หลักการทางวิทยาศาสตร์ของการบำบัดด้วย TENS เพื่อบรรเทาอาการปวดและการปล่อยเอ็นโดร์ฟิน

ร้านขายยาธรรมชาติของสมองและวิธีที่เราเข้าถึงมัน

ระบบประสาทของมนุษย์มีความสามารถโดยธรรมชาติในการสร้างสารบรรเทาอาการปวดของตนเอง ซึ่งความสามารถนี้มีมาตั้งแต่ก่อนที่จะมีการพัฒนายาสมัยใหม่เสียอีก ภายในสมองส่วนลึก ต่อมใต้สมอง (pituitary gland) และสมองส่วนไฮโปธาลามัส (hypothalamus) ผลิตสายกรดอะมิโนที่เรียกว่าโอปิออยด์จากภายในร่างกาย (endogenous opioids) โมเลกุลเหล่านี้ ได้แก่ เอนเคฟาลิน (enkephalins) เบต้า-เอนดอร์ฟิน (beta-endorphins) และไดโนร์ฟิน (dynorphins) มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับมอร์ฟีนที่สกัดจากต้นฝิ่น แต่ผลิตขึ้นภายในร่างกายอย่างสมบูรณ์ หน้าที่ของพวกมันเรียบง่ายและทรงประสิทธิภาพมาก คือ การจับกับตัวรับโอปิออยด์ (opioid receptors) ที่กระจายอยู่ตามเส้นทางการส่งสัญญาณความเจ็บปวดแบบลงสู่ส่วนล่าง (descending pain pathways) เพื่อลดการรับรู้ความเจ็บปวดตั้งแต่ต้นทาง คำถามที่ขับเคลื่อนงานวิจัยด้านความเจ็บปวดมานานหลายทศวรรษ จึงไม่ใช่ว่าระบบนี้มีอยู่จริงหรือไม่ แต่คือ จะกระตุ้นระบบนี้ให้ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ ปลอดภัย และไม่มีความเสี่ยงต่อการพึ่งพาเหมือนกับยาโอปิออยด์ที่ได้จากภายนอก (exogenous pharmaceutical opioids) ได้อย่างไร วิธีกระตุ้นประสาทด้วยไฟฟ้าผ่านผิวหนัง (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปในชื่อย่อว่า TENS เป็นหนึ่งในคำตอบที่ใช้งานได้จริงที่สุดสำหรับคำถามนี้ โดยอุปกรณ์ TENS ส่งสัญญาณไฟฟ้าที่ปรับค่าอย่างแม่นยำผ่านผิวหนังไปยังเส้นประสาทส่วนปลาย ทำหน้าที่สื่อสารกับระบบประสาทด้วยภาษาของมันเอง เพื่อกระตุ้นให้ปล่อยสารเคมีบรรเทาอาการปวดที่เก็บไว้ภายในร่างกายออกมา แนวคิดนี้ไม่ใช่เรื่องลึกลับหรือเทรนด์ที่อาศัยผลหลอก (placebo) แต่เป็นการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีโดยตรงกับเส้นทางชีวภาพหนึ่งเดียว ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ทำแผนที่ ศึกษา และบันทึกไว้ในวรรณกรรมวิชาการด้านสรีรวิทยาประสาท (neurophysiology) ที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ (peer-reviewed) มาหลายทศวรรษแล้ว

