشی از اعمال این جریان را تا حدی توجیه کند. با افزایش عمق، آستانه ی فعال شدن فیبر افزایش یافت. هم چنین در یک عمق مشخص، آستانه در مکان هایی بیشینه بود. مقایسه ی جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده، پیشنهاد کرد که احتمالاً این دو جریان از نظر عمق نفوذ با هم تفاوتی ندارند. اما مسدود شدن فیبر حسی با اعمال جریان تداخلی حقیقی تا حدی توانست، ادعای کم تر بودن آزردگی اعمال این جریان را در مقایسه با جریان تداخلی از پیش مدوله شده، توجیه کند. بررسی اثر شکل موج توصیه کرد که در تحریک تداخلی از میان سه شکل موج سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن، استفاده از جریان مربعی نامتقارن بهینه تر است، زیرا با کاهش بار تزریقی، خطر آسیب به بافت را کاهش می دهد.