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1、神经干动作电位传导速度测定与神经损伤 第三组机能学实验机能学实验【病例】 某患儿，某患儿，5 5岁，半个月前曾臀部肌肉注射药物，现注射局部肿胀、疼痛，下肢麻木，屈伸受限，岁，半个月前曾臀部肌肉注射药物，现注射局部肿胀、疼痛，下肢麻木，屈伸受限，跛行、不能负重，患侧不能单腿站立，肌肉出现萎缩。神经电生理检查：患侧神经传导速度跛行、不能负重，患侧不能单腿站立，肌肉出现萎缩。神经电生理检查：患侧神经传导速度减慢，波幅下降；体感诱发电位潜伏期延长，波幅下降，波间期延长；坐骨神经支配肌肉的减慢，波幅下降；体感诱发电位潜伏期延长，波幅下降，波间期延长；坐骨神经支配肌肉的肌电图检查为失神经电位，而健侧正常。
2、临床初步诊断为肌肉注射导致的坐骨神经损伤肌电图检查为失神经电位，而健侧正常。临床初步诊断为肌肉注射导致的坐骨神经损伤. . 病例分析：病例分析：半月前有半月前有注射史注射史，现下肢麻木，屈伸受限，跛行、不能负重，患侧不能单腿站立。，现下肢麻木，屈伸受限，跛行、不能负重，患侧不能单腿站立。考虑臀部肌注药物导致的坐骨神经高位损伤。肌肉出现萎缩，考虑出现了神经营养性改变。考虑臀部肌注药物导致的坐骨神经高位损伤。肌肉出现萎缩，考虑出现了神经营养性改变。伸屈受限考虑坐骨神经损伤后会引起股后部肌肉及小腿和足部肌肉瘫痪，导致膝关节不能屈。伸屈受限考虑坐骨神经损伤后会引起股后部肌肉及小腿和足部肌肉瘫痪，导致膝
3、关节不能屈。后经后经电生理检查：电生理检查：患侧神经传导速度减慢，波幅下降；体感诱发电位潜伏期延长，波幅下降，患侧神经传导速度减慢，波幅下降；体感诱发电位潜伏期延长，波幅下降，波间期延长；检查结果为波间期延长；检查结果为典型的典型的坐骨神经损伤坐骨神经损伤电生理表现电生理表现。经。经肌电图检查肌电图检查，坐骨神经支配肌坐骨神经支配肌肉的肌电图检查多为失神经电位而健侧正常。肉的肌电图检查多为失神经电位而健侧正常。可确诊为坐骨神经损伤可确诊为坐骨神经损伤 治疗：治疗：因因其各段损伤与局部解剖关系密切其各段损伤与局部解剖关系密切，臀部坐骨神经损伤是周围神经损伤中最难处理和臀部坐骨神经损伤是周围神经损
4、伤中最难处理和疗效最差的损伤之一。药物注射伤应争取尽早行神经松解术，生理盐水反复冲洗，术后采用疗效最差的损伤之一。药物注射伤应争取尽早行神经松解术，生理盐水反复冲洗，术后采用高压氧治疗可有效促进损伤坐骨神经再生修复，患者年龄越小，手术越早，效果越好；高压氧治疗可有效促进损伤坐骨神经再生修复，患者年龄越小，手术越早，效果越好；建议建议该患者进该患者进行外膜对端吻合术，术后固定于伸髋屈膝位行外膜对端吻合术，术后固定于伸髋屈膝位6 68 8周；观察周；观察1 13 3个月后根据恢复情况个月后根据恢复情况再决定是否探查神经；晚期足踝部功能重建可改善肢体功能。再决定是否探查神经；晚期足踝部功能重建可改善
5、肢体功能。【分析与思考】u1.1.坐骨神经的走行、功能和特点？坐骨神经的走行、功能和特点？u坐坐骨骨神神经经是是人人体体最最粗粗大大的的神神经经，起起始始于于腰腰骶骶部部的的脊脊髓髓，途途经经骨骨盆盆，并并从从坐坐骨骨大大孔孔穿穿出出，抵抵达达臀臀部部，然然后后沿沿大大腿腿后后面面下下行行到到足足。管管理理下下肢肢的的感感觉觉和和运运动动，由由腰腰神神经经和和骶骶神神经经组组成成。是是所所有有神神经经中中最最粗粗者者。坐坐骨骨神神经经经经梨梨状状肌肌下下孔孔出出骨骨盆盆到到臀臀部部，在在臀臀大大肌肌深深面面向向下下行行，依依次次横横过过闭闭孔孔内内肌肌，上上下下孖孖（音音同同“子子”，双双、对
