基于“中枢-外周-中枢”理论的经颅直流电刺激结合针刺干预脑卒中患者中枢及上肢功能的效果

时间：2024-07-28

王海云，王寅，周信杰，何爱群

广东省工伤康复医院作业治疗科，广东广州市 510440

0 引言

脑卒中后上肢功能障碍是导致脑卒中患者日常生活能力降低的重要因素，严重影响生活质量[1-2]。如何最大限度改善患者上肢功能障碍是目前临床面临的重点和难点问题。

近年来，基于脑可塑性的“中枢-外周-中枢”闭环康复理论得到学者和临床康复工作者的支持[3-4]。该理论认为在脑卒中康复过程中，针对受损大脑的中枢康复干预手段可促进脑区激活，提高神经可塑性；针对瘫痪肢体的外周干预手段可强化感觉与运动的控制模式对中枢的正性反馈与输入，进一步促进脑功能的重塑。两种干预方式相辅相成，可最大程度加速中枢重塑并恢复其对外周肢体控制，进而促进脑卒中患者运动功能康复[5]。

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)作为一种中枢干预手段，通过弱直流电诱导，调节运动皮质兴奋性，进而增强神经皮质重塑[6-7]。针刺作为一种中医传统疗法，可改善筋脉迟缓、拘急不利、屈伸不利等脑卒中后遗症，是一种临床常用的外周康复干预手段。

但是将两者结合用于脑卒中后上肢运动功能综合康复的临床研究较少，且现有研究对其康复效果的评估多由量表反映，不够系统、客观[8-9]。脑电、肌电等电生理技术可以客观反映脑卒中后中枢和肢体方面的改善情况，是研究脑卒中后脑可塑性和肢体恢复的有力工具[10]。本研究结合脑电和肌电两种电生理方法探究tDCS 结合针刺对于弛缓期脑卒中患者中枢及上肢功能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2018 年9 月至2021 年12 月，选择广东省工伤康复医院脑卒中康复科和颅脑损伤康复科的脑卒中后上肢功能障碍患者120例。

诊断标准：中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018[11]的单侧大脑半球缺血性脑卒中诊断标准，且经MRI或CT检查证实。

纳入标准：①年龄30～70 岁；②首次发病，单侧肢体功能障碍，且呈弛缓状态(Brunnstrom 分期I 期)；③病情平稳，病程2 周～3 个月；④未接受手术治疗；⑤无认知功能障碍(简易精神状态检查评分≥ 27分)。

排除标准：①多器官损伤；②精神疾患或不能合作；③有严重心、肝、脑、肾等严重并发症；④有血小板减少症或凝血障碍性疾病；⑤上肢肌张力升高者(Ashworth 评级2 级及以上)；⑥晕针不能接受针刺治疗。

采用随机数字表法分为对照组1 (n= 40)、对照组2 (n= 40)和试验组(n= 40)。各组性别、年龄、病程和损伤部位无显著性差异(P＞ 0.05)。见表1。

表1 各组基线资料比较

本研究经广东省工伤康复医院医学伦理委员会批准(No.AF/SC-07/2018.29)，并于国家医学研究信息备案系统备案(No.AF/SC-07/2018.29)。所有患者对试验过程均知情，患者或家属签署知情同意书。

1.2 方法

各组均给予常规康复训练。对照组1 进行针刺治疗，对照组2 进行tDCS 治疗，试验组先进行tDCS 治疗，治疗结束后立即进行针刺治疗。

1.2.1 常规康复训练

由康复物理治疗师和作业治疗师各1名分别进行，包括物理治疗和作业治疗。物理治疗采用Bobath、Rood 和本体感觉神经肌肉促进(proprioceptive neuromuscular facilitation, PNF)等技术对患者上肢进行各个关节的屈曲、伸展、内外旋等方向的主动或被动活动，根据自身情况进行一定的抗阻训练。作业治疗主要是对患者日常生活能力的训练，包括磨砂板、拧螺丝、系鞋带等上肢协调性及精细动作训练，以及个人卫生(洗脸、刷牙、梳头)、吃饭、穿脱衣服、如厕等训练。每天60 min，每周5 d，共4周。

1.2.2 针刺治疗

由同一名专业针灸医师操作。通过查阅文献结合临床经验[12]，针刺选择上肢手阳明大肠经腧穴肩髃、曲池、手三里、合谷，定位及操作参照《针灸学》[13]详细描述，针具选择直径0.25 mm、长40 mm 华佗牌一次性无菌针灸针。针刺局部皮肤进行常规消毒，直刺1～1.5 寸，采用平补平泻手法，得气后留针20 min。每周5 d，共4周。