ทฤษฎีการควบคุมประตูและการบล็อกเส้นประสาทแบบทันที

เพื่อเข้าใจว่าการกระตุ้นด้วยคลื่นไฟฟ้าแบบ TENS ช่วยให้ร่างกายช่วยเหลือตนเองได้อย่างไร เราจำเป็นต้องพิจารณาสองกลไกที่แตกต่างกัน ซึ่งทำงานในช่วงเวลาที่ไม่เหมือนกัน กลไกแรกและเร็วที่สุดคือทฤษฎีการควบคุมประตู (Gate Control Theory) ซึ่งเสนอโดยโรนัลด์ เมลแซก และแพทริค วอลล์ ในทศวรรษ 1960 ทฤษฎีนี้ยังคงเป็นแบบจำลองพื้นฐานในสาขาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความเจ็บปวด จินตนาการว่าบริเวณฮอร์นดอร์ซัลของไขสันหลังเปรียบเสมือนจุดตรวจที่แออัด ซึ่งข้อมูลความรู้สึกจากส่วนต่าง ๆ ของร่างกายต้องผ่านก่อนจะส่งต่อไปยังสมอง เส้นประสาทที่ส่งสัญญาณความเจ็บปวดเรื้อรังแบบทื่น ๆ และแสบ ๆ เป็นเส้นใยชนิด C ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและนำสัญญาณช้า ส่วนเส้นประสาทที่ส่งความรู้สึกของการสัมผัสเบา การกด และการสั่นสะเทือนนั้นเป็นเส้นใยชนิด A-beta ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่และนำสัญญาณได้รวดเร็ว เมื่ออุปกรณ์ TENS ส่งกระแสไฟฟ้าความถี่สูงแต่แรงต่ำ จะกระตุ้นเฉพาะเส้นใย A-beta ที่นำสัญญาณได้เร็วเหล่านี้ สัญญาณที่ไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวดแต่มาอย่างต่อเนื่องและรวดเร็วจะเดินทางถึง “ประตู” ที่ไขสันหลังก่อน จากนั้นจึงปิดกั้นการส่งผ่านสัญญาณความเจ็บปวดที่เคลื่อนที่ช้ากว่าไม่ให้ไปถึงสมองส่วนที่รับรู้ได้ สิ่งที่ผู้ใช้รับรู้คือความรู้สึกสั่นเบา ๆ ที่น่าสบาย ซึ่งแทนที่ความรู้สึกเจ็บปวดแทน นี่คือกลไกที่ทำให้ผู้ใช้หลายคนรู้สึกบรรเทาอาการได้ทันทีภายในไม่กี่วินาทีหลังเริ่มใช้งาน ผลลัพธ์เกิดขึ้นเร็ว ทำได้ง่ายค่อนข้างมาก และแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าความรู้สึกเจ็บปวดไม่ใช่สิ่งที่คงที่หรือเปลี่ยนแปลงไม่ได้ แต่เป็นกระบวนการแบบพลวัตที่สามารถปรับเปลี่ยนได้

การกระตุ้นการหลั่งเอนดอร์ฟินด้วยความถี่เฉพาะ

เบื้องหลังประตูไขสันหลังที่เปิดอย่างรวดเร็ว ยังมีปฏิกิริยาทางชีวเคมีอีกแบบหนึ่งที่ช้ากว่าแต่ลึกซึ้งยิ่งกว่า รอคอยการกระตุ้นอยู่ กลไกที่สองนี้จำเป็นต้องใช้กลยุทธ์ไฟฟ้าแบบต่างออกไป เมื่ออุปกรณ์ TENS ถูกตั้งค่าให้ทำงานที่ความถี่ต่ำ โดยทั่วไปต่ำกว่าสิบเฮิร์ตซ์ และปรับความเข้มข้นให้สูงพอที่จะทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างสม่ำเสมอและแข็งแรง แต่ยังคงอยู่ในขอบเขตที่ผู้ใช้รู้สึกสบาย ร่างกายจะตีความสัญญาณนี้ว่าเป็นสัญญาณเรียกร้อง ขณะที่เส้นประสาทรอบนอกได้รับการกระตุ้นอย่างต่อเนื่องด้วยความถี่ต่ำ โดยเฉพาะเส้นใยประสาทส่วนควบคุมการเคลื่อนไหวซึ่งทำให้กล้ามเนื้อกระตุก ส่งสัญญาณจำนวนมากขึ้นไปยังก้านสมองอย่างต่อเนื่อง สมองจึงตอบสนองโดยกระตุ้นให้ต่อมใต้สมองปล่อยเบต้า-เอนโดร์ฟินและเมต-เอนเคฟาลินเข้าสู่กระแสเลือดและสารน้ำไขสันหลัง โมเลกุลโอปิออยด์ตามธรรมชาติเหล่านี้ไหลเวียนไปทั่วร่างกาย และจับกับตัวรับโอปิออยด์ชนิดมิว (mu) และเดลตา (delta) ที่ตั้งอยู่ตามเส้นทางยับยั้งความเจ็บปวดแบบลงจากสมอง ผลที่ได้ไม่เกิดขึ้นทันที แต่ต้องใช้เวลาสะสม โดยปกติแล้วต้องใช้ระยะเวลากระตุ้นนานยี่สิบถึงสามสิบนาที อย่างไรก็ตาม ผลบรรเทาอาการปวดที่ได้จะคงอยู่นานหลายชั่วโมง แม้หลังจากปิดอุปกรณ์และถอดแผ่นขั้วไฟฟ้าแล้วก็ตาม ผลตกค้างที่ยืดเยื้อนี้คือคุณสมบัติหนึ่งที่มีคุณค่าทางคลินิกสูงที่สุดของการบำบัดด้วย TENS หมายความว่า การกำหนดเวลาการใช้งานอย่างเหมาะสม เช่น ช่วงเย็นตอนต้น ซึ่งมักเป็นช่วงที่อาการปวดเรื้อรังรุนแรงขึ้น อาจสร้างช่วงเวลาแห่งความสบายที่ยืดยาวไปตลอดทั้งคืนและต่อเนื่องไปจนถึงเช้าวันรุ่งขึ้น นี่คือร้านขายยาภายในตัวเราเอง ที่เติมสินค้าและจ่ายยาออกมาผ่านการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างแม่นยำ

