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        一項基于表面肌電檢測技術(shù)的神經(jīng)—骨骼肌教學(xué)實驗改革

        2022-03-23 13:03:14孫岑岑梅汝煥于曉云高鈴鈴王夢令厲旭云
        醫(yī)學(xué)理論與實踐 2022年6期
        關(guān)鍵詞:實驗教學(xué)實驗學(xué)生

        孫岑岑 梅汝煥 于曉云 方 瑜 鄭 燕 高鈴鈴 王夢令 厲旭云

        浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中心,浙江省杭州市 310000

        動物實驗是醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)和重要手段,長期以來高等醫(yī)學(xué)院校生理學(xué)實驗教學(xué)亦以動物實驗為主。隨著社會進步和科技的發(fā)展, 我國實驗教學(xué)亦不斷進行改革,逐步減少動物實驗,提高人體實驗和虛擬仿真實驗的比例,以動物實驗的3R原則(Reduction-減少,Replacement-替代,Refinement-優(yōu)化)為指導(dǎo),逐步與國際接軌。而人體實驗的增加亦可增強生理學(xué)實驗與臨床應(yīng)用的聯(lián)系,加強學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用[1]。

        蟾蜍坐骨神經(jīng)—腓腸肌的興奮收縮實驗是經(jīng)典的生理科學(xué)實驗,通過觀察不同刺激因素對肌肉收縮的影響,用實驗方法驗證神經(jīng)興奮到肌肉的機械收縮的過程[2]。但該實驗的實驗標(biāo)本為已處死蟾蜍的離體或在體神經(jīng)—骨骼肌標(biāo)本,電刺激直接作用于神經(jīng),而在臨床應(yīng)用中,往往需要對人體進行檢測,因此該實驗課檢測方法并不適用。為了進一步加強實驗課與臨床應(yīng)用的密切結(jié)合,迎合實驗教學(xué)改革趨勢,筆者對神經(jīng)—骨骼肌實驗進行改革,從傳統(tǒng)的動物實驗,轉(zhuǎn)變?yōu)闊o創(chuàng)人體實驗,利用表面肌電檢測技術(shù)對神經(jīng)—肌肉興奮收縮過程進行一系列測定。

        1 對象與方法

        1.1 實驗對象 選取2018級臨床專業(yè)學(xué)生420名作為觀察對象,年齡19~21歲,性別不限。

        1.2 方法

        1.2.1 項目一:神經(jīng)傳導(dǎo)速度的測定。利用NDI-097肌電圖機(上海海神醫(yī)療電子儀器有限公司),刺激腕部正中神經(jīng),檢測并記錄手部大魚際肌的表面肌電信號。具體如下:(1)閾刺激測定:刺激電極置于腕部中央,刺激強度由0逐漸增大,通過肌電信號變化,測定閾刺激。(2)神經(jīng)傳導(dǎo)速度測定:采用兩點刺激法,分別在腕部中央和肘部中央附近用超強刺激刺激正中神經(jīng),采集并記錄動作電位,計算得到神經(jīng)傳導(dǎo)的平均速度,最快速度、最慢速度。

        1.2.2 項目二:握力與肌電的關(guān)系測定。利用WP100型握力傳感器(成都儀器廠)和RM6240生物信號采集系統(tǒng)(成都儀器廠),檢測不同握力強度下,肌電信號的變化。具體方法如下:記錄電極置于橈側(cè)腕長伸肌肌腹表面,分別記錄握力達到最大握力(MVC),20% MVC,40% MVC,60% MVC和80% MVC相對應(yīng)的肌電信號。利用RM6240生物采集信號系統(tǒng)分析軟件,測定每一握力對應(yīng)的肌電積分和肌電頻率。

        1.2.3 項目三:肌疲勞的測定。利用RM6240生物信號采集系統(tǒng),檢測肌肉疲勞狀態(tài)下的肌電信號。具體方法如下:記錄電極置于肱二頭肌肌腹表面,受試者被測手緩慢抓取一定重量的啞鈴,并保持姿勢不變直至力竭,采集并記錄肌電曲線。利用RM6240生物采集信號系統(tǒng)的分析軟件,計算肌電積分和肌電頻率的變化趨勢。

        1.2.4 學(xué)生課程評價調(diào)查:課程結(jié)束后,以問卷調(diào)查的形式,調(diào)查選修該實驗課的所有學(xué)生對本實驗內(nèi)容的滿意程度、對本實驗的建議等。

