喉返神经（Recurrent Laryngeal Nerve, RLN）是迷走神经的关键分支，控制喉部肌肉的运动功能，包括声带的开合及发声能力。RLN损伤可能由手术、创伤、肿瘤或特发性原因导致，表现为声带麻痹（Vocal Fold Paralysis, VFP），严重者可能出现吞咽困难、吸入性肺炎，甚至呼吸道阻塞。目前针对VFP的治疗方法（如声带内注射或喉部重建手术）存在局限性，包括疗效不稳定及长期效果不足。
本研究利用穿刺型多通道微电极阵列（Multichannel Microelectrode Array, MEA）在猫模型中探讨RLN选择性刺激的可能性，通过精确控制神经纤维群以实现喉部不同肌肉的独立收缩，为未来VFP的治疗提供新思路。
研究方法
- 实验设计
- 动物模型： 选用6只成年猫，其中4只为健康猫，用于急性实验；另外2只经过RLN损伤处理（分别为压砸损伤和完全切断再接合损伤）用于损伤模型验证。
- 实验器材： 穿刺型多通道MEA（包含4个电极通道），用于对RLN进行精准刺激。
- 手术操作
- RLN暴露及MEA植入： 在颈部进行手术暴露RLN，通过手术显微镜定位后，将MEA插入RLN神经干，确保每个电极通道进入神经组织。
- 肌肉电生理监测： 通过针式电极监测喉部3种目标肌肉（甲杓肌、后环杓肌、环甲肌）的电肌图（Electromyography, EMG）反应。
- 刺激设置： 以不同电流强度和频率（1-100 Hz）刺激每个MEA通道，记录不同肌肉的EMG响应及声带运动。
- RLN损伤模型
- 压砸损伤： 使用血管钳对RLN施压30秒，模拟轻度神经损伤。
- 切断再接合： 切断RLN后，将两端靠近但不缝合，模拟严重神经损伤。
- 再刺激： 在损伤4个月后，通过MEA刺激RLN，评估损伤对神经刺激反应的影响。
- 数据分析
- 比较不同电流和通道刺激下的EMG响应强度与肌肉选择性。
- 利用组织学方法观察RLN损伤后的神经再生情况。
研究结果
- 健康猫模型
- MEA刺激能够精准激活不同RLN纤维群，实现对喉部肌肉的选择性收缩。
- 不同电极通道显示特定肌肉的选择性响应，例如通道4更容易激活后环杓肌（负责声带外展）。
- 电流强度增加与EMG响应呈正相关，表明刺激强度可调控肌肉收缩幅度。
- 损伤猫模型
- 压砸损伤后： MEA刺激仍能激活目标肌肉，但EMG响应幅度较健康模型显著减弱。
- 切断再接合后： RLN纤维再生不完全，表现为EMG信号减弱且肌肉选择性降低，尤其是甲杓肌的收缩反应显著下降。
- 组织学显示RLN损伤后出现纤维化和轴突再生异常，解释了刺激效果减弱的原因。
- 声带运动
- 通过视频喉镜观察到刺激RLN可引发声带外展和内收动作，进一步验证了MEA的功能性。
讨论
- MEA的技术优势 穿刺型MEA通过多通道设计，能够在RLN内实现纤维群的选择性刺激，从而独立控制喉部肌肉。这种高选择性和精确调控能力是传统手术方法无法实现的。
- 损伤对功能的影响 RLN损伤后，尽管纤维再生存在缺陷，但MEA仍可诱发部分肌肉响应，表明其在神经损伤背景下的潜在应用价值。然而，选择性和响应强度显著降低，提示需进一步优化电极设计以适应损伤模型。
- 临床应用前景 本研究为VFP的治疗提供了新的技术基础。通过在RLN内植入MEA并结合可编程刺激装置，未来有望实现声带运动的精确恢复，特别是在双侧VFP的情况下。相比现有方法，这种技术或可减少长期并发症（如肌肉萎缩）并改善患者的声带功能和呼吸能力。
结论
本研究首次在猫模型中证明，穿刺型MEA可通过RLN选择性刺激实现喉部不同肌肉的独立收缩，且在损伤模型中仍显示一定效用。这一创新技术为VFP的治疗开辟了新的方向，尽管在进入临床应用前仍需进一步优化和验证。
参考文献：
Selective recurrent laryngeal nerve stimulation using a penetrating electrode array in the feline model