1.2.3 tDCS治疗

tDCS治疗由1名熟悉刺激设备及大脑皮质定位的康复治疗师采用IS200 型智能电刺激仪(四川省智能电子实业有限公司)进行治疗。使用前将电极片的隔垫用生理盐水浸泡1～2 h，刺激过程中电极片阻抗＜5 kΩ。刺激时将阳极电极片置于患侧大脑初级运动皮质区域，阴极电极片置于对侧眶上区域。tDCS 电流强度1.75 mA，电极片5 cm×7 cm (对应电流密度为0.05 mA/cm2)，刺激时间20 min。每周5 d，共4周。

1.3 评定方法

治疗前和治疗结束当天进行评估，包括量表、脑电和肌电评估。量表评估由同一名临床评估经验丰富的康复治疗师负责，脑电和肌电评估分别由同一名专业的电生理检查技师负责。以上评估人员对于患者的分组情况均不知情。

1.3.1 Fugl-Meyer 评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities, FMA-UE)

FMA-UE 由运动、感觉、关节活动度及疼痛部分共33 项内容组成，总分66 分。分数越高代表上肢运动功能越好。

1.3.2 改良Barthel指数(modified Barthel Index, MBI)

MBI 由进食、洗澡、穿衣、如厕等10 项内容组成，用于评价患者的日常生活能力。总分100 分，分数越高代表日常生活能力越好。

1.3.3 脑电

采用SynAmps2 型 64 导联脑电放大器(美国NEUROSCAN 公司)，电极按照国际标准导联10-20 电极系统位置安放；电极阻抗＜ 20 kΩ，以Cz作为参考电极，记录64导联头皮脑电信号及双侧耳垂处电信号；信号采样率为1 000 Hz，A/D 转换精度为12 bit，滤波范围为0.1～70 Hz。评估时嘱受试者在保持清醒的状态下闭目休息，采集5 min 脑电信号。对采集到的脑电信号去除伪迹后，计算脑对称指数(brain symmetry index, BSI)。BSI 是大脑两侧半球功率差绝对值的平均数，频率范围为1～25 Hz。BSI 的变化范围为0～1，接近0 代表对称性好，接近1 表示两侧大脑半球对称性差。

1.3.4 肌电

采用FlexComp Infiniti 型十通道表面肌电测试仪(加拿大THOUGHT TECHNOLOGY 公司)采集脑卒中患者患侧上肢肱二头肌、肱三头肌、腕伸肌群和腕屈肌群收缩时的肌电信号。参数设置：输入阻抗＜ 10 GΩ，共模抑制比＞ 100 dB，滤波范围20～500 Hz，采样率1 500 Hz。电极片为直径5.6 cm 的一次性纽扣式自粘三级电极片。采集各肌群主动收缩时的肌电信号，患者根据设备语音提示对被测试肌群进行主动收缩，每个肌群测试5 次，每次5 s。对采集到的肌电信号计算每一导联肌电的均方根值(root mean square,RMS)。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0 进行统计学分析。计量资料符合正态分布，以(±s)表示。采用双因素重复测量方差分析，以评估时间作为组内变量，以组别作为组间变量进行组内效应、组间效应以及两者交互效应的分析。统计分析前，对数据进行Mauchly 球形度检验，若不满足球形假设则对统计结果进行Greenhouse-Geisser 矫正，若评估时间与组别之间存在交互效应，则进行单独效应分析。若组间变量达到显著性水平，再利用LSD 进行后验分析。计数资料以频数表示，采用χ2检验。显著性水平α= 0.05。

2 结果

对照组1、对照组2和试验组分别脱落2例、1例、1例，均为患者主动退出，最终纳入116例。

2.1 FMA-UE和MBI

各组治疗前后FMA-UE和MBI评分比较，时间与组别之间均存在交互效应(P＜ 0.001)，因此对评估时间和组别进行单独效应分析。治疗前，各组FMAUE、MBI 评分无显著性差异(P＞ 0.05)；治疗后，各组FMA-UE、MBI 评分均显著改善(P＜ 0.001)，且试验组FMA-UE 和MBI 评分均显著高于对照组1 和对照组2 (P＜ 0.001)。见表2、表3。

表2 各组治疗前后FMA-UE评分比较

表3 各组治疗前后MBI评分比较

2.2 脑电

各组治疗前后脑电信号BSI 比较，评估时间与组别之间存在交互效应(P＜ 0.01)，因此对评估时间和组别进行单独效应分析。治疗前，各组BSI 无显著性差异(P＞ 0.05)；治疗后，对照组2 和试验组BSI 下降(P＜ 0.05)，对照组1 BSI 无显著性变化(P＞ 0.05)，试验组脑电BSI低于对照组2 (P＜ 0.05)。见表4。