6、对的的意意思思）肌肌及及股股方方肌肌的的后后方方，支支配配这这些些肌肌肉肉，并并沿沿大大收收肌肌后后面面，半半腱腱肌肌、半半膜膜肌肌、股股二二头头肌肌之之间间下下降降，途途中中发发出出肌肌支支至至大大腿腿的的屈屈肌肌，坐坐骨骨神神经经在在到到腘腘窝窝以以前前，分分为为胫胫神神经经和和腓腓总总神神经经，支支配配小小腿腿及及足足的的全全部部肌肌肉以及除隐神经支配区以外的小腿与足的皮肤感觉。肉以及除隐神经支配区以外的小腿与足的皮肤感觉。u2.2.神经损伤后为什么会出现肌肉萎缩？神经损伤后为什么会出现肌肉萎缩？u神神经经除除能能使使所所支支配配的的组组织织在在功功能能上上发发生生变变化化以以外外，神神
7、经经末末梢梢还还经经常常释释放放某某些些营营养养因因子子，持持续续地地调调整整所所支支配配组组织织的的内内在在代代谢谢活活动动，影影响响其其持持久久性性的的结结构构、生生化化和和生生理理变变化化。这这一一作作用用称称为为神神经经的的营营养养作作用用。当当神神经受损后，其所支配的肌肉内糖原合成减慢，蛋白质分解加速，肌肉就会逐渐萎缩。经受损后，其所支配的肌肉内糖原合成减慢，蛋白质分解加速，肌肉就会逐渐萎缩。u3.3.神经纤维传导兴奋具有哪些特征？神经纤维传导兴奋具有哪些特征？u完整性：神经纤维只有在其结构和功能都完整时才能传导兴奋。完整性：神经纤维只有在其结构和功能都完整时才能传导兴奋。u绝绝缘缘
8、性性：一一根根神神经经干干内内含含有有许许多多条条神神经经纤纤维维，但但每每条条纤纤维维传传导导兴兴奋奋一一般般互互不不干干扰扰，表表现现为为传传导导的的绝绝缘缘性。这是因为细胞外液对电流的短路作用，使局部电流主要在一条神经纤维上构成回路。性。这是因为细胞外液对电流的短路作用，使局部电流主要在一条神经纤维上构成回路。u双双向向性性：人人为为刺刺激激神神经经纤纤维维上上任任何何一一点点，只只要要刺刺激激强强度度足足够够大大，引引起起的的兴兴奋奋可可沿沿纤纤维维同同时时向向两两端端传传播播，表表现现为为传传导导的的双双向向性性。这这是是由由于于局局部部电电流流可可在在刺刺激激点点的的两两侧侧发发生
9、生，并并继继续续传传向向远远端端。但但在在整整体体情情况况下下，由突触的极性所决定，而表现为传导的单向性。由突触的极性所决定，而表现为传导的单向性。u相相对对不不疲疲劳劳性性：连连续续电电刺刺激激神神经经数数小小时时至至十十几几小小时时，神神经经纤纤维维仍仍能能保保持持其其传传导导兴兴奋奋的的能能力力，表表现现为为不不容易发生疲劳。神经纤维传导的相对不疲劳性是与突触传递比较而言的。突触传递容易发生疲劳。容易发生疲劳。神经纤维传导的相对不疲劳性是与突触传递比较而言的。突触传递容易发生疲劳。4.如何记录神经干动作电位？神经功干动作电位波形与神纤维作电位有何不同？神经组织是可兴奋的组织，当收到阈强度
10、的刺激时，膜电位将发生一短暂的变化，即动作电位。动作电位可沿神经纤维传导，使已兴奋的部位的神经细胞外表面带负电，未兴奋部位带正电。如果将两个引导电极分别置于正常的神经干表面（细胞外记录），当神经干兴奋从一端向另一端传导依次通过这两个记录电极时，则可记录到两个方向相反的电位偏转波形，此即神经干的动作电位，形成的波形为双向，而神经纤维动作电位的记录为细胞内记录，将无关电极置于细胞外，记录电极插入细胞内，记录到的神经纤维动作电位时程很短，呈尖峰状单波形。神经干动作电位是用细胞外记录法记录到的已兴奋部位和未兴奋部位的电位差。AP：动作电位u5.在引导出的神经干双向动作电位中，上下两相幅值是否相同？为什
