作品集

無線微型電刺激裝置在豬肩袖損傷修復模式之功效評估

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摘要

肩旋轉肌腱損傷會影響肩部關節穩定性和功能，手術修補後可能會造成日後撕裂的可能性或癒合不佳等情形。本研究開發了無線微型電刺激裝置，其特色為柔軟、可曲折、高貼合度和低刺激性。以豬為肩旋轉肌腱損傷的模板，評估無線電刺激裝置是否能治療肩旋轉肌腱損傷。研究方法為同一隻動物進行不同肩部比較，對照組先把豬的左肩弄出肩旋轉肌腱損傷，再進行肌腱修補。試驗組先建立右肩損傷模板和修補，再植入無線微型電刺激裝置。術後的7天開始進行電刺激，每週五次，每次20分鐘，持續11週，預估肩旋轉肌腱癒合情形。

壹、研究動機

肩胛骨有四條不同的肌腱，包覆著肩胛骨，故稱為肩旋轉肌腱，主要是用來穩定肩關節，且驅動手臂做出旋轉的動作。一旦肩胛骨損傷時，可能出現疼痛、肌力下降等現象（Julianne Huegel et al., 2015）。雖然能透過手術進行受損肌腱連接肩胛骨，但再撕裂率很高（David Kovacevic et al., 2020）。

電刺激可利用局部微弱電波刺激神經，過去有作針對神經的臨床實驗（Vishnoukumaar Sivaji et al., 2019），顯示電刺激技術具有動物試驗的可能性。本研究旨在無線微型電刺激是否能促進肩旋轉肌腱的修補。

貳、研究目的

本研究開發了無線微型電刺激裝置，其特色為柔軟、可曲折、高貼合度和低刺激性。研究進行肩旋轉肌腱修補手術後，並植入無線微型電刺激裝置，評估是否能改善部位的癒合情形，作為日後治療肩旋轉肌腱的裝置。

參、研究方法

本研究以同一隻做左右肩的比較。左肩為對照組，先建立肩旋轉肌腱模板，再進行肌腱修補;右肩為試驗組，建立損傷和修補後，在修補部位植入無線微型電刺激裝置。

術後的7天開始進行電刺激，每週五次，每次20分鐘，持續11週，預估無線微型電刺激裝置。

肆、研究結果

本研究旨在評估肩旋轉肌腱損傷和修補模式，預估無線微型電刺激裝置植入在肩旋轉肌腱的癒合情形。若試驗組在肌腱上的癒合品質比對照組好，那麼無線微型電刺激裝置可應用於未來治療肩旋轉肌腱損傷。

伍、參考文獻

Rustem Islamov, et al. Epidural Stimulation Combined with Triple Gene Therapy for Spinal Cord Injury Treatment. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21(23), 8896.

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Yonghyun Gwon, et al. Tissue-engineered tendon nano-constructs for repair of chronic rotator cuff tears in large animal models. Bioeng Transl Med. 2022 Jul 22;8(1):e10376.

Kathleen A. Derwin, et al. Rotator cuff repair augmentation in a canine model with use of a woven poly-L-lactide device. J Bone Joint Surg Am. 2009 May;91(5):1159-71. E. Okay1, et al. Rotator Cuff Repair with Different Suture Materials Results in Different Protein Expressions with Similar Histological Findings. An Experimental Study in Rabbits. Nr 2020;10 (4):603-611

Loic M. Dejardin, et al. Tissue-engineered rotator cuff tendon using porcine small intestine submucosa. Histologic and mechanical evaluation in dogs. Am J Sports Med. 2001 Mar-Apr;29(2):175-84.

Yang Liu, et al. Evaluation of animal models and methods for assessing shoulder function after rotator cuff tear: A systematic review. J Orthop Translat. 2020 Mar 23:26:31-38.

延伸筆記

電流如何無限刺激

  • 透過神經傳遞電流刺激肌肉與腦部，可以阻斷痛覺
  • 因怕人體神經產生對電流的適應，所以利用不同大小的頻率進行刺激

除了電刺激還有什麼其他方法

  1. 止痛藥
  2. PRP血小板濃縮液：血小板(高濃度)會釋放多種生長因子，能加速軟骨細胞增殖並修復受損組織
  3. 生物補片：膠原蛋白組織，修補其他軟組織缺損

電刺激如何促進癒合

微電流刺激，指揮上皮細胞往傷口處並覆蓋表面，和指揮纖維母細胞到傷口周圍。

增加局部血流量（肌肉收縮和放鬆）與組織氧氣量：

因電刺激可以降低神經緊張度和刺激血管內皮細胞釋放少量一氧化碳，可使血管放鬆且增加血管擴張度，增加局部血流量。

豬跟人肩關節可以比較嗎

人類肩關節：

  1. 球窩關節，進行360度旋轉動作
  2. 人的旋轉肌維持關節頭的穩定性

豬的肩關節：

  1. 球窩關節，因沒有鎖骨支撐要靠肌肉和軀幹支撐，活動範圍小
  2. 豬的旋轉肌承受身體重量，造成肌肉厚重