高精度经颅直流电刺激联合康复机器人对亚急性期脑卒中患者上肢和手功能的效果

时间：2024-07-28

曾雅琴，程瑞动，张利，房珊，戴允兰，吕倩，龚心怡，叶祥明

浙江省人民医院/杭州医学院附属人民医院康复医学科，浙江省康复与运动医学研究所，浙江杭州市 310014

0 引言

脑卒中是严重危害人类健康的主要疾病之一，并且呈逐年增加的趋势[1]，约55%～75%的脑卒中患者遗留上肢功能障碍[2]，严重影响患者日常生活活动能力和生活质量。

高精度经颅直流电刺激(high definition transcranial direct current stimulation, HD-tDCS)作为一种新的非侵入性神经调控技术，已逐渐应用于脑卒中后运动功能障碍[3]、失语[4-5]、精神障碍[6-7]、疼痛[8-9]、认知障碍[10-11]、耳鸣[12]等的治疗。近年出现的HD-tDCS 因电极面积只有传统tDCS 的1/3[13-14]，具有更高的空间聚焦性以及更持久的电流刺激，能够更好地诱发皮质特定区域的可塑性，弥补了传统tDCS 空间分辨率的不足[15-16]，从而达到更好的治疗效果。非侵入性刺激与外周干预相结合，可激活大脑皮质，诱发大脑功能重塑[17]。通过机器人辅助训练可促进亚急性期脑卒中患者的上肢功能恢复[18]。本研究探讨HD-tDCS联合康复机器人对脑卒中后上肢和手功能障碍的康复效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019 年12 月至2021 年12 月在浙江省人民医院康复医学科住院治疗的亚急性期脑卒中患者。所有受试者均符合第四届全国脑血管疾病会议制定的脑卒中诊断标准[19]。

纳入标准：①年龄18～70 岁，首次发病，经CT或MRI检查证实脑出血和脑梗死，或既往发生过腔隙性脑梗死但无后遗症；②病程2 周～3 个月；③一侧肢体偏瘫，患侧改良Ashworth 量表分级≤ Ⅱ级[20]；④签署知情同意书。

排除标准：①生命体征尚不稳定；②使用植入性电子装置(如心脏起搏器)；③有金属植入如支架等；④病情危重或有重要脏器功能衰竭；⑤妊娠期妇女；⑥局部皮肤损伤或炎症，刺激区域痛觉过敏；⑦癫痫或已诊断明确继发性癫痫；⑧肿瘤；⑨认知功能障碍；⑩有精神病史或引起精神障碍症状的用药史。

共纳入50例，按照随机数字表法分为对照组和试验组各25 例。两组基线资料比较无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组基线资料比较

本研究方案通过浙江省人民医院医学伦理委员会审核批准(No.2018KY016)。

1.2 方法

所有患者均先接受常规康复治疗，对照组给予HD-tDCS 假刺激结合康复机器人治疗，试验组给予HD-tDCS结合康复机器人治疗。

1.2.1 常规康复

包括物理因子治疗每次30 min；针灸每次30min；运动治疗每次40 min，如指导良肢位摆放、日常生活活动能力训练、关节活动度训练、核心肌群训练、平衡功能训练；作业治疗，每次40 min，如针对手功能恢复的抓握、伸展、对指等训练。每天1 次，每周5 d，连续4周。

1.2.2 HD-tDCS

采用(4×1)型智能电刺激器(美国SOTERIX MEDICAL公司)。中心电极为刺激电极，其余4个为接收电极。先采用经颅磁刺激仪(依瑞德公司)，单脉冲刺激患侧初级运动皮质(M1区)，通过测量拇短展肌运动诱发电位(motor-evoked potential, MEP)找到皮质刺激点。若无法引出MEP，则把电极阳极置于运动皮质C3/C4区[21]。根据脑电10-20 系统，阳极位于经颅磁刺激仪确定的刺激点上(或运动区C3/C4点)，4个接收电极分别放置于运动区前后左右约3.5 cm 的C1/C2、C5/C6、FC3/FC4、CP3/CP4。刺激电流1.5 mA，接收电流分别为0.4 mA、0.4 mA、0.4 mA、0.3 mA[22-23]。刺激开始前的电流上坡和刺激结束后的下坡均为30 s。