11、么？u不相同，因为神经干动作电位是复合型动作电位，不同部位的神经纤维粗细不同，会影响动作电位的幅值。若正负极相距甚远，影响不大。但正负极相距很近，前一个动作电位会受到下一个引导电极极性的影响，使下一个电位产生抵消作用。并且两电极时间上的重合，上一动作电位未完全去极化下一动作电位已经产生，下一动作电位融合到上相中，最终使得上相的幅值大于下相。u6.如何测量神经干动作电位传导速度？u动作电位在神经纤维上的传导有一定的速度，不同的神经纤维传导速度不同。神经纤维越粗，传导速度越快。蛙类坐骨神经干以A类纤维为主，传导速度大约4050m/s。测定动作电位在神经干上传导的距离（s）与通过这些距离所需的时间（
12、t），即可根据v=s/t求出动作电位的传导速度【实验目的与原理】 本实验的目的是学习蛙类坐骨神经干动作电位的记录方并观察几种因素对动作电位波形的影响，测定神经干动作电位传导速度与不应期，并观察神经干动作电位的兴奋性变化以及损伤后波形的改变。 u单单根根神神经经纤纤维维动动作作电电位位具具有有两两个个主主要要特特征征：（一一）“全全或或无无”特特性性, ,即即动动作作电电位位幅幅度度不不随随刺刺激激强强度度和和传传导导距距离离而而改改变变. .引引起起动动作作电电位位产产生生的的刺刺激激需需要要有有一一定定强强度度, ,刺刺激激达达不不到到阈阈强强度度, ,动动作作电电位位就就不不出出现现；刺刺
13、激激强强度度达达到到阈阈值值后后就就引引发发动动作作电电位位, ,而而且且动动作作电电位位的的幅幅度度也也就就达达到到最最大大值值, ,再再继继续续加加大大刺刺激激强强度度, ,动动动动作作作作电电电电位位位位的的的的幅幅幅幅度度度度不不不不会会会会随随随随刺刺刺刺激激激激的的的的加加加加强强强强而而而而增增增增加加加加；（二二）可可扩扩布布性性, ,即即动动作作电电位位产产生生后后并并不不局局限限于于受受刺刺激激部部位位, ,而而是是迅迅速速向向周周围围扩扩布布, ,直直至至整整个个细细胞胞膜膜都都依依次次产产生生动动作作电电位位. .因因形形成成的的动动作作电电位位幅幅值值比比静静息息电电
14、位位到到达达阈阈电电位位值值要要大大数数倍倍, ,所所以以, ,其其扩扩布布非非常常安安全全, ,且且呈呈非非衰衰减减性性扩扩布布, ,即即动动作作电电位位的的幅幅度度、传传播播速速度度和和波波形形不不随随传传导导距距离离远远近近而而改改变变. .动动作作电电位位幅幅度度不不随随刺刺激激强强度度和和传传导导距距离离而而改改变变的的原原因因主主要要是是其其幅幅度度大大小小接接近近于于K+K+平平衡衡电电位位与与Na+Na+平衡电位之和平衡电位之和, ,以及同一细胞各部位膜内外以及同一细胞各部位膜内外Na+Na+、K+K+浓差都相同的原故浓差都相同的原故. .u神神经经干干复复合合动动作作电电位位
15、则则不不具具“全全或或无无”特特性性, ,这这是是因因为为神神经经干干是是由由许许多多神神经经纤纤维维组组成成的的, ,尽尽管管每每一一条条神神经经纤纤维维动动作作电电位位具具有有“全全或或无无”特特性性, ,但但由由于于神神经经干干中中各各神神经经纤纤维维的的兴兴奋奋性性不不同同, ,因因而而其其阈阈值值也也各各不不相相同同. .当当神神经经干干受受到到刺刺激激时时, ,其其强强度度低低于于任任何何纤纤维维的的阈阈值值时时, ,则则没没有有动动作作电电位位产产生生. .当当刺刺激激强强度度达达到到少少数数纤纤维维的的阈阈值值时时, ,则则可可出出现现较较小小的的复复合合动动作作电电位位. .