        1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 使用SPSS13.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,實驗數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準差表示,顯著性差異通過two-tailed Student’st-test進行分析計算。以P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 人體神經(jīng)—骨骼肌實驗結(jié)果 利用表面肌電檢測技術(shù)結(jié)合神經(jīng)—肌肉興奮收縮相關(guān)理論知識,設(shè)置神經(jīng)傳導(dǎo)速度、握力與肌電關(guān)系及肌肉疲勞3個實驗項目,均可得到理想實驗結(jié)果,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),重復(fù)性好,并可利用相關(guān)理論知識進行分析解釋。具體如下:(1)項目一:神經(jīng)傳導(dǎo)速度的測定。如圖1所示,利用表面肌電圖儀可測得正中神經(jīng)的閾刺激和超強刺激強度,且兩者之間存在非常顯著性差異(P<0.01),結(jié)合兩點測定法,通過數(shù)據(jù)分析可分別得到神經(jīng)纖維的最快、最慢、和平均傳導(dǎo)速度,且三組數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.01)。這一結(jié)果符合神經(jīng)干、神經(jīng)纖維的興奮傳導(dǎo)特點。見表1。(2)項目二:握力與肌電的關(guān)系。實驗結(jié)果顯示,隨握力增大,肌電積分和肌電頻率均隨之增大,具有正相關(guān)但非線性關(guān)系。該結(jié)果符合不同類型肌纖維特點和肌肉收縮原理。如圖2所示。(3)項目三:肌疲勞的測定。如圖3所示,隨著肌肉持續(xù)收縮,肌電積分不斷增大,肌電頻率逐漸減小,符合肌肉疲勞特點[4]。

        圖1 人正中神經(jīng)—大魚際肌興奮收縮的表面肌電圖

        表1 正中神經(jīng)的閾刺激強度及神經(jīng)傳導(dǎo)速度

        圖2 握力與肌電的關(guān)系

        圖3 肌肉疲勞的肌電變化情況

        2.2 教學(xué)滿意度評價 本實驗已在我校18級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的生理科學(xué)實驗中開展,為獲得學(xué)生對該實驗反饋的第一手資料,以問卷調(diào)查的形式收集并分析了學(xué)生對本實驗的滿意度評價。結(jié)果顯示,95%的學(xué)生對該實驗感興趣,無學(xué)生對該實驗不感興趣;所有學(xué)生均對實驗設(shè)計的合理性表示認同; 對課程的建議方面,63.8%的學(xué)生希望課前獲得更多的參考資料,31.8%的學(xué)生希望得到更多的實驗指導(dǎo)。見表2。

        表2 學(xué)生對人體神經(jīng)—骨骼肌實驗的評價(%)

        3 討論

        與傳統(tǒng)經(jīng)典的蟾蜍神經(jīng)—骨骼肌興奮收縮實驗相比,改革后的人體神經(jīng)—骨骼肌實驗具有以下優(yōu)點:第一,包含知識點更多,內(nèi)容涉及從神經(jīng)興奮到肌肉收縮再到疲勞整個過程,如項目一涉及神經(jīng)干、神經(jīng)纖維的興奮傳導(dǎo)特點,可加深學(xué)生的直觀理解;項目二可加深學(xué)生對不同類型肌纖維的特點及肌肉收縮原理的認識;項目三可幫助學(xué)生對肌肉疲勞有更加直觀的認識,擴充對肌疲勞現(xiàn)象及產(chǎn)生機制的了解[3]。而傳統(tǒng)經(jīng)典的神經(jīng)—骨骼肌實驗對神經(jīng)傳導(dǎo)速度、不同肌纖維類型及肌疲勞等方面的知識并未涉及。第二,與臨床密切相關(guān),表面肌電圖在臨床診斷中亦不可或缺,故其更有利于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗與臨床的銜接,有助于學(xué)生由理論向?qū)嶋H應(yīng)用的過渡。第三,減少動物實驗,符合3R原則,迎合國家基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教改趨勢,與國際接軌。此外,改革后的人體神經(jīng)—肌肉興奮收縮實驗還具有以下特點:(1)為無創(chuàng)實驗,安全性高;(2)對實驗設(shè)備要求不高,表面肌電圖儀和RM6240均為常規(guī)實驗設(shè)備;(3)操作簡單,學(xué)生容易掌握。故該人體神經(jīng)—骨骼肌實驗開設(shè)難度不大,易在實驗教學(xué)中廣泛開展。

        滿意度調(diào)查結(jié)果顯示,學(xué)生對課程的滿意和認可程度較高,很多學(xué)生建議提供更多的學(xué)習(xí)資料和實驗指導(dǎo),反映出學(xué)生對該實驗具有較高的興趣,亦說明新的人體神經(jīng)—肌肉興奮收縮實驗可激發(fā)學(xué)生對相關(guān)理論知識的求知欲和探索欲。

        總之,新的人體神經(jīng)—骨骼肌實驗涵蓋更廣的理論知識內(nèi)容,與臨床聯(lián)系緊密,符合國家教改趨勢,開設(shè)難度較小,且推行后學(xué)生反饋較好,因此值得推廣開展。

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