เหตุใดลักษณะของคลื่นและพัลส์จึงมีความสำคัญทางเทคนิค

การกระตุ้นเส้นใยประสาทชนิดเร็ว A-beta หรือเส้นทางที่ลึกกว่าซึ่งปล่อยเอ็นดอร์ฟินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบไฟฟ้าของอุปกรณ์นั้นๆ โดยเฉพาะ เส้นใยประสาทไม่ตอบสนองต่อสัญญาณไฟฟ้าทั้งหมดเท่าเทียมกัน เยื่อหุ้มเซลล์ประสาทมีสมบัติหนึ่งเรียกว่า ‘การปรับตัว’ (accommodation) หมายความว่า มันสามารถปรับตัวเข้ากับกระแสไฟฟ้าที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ และไม่เกิดการส่งสัญญาณประสาท (firing) ดังนั้น อุปกรณ์ TENS ที่ใช้ในการรักษาอย่างมีประสิทธิภาพในเชิงคลินิกจึงจำเป็นต้องสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่มีขอบด้านหน้าชันมากพอ (steep leading edge) เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพียงพอที่จะทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ประสาทสูญเสียศักย์ไฟฟ้า (depolarize) ก่อนที่ปรากฏการณ์การปรับตัวจะเกิดขึ้น สัญญาณไฟฟ้ามาตรฐานที่ใช้ในการบำบัดคือสัญญาณแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสองเฟส (rectangular, biphasic pulse) ซึ่งออกแบบให้มีสมดุลทางประจุ กล่าวคือ ประจุสุทธิที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อตลอดช่วงเวลาหนึ่งๆ จะเท่ากับศูนย์ การรักษาสมดุลของประจุนี้ไม่ใช่รายละเอียดเล็กน้อยแต่อย่างใด หากสัญญาณไม่มีสมดุล จะเกิดส่วนประกอบของกระแสตรง (direct current component) สุทธิ ซึ่งอาจทำให้เกิดการสะสมของไอออนใต้แผ่นขั้วไฟฟ้า ส่งผลให้ผิวหนังระคายเคือง แดง และรู้สึกไม่สบายจนผู้ใช้ต้องหยุดการรักษา ระยะเวลาของแต่ละพัลส์ (pulse duration) ซึ่งวัดเป็นไมโครวินาที เป็นตัวแปรสำคัญอีกตัวหนึ่ง พัลส์ที่สั้น (ประมาณห้าสิบถึงหนึ่งร้อยไมโครวินาที) มีประสิทธิภาพในการกระตุ้นเส้นใยประสาทรับความรู้สึกขนาดใหญ่ ซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อกลไกการควบคุมประตู (gate control effect) ในขณะที่พัลส์ที่ยาวกว่า (ตั้งแต่สองร้อยไมโครวินาทีขึ้นไป) จำเป็นสำหรับการเจาะลึกลงไปและกระตุ้นเส้นใยประสาทขนาดเล็กทั้งเส้นใยควบคุมการเคลื่อนไหว (motor fibers) และเส้นใยรับความเจ็บปวด (pain fibers) ซึ่งเกี่ยวข้องกับกลไกการปล่อยเอ็นดอร์ฟิน อุปกรณ์ TENS ที่มีความกว้างของพัลส์ (pulse width) คงที่เพียงแบบเดียวจึงมีขีดจำกัดในการทำงานเพียงกลไกเดียวเท่านั้น อุปกรณ์ที่ออกแบบมาอย่างมืออาชีพจะมีการปรับความกว้างของพัลส์ได้ และมีการตั้งค่าความถี่หลายระดับ ทำให้ผู้ใช้สามารถเลือกปรับเป้าหมายไปยังเส้นทางการรับรู้ความเจ็บปวดที่แตกต่างกันได้ ตามลักษณะของอาการปวดและช่วงเวลาของวัน