16、随随随随着着着着刺刺刺刺激激激激的的的的加加加加强强强强, , , ,参参参参与与与与兴兴兴兴奋奋奋奋的的的的纤纤纤纤维维维维数数数数目目目目增增增增加加加加, , , ,复复复复合合合合动动动动作作作作电电电电位位位位的的的的幅幅幅幅度度度度也也也也随随随随之之之之而而而而增增增增大大大大. . . .当当刺刺激激强强度度加加大大到到可可引引起起全全部部纤纤维维都都兴兴奋奋时时, ,其其复复合合动动作作电电位位幅幅度度即即达达到到最最大大值值, ,再再加加大大刺刺激激强强度度, ,复复合合动动作作电电位位的的幅幅度度也也不不会会随随刺刺激激强度的加强而增大强度的加强而增大. .用电刺激神经，
17、在刺激电极的负极下神经纤维膜内产生去极化，当去极化达到阈电位，膜上产生一次可传导的快速电位反转，即动作电位。神经干由许多神经纤维组成。其动作电位是以膜外记录方式记录到的复合动作电位。如果两个引导电极置于兴奋性正常的神经干表面，兴奋波先后通过两个电极处，便引导出两个方向相反的电位波形，称双相动作电位。实验原理实验原理动作电位的传导（ConductionofAP）动作电位以局部电流的形式传导动作电位以局部电流的形式传导 局部电流局部电流局部电流局部电流动作电位记录方法动作电位记录方法实验原理实验原理 细胞内记录细胞内记录( (跨膜电位跨膜电位) ) 细胞外记录细胞外记录细胞外记录细胞外记录（两点电
18、位差）（两点电位差）兴奋区细胞外引导电极检流计实验原理实验原理1双相动作电位双相动作电位 （Biphasic Action Potential）如果两个引导电极之间的神经纤维完全损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传至第二个引导电极，则只能引导出一个方向的电位偏向波形，称单向动作电位。实验原理实验原理2单相动作电位单相动作电位（Monophasic Action Potential）单相动作电位单相动作电位（MonophasicActionPotential）损伤区兴奋区细胞外引导电极细胞外引导电极检流计检流计MeasurementofConductionVelocityofAP实验原理实验
19、原理3动作电位传导速度的测定动作电位传导速度的测定传导速度测定=SACtt神经组织在接受一次刺激产生兴奋后，其兴奋性将会发生规律性的变化，依次经过绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期，然后回到正常水平。采用两次脉冲，通过调节两次脉冲间隔，可测得坐骨神经的绝对不应期和相对不应期.实验原理实验原理4不应期的测定不应期的测定u 1.1.动物 蛙或蟾蜍。u 2.2.药品 林格液。u 3.3.器材 蛙板、蛙类手术器械1 1套、滤纸、棉 u 球、手术线、烧杯、BL-420E+BL-420E+生物u 信号记录系统、刺激电极、屏蔽盒【实验材料】【实验步骤】1.制备坐骨神经-腓神经标本坐骨神经-腓神经标本制作