假刺激：刺激器输出1.5 mA 电流15 s 后自动中断，其他同HD-tDCS真刺激。

治疗采用双盲设计。患者和评定者均不知晓采用何种刺激，以及刺激后是否停止。两组刺激时间为每次20 min，每天1次，每周5 d，连续4周。

1.2.3 康复机器人

患者取端坐位，将患手置于治疗桌上，治疗师协助患者穿戴SY-HR03 康复机器人手套(上海司羿智能科技有限公司)，采用被动训练模式，中等刺激强度，每次20 min，每天1次，每周5 d，连续4周。

1.3 评定方法

分别在治疗前和治疗后72 h 内进行评估，所有评定由同一名经过培训的医师在不知晓患者分组情况下进行。

1.3.1 上肢动作研究测试量表(Action Research Arm Test, ARAT)[24]

分为抓、握、捏和粗大运动4 个部分，包括19 个项目，总分57分。评分越高，运动功能越好。

1.3.2 Fugl-Meyer 评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities, FMA-UE)[25]

共33 个项目，每项0～2 分，总分66 分。分值越高，上肢运动功能越好。

1.3.3 运动功能评定量表(Moter Assessment Scale,MAS)[26]

包括8 个不同的运动功能项目和1 个有关全身肌张力的项目。全身肌张力项目不列入总分，只作参考。其余每项0～6 分，总分48 分。分数越高，运动功能越好。

1.4 统计学分析

采用SPSS 25.0 进行统计学分析。计量资料符合正态分布，以(±s)表示，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布，以M(QL,QU)表示，采用秩和检验。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

治疗前，两组ARAT、FMA-UE 和MAS 评分均无显著性差异(P＞ 0.05)。治疗后，两组ARAT、FMAUE 和MAS 评分均较治疗前明显升高(P＜ 0.01)，且试验组FMA-UE 和MAS 评分高于对照组(P＜ 0.05)。试验组ARAT 的抓和粗大运动评分高于对照组(P＜0.05)，两组ARAT 的握和捏评分无显著性差异(P＞0.05)。见表2～表5。

表2 两组治疗前后ARAT评分比较

表3 两组治疗前后FMA-UE评分比较

表4 两组治疗前后MAS评分比较

表5 两组治疗前后ARAT各指标评分比较

3 讨论

以经颅直流电刺激、脑机接口、镜像疗法等为代表的中枢神经刺激和以神经肌肉电刺激、生物反馈、康复机器人等为代表的周围神经刺激[27-28]是脑卒中后肢体功能障碍的主要康复手段。中枢干预通过激活脑功能区以提高神经可塑性。外周干预通过运动和感觉刺激中枢，促进脑功能重塑和神经再支配。神经调控技术结合外周刺激技术，实现功能互补，促进中枢重塑和外周控制，即“中枢-外周-中枢”康复理论[29]。中枢结合外周干预治疗效果优于单一康复治疗[30-32]。

HD-tDCS 是无创和靶向的神经调节技术[33-34]，通过多个小的电极片取代一块大的电极片，提高空间分辨率[35]，保证安全性[36]。HD-tDCS 能够提升静态平衡能力[37]，以M1 为靶点的HD-tDCS 增强了刺激区与辅助运动皮质的连接[38]，能够发挥更持久的兴奋性和更低的疼痛刺激，易于被患者接受[18]。

虚拟现实、辅助机器人、非侵入性颅内刺激等康复技术可提升患者上肢运动功能[39-40]。在脑卒中亚急性期使用康复机器人治疗，能明显改善上肢运动功能[41]。经颅磁刺激联合上肢机器人可激活患侧运动皮质及前运动区皮质[42]。通过中枢激活和外周强化，能取得更好的康复效果[43]。

本研究显示，治疗后两组ARAT 评分无显著性差异，可能是由于康复机器人主要通过患者“握拳-放松”来训练手的粗大运动功能，而ARAT 除了评估抓和粗大运动外，还评估手精细运动功能的握和捏两种动作，这也证实单纯康复机器人治疗后只有粗大运动优于治疗前的结果，而试验组的抓和粗大运动评分优于单纯康复机器人治疗，表明HD-tDCS可以弥补康复机器人不占优势的手功能训练。基于“中枢-外周”的训练模式，相对于单纯康复机器人治疗，HD-tDCS能够进一步改善上肢和手的粗大运动功能，从而有利于提高日常生活活动能力。

本研究存在一定的局限性。受试者之间功能评分差距偏大，与实际疗效可能存在一定的偏差；未进行随访。需进一步扩大样本量并随访远期疗效，为亚急性期脑卒中患者的运动康复提供参考。