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115年:物治技術(1)

關於高壓間歇式直流電（ high-voltage pulsed galvanic current ）應用於刺激肌肉收縮之敘述，下列何者正確？

A由於波長過短，通常不會產生肌肉收縮
B由於波形特殊，通常不會在肌肉細胞膜上產生動作電位
C由於波形特殊，僅能刺激肌肉產生單一個肌肉顫動（twitch）
D可藉由調整電刺激參數造成肌肉強直收縮

詳細解析

本題觀念：

本題考查的是 高壓間歇式直流電 (High-Voltage Pulsed Current, HVPC)，或舊稱為 High-Voltage Pulsed Galvanic Current (HVPGS) 的物理特性及其生理效應。

HVPC 的核心特性包括：

  1. 波形：雙峰單相波 (Twin-peak monophasic pulsed current)。
  2. 波寬 (Pulse Duration)：極短，通常固定在 5~100 微秒 (μs\mu s) 之間 (遠小於一般 NMES 或 TENS 的波寬)。
  3. 電壓：高電壓 (通常 >150 V)，用以克服短波寬帶來的皮膚阻抗，刺激深層神經。
  4. 頻率 (Frequency)：可調，通常範圍為 1~120 pps (pulses per second)。
  5. 生理效應：主要用於傷口癒合 (Wound healing)、水腫控制 (Edema control)、疼痛控制 (Pain modulation) 及肌肉再教育 (Muscle re-education)。

選項分析

  • A. 由於波長過短，通常不會產生肌肉收縮

    • 分析：這裡的「波長」應指「波寬 (Pulse Duration)」。HVPC 的波寬確實極短 (微秒級)，這導致它無法刺激 去神經肌肉 (denervated muscle)，因為去神經肌肉的時值 (chronaxie) 很長 (>10 ms)，短波寬無法累積足夠電荷使其去極化。
    • 錯誤原因：對於 神經支配正常的肌肉 (innervated muscle)，HVPC 只要強度足夠，完全可以刺激運動神經 (Motor nerve) 進而引發肌肉收縮。臨床上 HVPC 常用於肌肉幫浦作用 (Muscle pump) 來消除水腫或進行肌肉再教育，因此「通常不會產生肌肉收縮」的敘述是錯誤的。

  • B. 由於波形特殊，通常不會在肌肉細胞膜上產生動作電位

    • 分析：肌肉收縮的生理前提是肌肉細胞膜產生動作電位 (Action Potential)。
    • 錯誤原因：當 HVPC 刺激運動神經達到閾值時，神經衝動傳導至神經肌肉接合處 (NMJ)，釋放乙醯膽鹼，必然會導致肌肉細胞膜去極化並產生動作電位，從而引發收縮。如果產生了收縮，就一定有動作電位。

  • C. 由於波形特殊，僅能刺激肌肉產生單一個肌肉顫動（twitch）

    • 分析：肌肉產生顫動 (Twitch) 還是強直收縮 (Tetany) 主要取決於 頻率 (Frequency/Pulse Rate)，而非波形本身。
    • 錯誤原因：HVPC 的頻率是可調的。低頻 (如 1-10 pps) 會產生單次顫動；但若將頻率調高至 30-50 pps 以上，且強度足夠，肌肉就會產生平滑的強直收縮 (Tetanic contraction)。因此「僅能產生單一個顫動」是錯誤的。

  • D. 可藉由調整電刺激參數造成肌肉強直收縮

    • 分析：如上所述，強直收縮取決於頻率。
    • 正確原因：臨床使用 HVPC 進行肌肉痙攣緩解或肌肉再教育時，會將頻率設定在 35-50 pps 或更高，並調整強度至運動閾值以上，這會導致肌肉產生強直收縮 (Tetanic contraction)。這是 HVPC 的標準臨床應用之一。

答案解析

正確答案為 D。 HVPC 雖然波寬極短，主要優勢在於舒適度及組織癒合，但它依然具備刺激神經支配肌肉的能力。透過調整 脈衝頻率 (Frequency/Rate) 超過肌肉的融合頻率 (通常 >30-50 Hz)，即可引發強直收縮 (Tetanic contraction)。這在臨床上用於治療水腫 (肌肉幫浦) 或緩解肌肉痙攣時是非常常見的設定。

核心知識點

  1. HVPC 波形特性：雙峰單相波 (Twin-peak monophasic)，高電壓 (>150V)，極短波寬 (5-100 μs\mu s)。
  2. 刺激標的：
    • 感覺神經、運動神經、痛覺神經：皆可刺激 (依強度而定)。
    • 去神經肌肉：無法刺激 (因波寬太短，小於去神經肌肉的時值)。
  3. 肌肉收縮型態與頻率的關係：
    • 1-10 pps：肌肉顫動 (Twitch)，常用於慢性水腫 (肌肉幫浦) 或單純促進循環。
    • 35-50+ pps：強直收縮 (Tetany)，常用於肌肉再教育、痙攣緩解或透過擠壓效應消除水腫。
  4. 適應症：傷口癒合 (利用極性效應 Galvanotaxis)、水腫控制、疼痛控制、肌肉再教育。

參考資料

  1. Cameron, M. H. (2022). Physical Agents in Rehabilitation: An Evidence-Based Approach to Practice. Elsevier. (關於 HVPC 的波形參數與生理效應)
  2. Belanger, A. Y. (2010). Therapeutic Electrophysical Agents: Evidence Behind Practice. (確認 HVPC 可產生 Tetanic contraction 及其頻率設定)
  3. Electrotherapy on the Web (Tim Watson): High Voltage Pulsed Current (HVPC) mechanisms and clinical application.
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