表4 各组治疗前后BSI比较

2.3 肌电

各组治疗前后RMS 比较，评估时间与组别之间均存在交互效应(P＜ 0.05)，因此对评估时间和组别进行单独效应分析。治疗前，3 组各肌群的RMS 均无显著性差异(P＞ 0.05)。治疗后，3 组肱二头肌RMS 均明显增加(P＜ 0.01)，且试验组优于对照组1 和对照组2(P＜ 0.05)；对照组1 和试验组腕屈肌和肱三头肌RMS改善(P＜ 0.05)，且试验组优于对照组1 (P＜ 0.05)；试验组腕伸肌RMS明显改善(P＜ 0.01)。见表5～表8。

表5 各组治疗前后肱二头肌RMS比较单位：µV

表6 各组治疗前后腕屈肌RMS比较单位：µV

表7 各组治疗前后肱三头肌RMS比较单位：µV

表8 各组治疗前后腕伸肌RMS比较单位：µV

3 讨论

本研究显示，tDCS 结合针刺可以有效改善脑卒中患者上肢功能，且效果优于单独治疗；脑电BSI 和肌电RMS 可以定量评估脑卒中患者肢体及中枢恢复状况，tDCS 结合针刺既可以调节大脑半球之间的平衡，又能提高上肢肌肉兴奋性，相比单纯的tDCS 或针刺治疗具有显著优势。

半球间抑制(interhemispheric inhibition, IHI)是大脑两侧半球间存在的一种平衡的相互抑制关系。当一侧(患侧)大脑受损后，其兴奋性降低，对另一侧(健侧)大脑半球抑制作用也相应下降，健侧半球兴奋性升高，对患侧半球的抑制作用增加，导致两半球间功能失衡更加严重。根据IHI理论，通过将tDCS的阳极作用于受损半球可以促进脑卒中患侧半球神经元兴奋，重塑大脑双侧半球之间的平衡，有助于运动功能恢复[14-15]。Bornheim 等[16]研究发现，在常规康复治疗基础上加入tDCS 治疗可以更加有效地提高急性期脑卒中患者Wolf 上肢运动功能评价量表(Wolf Motor Function Test, WMFT)评分。夏文广等[17]研究发现，tDCS 可提高脑卒中患者FMA-UE、WMFT 和MBI 评分。本研究结果与之一致。

针刺具有调气血致阴阳平衡、醒脑开窍、疏通经络的作用，通过针刺可使筋脉得以濡养，从而改善筋脉迟缓或拘急不利，屈伸不利，是脑所致偏瘫患者肢体康复的重要治疗手段[18]。陈建文等[19]证实针刺对中枢神经功能恢复的积极作用。王东岩等[20]发现，针刺手三阳经穴可改善脑卒中上肢偏瘫患者的运动功能。本研究与之一致。

针对大脑半球平衡调节的tDCS 与针对软瘫上肢的针刺相结合，符合“中枢-外周-中枢”闭环康复理论，融合了中枢和外周干预，可更加有效地激活感觉运动系统的反馈模式，进而促进大脑皮质的神经重塑，加速康复进程[3,8]。王岫等[9]发现将tDCS与针刺相结合可以显著提高脑卒中后上肢功能障碍患者Brunnstrom 分期以及FMA-UE、WMFT 评分。郑苏等[21]研究发现，tDCS联合分期针刺可改善脑卒中偏瘫上运动功能和肌张力，改善患者日常生活活动能力。以上研究均支持“中枢-外周-中枢”康复理论。

随着生物电学的发展，基于脑电、肌电的电生理指标越来越多应用于临床神经评估。本研究表明脑电、肌电指标可以有效评估不同干预手段治疗脑卒中后上肢功能障碍的康复效果。脑电指标BSI 可以反映脑缺血时两侧大脑半球的不对称性，且与美国国立卫生研究院脑卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale, NIHSS)相关，可作为脑卒中近、远期预后判断的有效指标[22-24]。肌电指标RMS 可以反映表面肌电信号在时间维度上的变化及肌肉募集运动单位的能力，是评估肌肉激活水平的有效指标[25-26]。付丽等[27]研究发现，脑卒中患者偏瘫上肢肌肉RMS可以反映上肢肌肉在不同康复阶段的功能变化特点。本研究中tDCS 结合针刺可以改善弛缓期偏瘫患者上肢肌肉力量及协调性，从而提高运动功能。tDCS 对于调节卒中后双侧大脑半球不对称性效果显著，针刺对于提高上肢肌肉，尤其是伸肌肌群及近端肌肉运动单位的募集及兴奋性效果显著，tDCS 结合针刺既可以调节大脑半球之间的平衡，又能提高上肢肌肉兴奋性，相比单纯的tDCS或针刺治疗具有显著优势。

本研究还有一定的局限性。一方面定量评估指标的可靠性还需要增加样本量以进一步验证；另一方面，BSI、RMS分别是脑电、肌电众多指标中的一项，探索基于脑电、肌电的其他指标对脑卒中康复的评估效果也是未来的重要研究内容。