115年:心兒物治(2)

關於功能性電刺激,為避免電刺激之電化學反應對病患產生灼傷,下列何者較為適當?

A波寬長的單相波
B波寬短的單相波
C平衡雙相波
D不對稱不平衡雙相波

詳細解析

本題觀念

功能性電刺激(functional electrical stimulation, FES)會在電極—皮膚介面移動電荷。若刺激週期留下單向淨電荷,電極極化與局部 pH 改變可能累積,增加灼傷風險。安全波形不只看脈波長短,要讓正負兩相電荷互相抵銷,使週期淨電荷接近零。

選項分析

  • **A:不適當。**長波寬單相波在相同電流下,每一脈波帶入的單向電荷較多,又缺乏反向相位回復電荷。重複刺激時較容易形成淨直流成分、電極極化與局部化學變化,並非降低灼傷風險的合適選擇。
  • **B:不適當。**縮短單相波可減少單次脈波的電荷量,卻沒有改變電流始終朝同一極性移動的本質。多次脈波後仍可能累積淨電荷,因此安全性仍不如可回復電荷的平衡雙相波。
  • **C:最適當。**平衡雙相波的第二相提供與第一相方向相反、總量相等的電荷。兩相相加後,每個週期的淨電荷接近零,可降低殘餘極化、電極腐蝕及不可逆電化學反應產物累積,是四個選項中最符合防止化學灼傷原則者。
  • **D:不適當。**雙相波不等於一定平衡。不對稱波形仍可藉調整振幅與時間達到電荷平衡,但本選項明示「不平衡」,代表兩相電荷量不相等,仍會留下淨電荷與殘餘極化。

答案解析

答案為 C:平衡雙相波。每一相電荷量可用「電流振幅 × 脈波時間」理解;兩相即使形狀不同,只要正負電荷總量相等,仍可達到電荷平衡。平衡雙相波可讓第二相回復第一相帶入的電荷,減少淨直流偏移與電極—組織介面的化學累積。相較之下,A、B 都是單相波,只有電荷多寡差別,沒有反向相位中和;D 雖是雙相,卻因不平衡而留下殘餘電荷。需注意,電荷平衡可降低風險,但不是所有條件下的安全保證;臨床仍須控制每相電荷、電流密度、電極接觸與皮膚狀況。

核心知識點

  1. 單相波只有單一極性,重複刺激易累積淨電荷;波寬較短只能減少單次電荷,不能完成中和。
  2. 雙相波有正、負兩相;判斷安全性要看兩相的電荷量是否相等,不能只看外形是否對稱。
  3. 平衡雙相波的每週期淨電荷接近零,可減少殘餘電壓、電極極化與不可逆電化學反應。
  4. 不對稱雙相波也可能平衡;只要振幅與時間的乘積在兩相相等即可。本題 D 的關鍵錯在「不平衡」。
  5. FES 安全還包括適當電流密度、完整電極貼合、皮膚檢查及病人感覺回饋。

參考資料

  1. Design and development of a low-cost biphasic charge-balanced functional electric stimulator and its clinical validation