基于大脑谐振效应的极低频脉冲磁场治疗失眠症的研究

失眠症严重危害人类身心健康，并造成巨大的社会医疗成本浪费，对失眠症治疗方法的探索一直是医学和生物医学工程领域的热点课题。极低频脉冲磁场治疗失眠症是近十几年国际上开始研究的一种新型物理疗法，基于患者主观量表评价的临床实验已初步证明该方法的有效性，显示出极大的潜在应用价值。本项目针对该领域目前"只观其象，未明其理"的研究现状，提出了极低频脉冲磁场通过诱导大脑节律的变化，使大脑产生谐振效应，进而治疗失眠症的科学假设。并拟通过设计一系列脑电实验、睡眠实验、动物实验和细胞电生理实验，从不同层面探索极低频脉冲磁场诱导大脑谐振的时-频-空域规律；研究极低频脉冲磁场治疗失眠症的短时量效评价方法；研究极低频脉冲磁场对睡眠结构影响规律和患者依赖性；探索极低频脉冲磁场治疗失眠症的神经机制。本项目的研究可为该方法的进一步临床应用奠定理论和实验基础，具有重要的实用价值和社会效益。相关研究思路尚未见诸文献报道。

本项目围绕基于极低频脉冲磁场治疗失眠症的关键技术,按原定计划重点开展了以下研究工作:①首次提出极低频脉冲磁场通过诱导大脑节律的变化，使大脑产生谐振效应，进而治疗失眠症的科学假设。通过设计磁诱导实验，采集受试者磁刺激前后全脑EEG信号，引入磁诱导事件相关去同步/同步电位（MSI-ERD/ERS）的概念，并通过时频分析、非线性分析和脑地形图成像等信号处理方法，证明了磁诱导大脑谐振效应的存在，极低频脉冲磁场能够快速引起大脑节律的规律性变化,这为该方法的临床推广奠定了理论基础。②引入大脑警觉度作为评价磁诱导治疗失眠症短时疗效的客观评价指标。设计专用于检测大脑警觉度的脑电实验范式，从时-频-空-非线性等角度研究基于EEG的警觉度检测客观指标。采用SVM进行模式分类，实现大脑警觉度的自动分期，取得了较好的分类效果。通过警觉度EEG检测客观评价方法，并结合主观量表评价，验证了6种不同的极低频脉冲磁场参数对大脑警觉度的短时效应，筛选了最佳促眠效果的磁刺激参数。③建立了一种心脑电结合的多参数睡眠分期方法，并利用该方法探索磁诱导对失眠症患者睡眠结构的影响规律。将EEG与ECG特征相结合，使用PCA与SVM结合的模式分类方法，平均判别正确率达85%以上。进行了磁诱导PSG监护实验，结果表明：极低频脉冲磁场可使受试者睡眠结构中的W期、Ⅰ期比例有不同程度的减少，Ⅱ期和Ⅲ期成分明显增加。④在以上实验室研究的基础上，本项目自行研制了医用和便携式家用磁疗仪器，开始进行磁诱导治疗失眠症的临床试验研究。前期试验表明，在缩短患者入睡时间，延长第一觉觉醒时间，减少夜间觉醒次数方面，有较明显的治疗和改善效果。进一步临床试验和长期跟踪观察正在进行中。⑤进行了磁诱导对大鼠睡眠相关神经递质影响规律的前期研究，实验表明：1Hz磁诱导能够有效的促进5-HT、Glu的释放，并有效的减缓GABA、Ach、NE、DA 的释放，对深度睡眠有帮助，动物试验与前期睡眠实验的结论相互应证。目前课题已发表期刊论文6篇，会议论文4篇，录用期刊论文1篇，其中EI检索5篇，SCI检索1篇。有3名博士生和8名硕士生参与了课题相关研究工作，已直接培养硕士毕业生4人。在本课题研究工作基础上，新获一项国家自然科学基金面上项目。本课题总体较好的完成了项目预定目标,取得了阶段性成果,为下一步极低频脉冲磁场治疗失眠症技术的临床应用奠定了理论和实验基础。