优化光神经调节技术以评估绿光发光二极管在疼痛管理中的作用

我们的研究聚焦于通过使用绿色发光二极管（green light emitting diode）进行光神经调节，以实现非药物性疼痛管理，我们将这种方法称为GLED。我们的目标是确定GLED如何调节疼痛通路，同时明确在临床前和临床研究中最佳的照射参数。光神经调节领域仍处于起步阶段，我们才刚刚开始探索其潜力。这一方法正在开启众多新的研究方向，特别是在理解其对突触可塑性和神经炎症的影响方面。

挑战包括在不同疼痛模型以及动物与人类之间优化光照强度和照射持续时间，以及确保各研究间疼痛评估的一致性。此外，将临床前研究转化为人类应用仍需进一步加快。我们已证实，使用特定波长为525纳米的GLED疗法可有效调节疼痛通路。这种非侵入性、非药物治疗方法在缓解急性与慢性疼痛方面已显示出显著成效，适用于偏头痛、纤维肌痛和术后疼痛等病症。

本方案通过标准化光照强度、持续时间和实验装置等参数，解决了不同研究中GLED暴露方法不一致的问题。该方案可确保在临床前和临床研究中均具有可重复性和一致性。

[旁白] 首先，获取用于该实验的可见光谱LED柔性灯带。使用照度计测量并优化光照强度，并根据需要使用黑色胶带覆盖部分LED，以达到所需的光照强度。然后将LED灯带固定在暗室中金属丝架的上边缘，确保每层架子都有独立的光照光源。将定时器连接至LED灯带，使笼子每天接受8小时光照，时间为上午6:00至下午2:00。在部分LED被覆盖或暴露后，使用照度计进一步优化笼内光照强度。接下来，在测试前将大鼠置于同一房间内带有金属丝网的透明有机玻璃箱中，适应环境1小时，实验人员需在场。使用Dixon上下法结合Von Frey纤维丝测量大鼠左后足的足底缩足阈值。随后将大鼠放置于Hargreaves装置上的透明有机玻璃箱中1小时，并使用Hargreaves测试法测定基础热敏感性。为评估术前行为阈值，将红外激光定位在动物左后足底中心下方。启动热刺激，并记录动物因热刺激而缩足所需的时间。在获取基础感觉行为数据后，将动物饲养于静态笼中，接受光照处理，并持续自由获取食物和饮水，共4天，直至手术前。在第4天下午2:00结束光照后，按照Brennan模型对左后足实施切口手术，以诱导术后疼痛。在第5天，按照前述方法进行Von Frey和Hargreaves测试。准备光照暴露房间，确保其完全排除任何外部光源，以避免潜在干扰。将LED灯置于受试者座椅前方3至6英尺的距离处。使用照度计确保受试者就座区域的主要光照强度维持在90至100勒克斯（lux）之间。指导患者使用0至10分的量表对其疼痛程度进行评分。对于单次应用测量，在三个不同点位各施加Von Frey纤维丝3次，每次间隔5秒。为测量时间总和效应，以每秒1次的频率连续施加纤维丝共10次，随后询问受试者对最后一次刺激的疼痛评分。完成适应性测试后，让患者休息3分钟。然后在优势侧斜方肌的三个不同点位各施加纤维丝3次，每次间隔5秒。在优势侧斜方肌完成10次刺激后，测量时间总和效应并记录受试者的反应。为进行条件性疼痛调节（CPM）评估，准备一个12摄氏度的冷水浴。打开MEDOC软件进行CPM评估。在主界面选择Algomed选项，并选择测痛仪设备以启动其功能。选择正确的患者信息后，选择相应的测试程序。确定设备应用部位。在适应性阶段，从身体图示中选择非优势侧斜方肌。告知患者该设备用于测量施加的压力，并将用于非优势侧斜方肌的压力刺激。指导患者一旦开始感到疼痛即立即说出“停止”。点击系统上的“开始”按钮启动测试，系统将在施加压力前等待5秒，随后将测痛仪置于斜方肌上，以每秒30千帕（kPa）的速度逐渐增加压力。在记录表上记录患者的反应。使用温度计检查冰水浴的水温，确保在启动10秒计时前水温约为12摄氏度。指导受试者将其优势手浸入水中至手腕处，确保手部放松且手指自然分开。在10秒结束时，当操作者提示“现在”时，要求受试者使用0至10分量表对其疼痛程度进行评分。在3分钟休息后，请求允许对优势侧斜方肌进行条件性疼痛调节（CPM）评估。在软件中点击“开始”，并指导患者在开始感到疼痛时立即说出“停止”。随后将测痛仪施加于斜方肌，以每秒30千帕的速度增加压力，并记录患者的反应。5分钟后，指导患者将非优势手浸入冰水浴中至手腕处。同时将测痛仪施加于斜方肌，以每秒30千帕的速度增加压力，并记录反应。在确定基础值后，让患者接受指定的LED光照1.5小时。在光照治疗结束后，重复所有基础状态下的测量。在7天内，增强强度的绿色LED显著延长了大鼠的缩足潜伏期，其中在200 lux时观察到最强的抗伤害感受效应。在100 lux的绿色LED照射下，可有效逆转由足部手术诱导的大鼠疼痛模型中的机械性痛觉过敏，并在两天内显著提高缩足阈值。每日绿色LED照射显著逆转了大鼠术后热痛觉过敏，表现为切口术后缩足潜伏期延长。机械敏感性通过时间总和效应增强，并通过条件性疼痛调节减弱。