การแปลงวิทยาศาสตร์ห้องปฏิบัติการให้กลายเป็นการบำบัดที่บ้านอย่างมีประสิทธิภาพ

สภาพแวดล้อมที่ควบคุมอย่างเข้มงวดในห้องปฏิบัติการประสาทสรีรวิทยา ซึ่งมีเครื่องกระตุ้นที่ปรับค่าได้แม่นยำและผู้เชี่ยวชาญด้านสุขภาพจัดตำแหน่งอิเล็กโทรดโดยอาศัยจุดสังเกตทางกายวิภาค อาจรู้สึกห่างไกลจากความเป็นจริงของผู้ที่จัดการกับอาการปวดภายในบ้านอย่างสิ้นเชิง แต่การแปลงเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าแบบ TENS จากอุปกรณ์ทางคลินิกสู่อุปกรณ์ส่วนบุคคลนี่แหละคือสิ่งที่ทำให้วิทยาศาสตร์ด้านนี้เข้าถึงได้จริง หัวใจสำคัญของการใช้งานที่บ้านอย่างมีประสิทธิภาพ คือการเข้าใจวิธีจำลองโพรโทคอลการกระตุ้นสองแบบนี้ สำหรับการบรรเทาอาการทันทีในช่วงที่ปวดเฉียบพลัน ผู้ใช้ควรตั้งค่าอุปกรณ์ให้อยู่ในโหมดความถี่สูง โดยปกติคือโหมดต่อเนื่องหรือโหมดปกติ แล้วปรับระดับความเข้มจนรู้สึกเหมือนมีการสั่นเบาๆ ที่แข็งแรงแต่สบายบริเวณที่เจ็บ โดยไม่ทำให้กล้ามเนื้อหดตัว นี่คือการใช้งานตามหลักการควบคุมประตู (gate control) ส่วนสำหรับการบรรเทาอาการที่คงอยู่ได้นานขึ้น โดยเฉพาะอาการปวดทื่นลึกที่พบบ่อยในภาวะเรื้อรัง ผู้ใช้ควรเปลี่ยนไปใช้โหมดพัลส์ความถี่ต่ำหรือโหมดปรับเปลี่ยน และเพิ่มระดับความเข้มจนกล้ามเนื้อด้านล่างอิเล็กโทรดเริ่มหดตัวเป็นจังหวะอย่างสม่ำเสมอ นี่คือการใช้งานตามหลักการกระตุ้นการหลั่งเอ็นโดร์ฟิน ความแตกต่างของความรู้สึกระหว่างสองโหมดนี้ — คือความรู้สึกสั่นเบาๆ บนผิวหนัง กับความรู้สึกสั่นแรงลึกๆ แบบจังหวะ — เป็นสิ่งที่ผู้ใช้เรียนรู้แยกแยะได้ผ่านการฝึกฝนอย่างต่อเนื่อง การจดบันทึกอย่างง่ายๆ ว่าใช้โหมดใด นานเท่าใด และได้รับผลบรรเทาแค่ไหน จะช่วยสร้างโพรโทคอลส่วนบุคคลขึ้นมาได้ตามระยะเวลา วิทยาศาสตร์ของ TENS ให้หลักการพื้นฐานไว้ แต่ศิลปะของ TENS อยู่ที่ความเต็มใจของผู้ป่วยในการทดลองอย่างเป็นระบบ และเรียนรู้ภาษาเฉพาะของระบบประสาทตนเอง