20、过程与坐骨神经腓肠肌标本的制作过程非常相仿。（7）制作坐骨神经干标本取出做出腓肠肌标本的一侧下肢，用蛙钉固定于蛙板上，固定时要注意，坐骨神经和腓肠肌朝上。先用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经，神经干应尽可能分离的长一些。要求上自脊髓附近的主干，下沿腓总神经或胫神经一直分离至踝关节附近止。坐骨神经在膝关节后分为胫神经和腓神经两支，如要制备腓神经，则在分叉的下端将胫神经剪断，膝关节附近的腓神经表面有肌肉和筋膜覆盖，仔细分离并沿腓肠肌沟一直下行分离至跟踺，然后将棉线用任氏液浸泡后，在脊髓侧坐骨神经起始处和跟腱处将神经结扎，在结扎的外侧将神经干剪断，制成坐骨神经-腓神经标本。另外，也可保留胫神经而将腓神经
21、剪断，制成坐骨神经-胫神经标本。（8）清理标本将制备好的神经干标本浸于任氏液中数分钟，待其兴奋性稳定后开始实验2.连接实验装置（1）.将神经标本置于神经屏蔽盒的电极上将神经的近中枢端置于刺激电极上，外周端置于记录电极上，神经干应与每个电极接触良好，不可扭曲，检查好后盖上盒盖。（2）.将刺激电极连接刺激输出，记录电极连接到1通道和2通道，将带有三个夹子的黑色的夹子的一端夹于盒外的地线柱上。另外两端分别夹到盒外的引导电极上，另一端连接到通道一。注意避免接触不良或连接错误，注意地线的连接。进入生物信号采集处理系统。神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信号处理系统神经干标本盒两对引导电极分别接微机生
22、物信号处理系统1、2通道通道神经干标本盒神经干标本盒。2.连接实验装置连接实验装置PeripheralendCentralend3.实验项目1.观察神经干动作电位与神经冲动的双向传导1 1）打开菜单栏中“实验项目”“肌肉神经实验”“神经干动作电位的引导”2 2）设置参数）设置参数 采采样样频频率率：40Hz 40Hz 灵灵敏敏度度：2mv 2mv 幅幅度度范范围围：0-5V0-5V；时时间间常常数数：0.001s0.001s 幅幅度度：0.3V0.3V（可根据刺激需要调节）（可根据刺激需要调节）; ;刺刺激激器器：单单刺刺激激（根根据据实实验验需需要要调调节节），延延时时：5ms5ms（可可根
23、根据据显显示示需需要要调调节节，波波宽宽：0.0.2 2msms，强度：强度：1v1v3 3）采样）采样观察刺激强度对动作电位幅度的影响从最小的刺激强度开始，逐渐加大刺激强度，直至出现双相动作电位，观察并记录此时的刺激强度，即为阈强度；在阈强度的基础上再次加大刺激强度，直至双相动作电位的峰值不再增加，记录此时的刺激强度，即为最适刺激强度。如果在第二对记录电极之间用镊子夹伤神经干，可见双相动作电位的第二相消失。成为单相动作电位。2.神经干动作电位传导速度的测定1）.选择菜单栏中的“实验项目”“肌肉神经系统实验”“神经干兴奋传导速度测定”2）.设置参数 刺刺激激模模式式：单单刺刺激激 幅幅度度范范
24、围围：0-5V0-5V； 波波宽宽：0.0.2 2msms， 幅幅度度大大小小：0.3V0.3V（可可根根据据前前两两个个实实验验选选择择大大于于等等于于最最适适刺刺激激的的强强度度）; ; 延延时时：5ms5ms（可可根根据据显显示示需需要要调调节节）起起始始间间隔隔：1.0ms1.0ms；间间隔隔增增量量：1.0ms1.0ms 终终止止间间隔隔：30ms30ms3 3）. .采样采样按按刺刺激激启启动动键键，则则在在1 1、2 2通通道道上上分分别别记记录录一一个个完完整整的的动动作作电电位位波波形形，且且显显示示出出其其传传导导速速度度的的数数据据。退退出出记记录录状状态态进进入入分分析
