本研究由Gadamali Talebi(理学硕士)、Giti Torkaman(博士,通讯作者)、Mohammad Firoozabadi(博士)和Shams Shariat(博士)合作完成,作者单位包括伊朗Tarbiat Modares大学的物理治疗系和医学物理系,以及德黑兰医科大学的学者。研究成果发表于2008年的《Journal of Rehabilitation Research & Development》(JRRD)第45卷第1期,页码153–160。
学术背景
研究领域为康复医学与生物电生理学交叉领域,聚焦于微安级直流电刺激(microamperage direct current electrical stimulation, ES)对急性皮肤伤口愈合的调控机制。研究动机源于以下科学背景:
1. 损伤电位(injury potential)的生物学意义:皮肤损伤后,创面与周围完整组织间会形成内源性电位差(创面呈正电性),这种生物电现象被认为可引导上皮细胞迁移,促进修复(文献13–14, 18–19)。
2. 外源性电刺激的潜在作用:既往研究表明,ES可能通过模拟内源性生物电流加速愈合(文献1, 8–12),但ES对损伤电位动态变化的影响尚未明确。
3. 技术瓶颈:传统跨皮肤电位测量需穿刺表皮,会引入额外干扰(文献23),本研究创新性采用差分皮肤表面电位(differential skin surface potential, DSSP)技术实现无创监测。
研究目标包括:
- 验证外源性ES是否影响伤口电位动态;
- 比较阳极与阴极直流电刺激对伤口闭合和电位恢复的差异;
- 探究伤口电位与伤口表面积(wound surface area, WSA)变化的关联性。
研究流程与方法
1. 实验设计与动物模型
- 研究对象:39只健康成年雄性Dunkin-Hartley豚鼠(体重350–400 g),随机分为3组(每组13只):
- 对照组(假刺激,仅放置电极);
- 阳极直流电刺激组(600 μA,1小时/天,每周3次);
- 阴极直流电刺激组(参数同阳极组)。
- 手术操作:麻醉后于背部脊柱右侧1 cm处制作2.5 cm全层皮肤切口(图1)。
2. 电位测量技术
- DSSP系统开发:
- 定制差分放大器(输入阻抗10^8 Ω,共模抑制比100 dB),搭配0.25 Hz低通滤波器消除干扰;
- 使用数字万用表(Hioki 3801)记录电位,电极稳定时间15分钟后采集20分钟数据(图2)。
- 测量方案:
- 时间点:损伤前、损伤后即刻、术后21天内每日;
- 定位:创面与周围完整皮肤2 cm间距处放置电极,参考电极置于远端完整皮肤。
3. 伤口评估
- 伤口表面积(WSA):麻醉状态下用透明薄膜描记创面轮廓,通过面积仪计算,每日测量;
- 愈合率计算:
- 单日愈合百分比(%DWSA)=(初始WSA - 当日WSA)/初始WSA ×100%;
- 周愈合率=(每周第1天WSA - 第7天WSA)/第1天WSA ×100%。
4. 数据分析
- 采用方差分析(ANOVA)和配对t检验比较组间差异;
- 通过相关系数(r²)评估WSA与电位变化的关联性。
主要结果
1. 损伤电位动态变化
- 基线电位:三组间无显著差异(p>0.05);
- 损伤后电位峰值:
- 对照组与阴极组:术后1天达峰值(p<0.05);
- 阳极组:延迟至术后3天(可能与极化电流干扰初始电生理响应有关);
- 电位恢复:
- 仅阳极组在术后17–21天恢复至损伤前水平(p>0.05);
- 对照组与阴极组至21天仍显著高于基线(p<0.05)(图3)。
2. 伤口闭合效率
- 愈合速度:
- 阳极组:术后15天起%DWSA显著高于对照组(p<0.05);
- 阴极组:术后17天才显现优势(图4);
- 最终愈合率:阳极组(98.52%)>阴极组(97.53%)>对照组(92.17%)(表2)。
3. 电位与伤口闭合的关联
- 阳极组的电位恢复与伤口闭合同步性最高(r²=0.94),而对照组存在显著滞后(表2);
- 表明阳极ES可能通过协调生物电与组织修复进程,优化愈合效率。
结论与价值
- 科学价值:
- 首次证实阳极微安级直流电可同步加速伤口闭合与电位恢复,支持“ES模拟内源性电信号”的理论(文献3, 19);
- 开发DSSP技术为无创监测伤口电生理提供新方法。
- 应用价值:
- 为临床选择阳极ES治疗急性创面(如手术切口)提供实验依据;
- 提示慢性伤口(如糖尿病溃疡)的电位调控可能是未来研究方向。
研究亮点
- 方法创新:DSSP技术克服传统电位测量的侵入性缺陷;
- 发现特异性:阳极ES的“双同步”效应(伤口闭合+电位恢复)优于阴极ES;
- 跨学科意义:融合电生理学与康复医学,为生物电调控修复机制提供新证据。
其他价值
作者建议后续研究应拓展至感染性及慢性伤口模型,并探索不同电流参数(如强度、频率)的优化方案。