经皮神经电刺激是一种通过置于皮肤表面的电极施加特定参数的电流，激活外周神经纤维，从而对急、慢性疼痛的产生缓解作用的物理镇痛疗法。临床上常用的TENS包括“常规型TENS”和“针刺样TENS”两种类型，两者在参数设置上存在很大差异。以往的研究认为，常规型TENS的镇痛原理是闸门控制理论所支持的“以触镇痛”，即高频率、低强度的常规型TENS可以选择性地激活非伤害性传入神经（Aβ纤维），从而产生皮节内的局部镇痛效果；而针刺样TENS的镇痛原理则是弥漫性伤害抑制控制理论所支持的“以痛镇痛”，通过激活直径较小、传导痛觉和温觉的Aδ纤维和C纤维，通过中枢调控产生不局限于刺激位置的全局镇痛效果。但是目前针对这两种TENS的镇痛原理仍存在一定的争议，且多数直接结论均源自动物研究，以人为对象的研究多进行间接推论，无法针对争论所涉及的脊髓机制进行直接验证。针对这一现状，本研究借助行为实验和脑脊髓同步成像方法，在主观和客观两个维度探究经皮神经电刺激镇痛的效果及其脑脊机制。

研究一通过行为实验验证TENS的镇痛效果。通过判断被试TENS刺激前后主观评分变化（包括疼痛强度和疼痛不愉悦度两个指标）证明了常规TENS和针刺样TENS相比对照组都对接触性热痛具有镇痛效果，而且两者的镇痛范围不同。具体而言，常规型TENS只对同侧施加在同一皮节区域的热痛刺激存在显著镇痛作用，而对侧未接受TENS刺激区域无显著镇痛作用，双侧镇痛效果差异显著；针刺样TENS对于施加在同侧和对侧的热痛刺激均具有显著镇痛作用，而且双侧镇痛效果差异不显著；仅施加虚假TENS的控制组双侧均未产生镇痛作用。

研究二基于脑与脊髓同步功能成像技术探究TENS镇痛的脑脊机制。研究通过对平面回波成像序列增大视场，同时并行激发采集多层图像以及添加颈髓局部匀场框的方法实现了高质量的头颈联合功能磁共振成像，可以用于直接比较不同类型TENS镇痛前后接触性热痛对脑和颈髓激活区域和激活程度变化。研究结果证明常规型TENS和针刺样TENS均会引起疼痛矩阵中的部分脑区以及脊髓C5/6节段（对应热痛刺激皮节位置）出现激活变化，激活变化模式与行为评分变化模式一致。具体而言，常规型TENS组仅在TENS同侧处理手的大脑和脊髓C5/6节段引起与行为镇痛效果正相关的疼痛激活变化，针刺样TENS组在同侧处理手和对侧非处理手引起的脑与脊髓C5/6节段疼痛激活均存在显著变化，且激活变化量和行为镇痛效果存在显著相关性，均是由于TENS刺激所引起的。

本论文在行为、大脑和脊髓三个层面探究了常规型和针刺样TENS的镇痛效果和镇痛机制，结果证明常规型和针刺样TENS都具有镇痛效果，并且两者镇痛的范围不同，这种差异在大脑和脊髓层面得到了进一步的证实。这也支持了我们的前提假设，即常规型TENS的镇痛是脊髓主导的皮节范围的疼痛抑制，而针刺样TENS镇痛则是由于中枢调控引起的弥散性疼痛抑制，两者在机制和效果方面均有差异，因此在临床应用中应该结合疼痛位置和疼痛类型选择合适的TENS干预方法。