25、析状状态态，用用鼠鼠标标测测定定两两个个动动作作电电位位顶顶峰峰的的时时间间差差tt，即即神神经经冲冲动动由由引引导导电电极极1 1传传至至3 3所所需需要要的的时时间间。已已知知屏屏蔽蔽盒盒内内各各电电极极间间距距离离均均为为1CM1CM，所所以以可可带带入入公公式式V=V=2 2/ /t t 计计算算出出神神经经干干的兴奋传导速度。的兴奋传导速度。3.观察神经干动作电位兴奋性的变化1）.从主菜单“实验”的下拉菜单中选择“神经干动作电位不应期的测定”项目实验。2).设置参数刺激：双刺激延时：2.0毫秒，波宽：0.2毫秒，强度：1V，波间隔：20毫秒，采样频率：40kHz时间常数：0.001秒
26、3）.采样在对话窗口内输入两对引导电极的距离，确定后，按刺激启动键，刺激强度为最大刺激强度值，逐渐缩短两个刺激之间的间隔，可观察到第二个动作电位向第一个动作电位靠近，其幅值也随之变小，直至消失。此时，即使增加第二个刺激强度，也不能引起第二次兴奋，这时两个刺激之间的时间间隔即为绝对不应期。或在显示方式菜单条下找出比较显示方式，则可在显示器上显示出两道的图形。该实验模块直接将动作电位的潜伏期及刺激电极与记录电极之间的距离带入公式V=（S2-S1）/tt计算出神经干的兴奋传导速度。1.1.打印动作电位波形，在相应波形下标注与刺激和打印动作电位波形，在相应波形下标注与刺激和最大刺激数值。最大刺激数值。
27、2.2.计算神经干动作电位传导速度：计算神经干动作电位传导速度：v =s/tv =s/t要打印测量窗口要打印测量窗口的动作电位波形，在波形下标注刺激时间和各动作电位峰的动作电位波形，在波形下标注刺激时间和各动作电位峰值出现的时间，计算出神经干动作电位传导速度。值出现的时间，计算出神经干动作电位传导速度。实验结果实验结果3 3. .神经干动作电位不应期测定：要求打印出所观察到的动神经干动作电位不应期测定：要求打印出所观察到的动作电位作电位2 2出现变化时的动作电位波形并标明刺激时间，写出出现变化时的动作电位波形并标明刺激时间，写出该神经干动作电位的绝对不应期。该神经干动作电位的绝对不应期。模拟结
28、果模拟结果1.双相动作电位（双相动作电位（Biphasic Action Potential）双相动作电位曲线双相动作电位曲线2.单相动作电位（单相动作电位（Monophasic Action Potential）：）：阻断或损伤引导电极阻断或损伤引导电极1和和2之间的神经干组织。之间的神经干组织。模拟结果模拟结果单相动作电位单相动作电位3.动作电位幅值与刺激强度之间的关系。动作电位幅值与刺激强度之间的关系。模拟结果模拟结果4. 传导速度测定传导速度测定模拟结果模拟结果传导速度测定=SACt5. 不应期测定不应期测定模拟结果模拟结果标本制备时尽量避免使用手或金属器械接触神经；神经干标本分离的越长越好，最好达到10CM以上；制备时要注意保持标本的湿润，以保持标本的兴奋性；神经干两端要用细线扎住，然后浸于任氏液中备用。取神经干时须用镊子夹持两端扎线，切不可直接夹持或用手触摸神经干。标本在屏蔽盒内必须与各个电极良好接触，不能折叠不能接触盒壁使用电刺激时，刺激强度不宜太大，否则可能导致神经的损伤；注意事项注意事项