ความสมบูรณ์ของวิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังความสม่ำเสมอในการรักษา

สะพานเชื่อมระหว่างกลไกทางประสาทสรีรวิทยาที่เข้าใจดีแล้ว กับผลลัพธ์การรักษาที่สม่ำเสมอ คือ คุณภาพการผลิตของอุปกรณ์ที่ส่งสัญญาณไฟฟ้า ยูนิต TENS ที่โฆษณาคลื่นสัญญาณแบบสองเฟสที่สมดุล แต่ไม่สามารถรักษาความสมดุลนั้นไว้ได้ตลอดช่วงความเข้มข้นทั้งหมด จะก่อให้เกิดอาการระคายเคืองผิวหนังในระยะยาว ซึ่งเป็นสิ่งที่หลักฐานเชิงวิทยาศาสตร์ตั้งใจจะหลีกเลี่ยง ขั้วต่อสายนำสัญญาณที่หลวมหลังจากเสียบและถอดออกซ้ำๆ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าพุ่งขึ้นและลดลงอย่างไม่สม่ำเสมอ จนรบกวนการกระตุ้นเส้นประสาทอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทั้งกลไกการควบคุมประตู (gate control) และกลไกเอนโดร์ฟินต่างพึ่งพาการกระตุ้นแบบนี้ทั้งสิ้น ความแม่นยำของมาตรวัดความเข้มข้น ความน่าเชื่อถือของวงจรจับเวลา และความสมบูรณ์ของสูตรเจลสำหรับขั้วไฟฟ้า ไม่ใช่เพียงคุณสมบัติทางการค้าเท่านั้น แต่คือการปรากฏตัวทางกายภาพของวิทยาศาสตร์การรักษา Sunmas ดำเนินการผลิตอุปกรณ์ TENS ด้วยความรับผิดชอบเชิงวิศวกรรมเช่นนี้ โดยออกแบบยูนิตให้รับประกันว่ารูปคลื่นที่ส่งออกจะคงความสมดุลและความแม่นยำตลอดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ และตลอดช่วงการปรับความเข้มข้นทั้งหมด เมื่อนักกายภาพบำบัดแนะนำการใช้ TENS แก่ผู้ป่วย หรือเมื่อผู้บริโภคเลือกอุปกรณ์มาใช้เอง การคาดหมายโดยนัยคือ เครื่องนั้นจะทำงานตามที่หลักฐานเชิงวิทยาศาสตร์กำหนดไว้ ผู้ผลิตที่ลงทุนอย่างเข้มงวดทั้งในด้านการออกแบบวงจร แหล่งจัดหาชิ้นส่วนที่สม่ำเสมอ และการตรวจสอบขั้นสุดท้ายอย่างละเอียด จะรับประกันได้ว่าสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังเส้นประสาทของผู้ป่วยนั้นจะสื่อถึงรูปคลื่นเดียวกันอย่างซื่อสัตย์กับที่งานวิจัยหลายทศวรรษยืนยันไว้ ความมุ่งมั่นต่อความแม่นยำเชิงเทคนิคนี้เองที่ทำให้ศักยภาพทางประสาทสรีรวิทยาในการกระตุ้นการหลั่งเอนโดร์ฟิน ย้ายจากบทความวิชาการที่ผ่านการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญ ไปสู่ประสบการณ์จริงของการบรรเทาอาการปวดภายในบ้าน