重復經顱磁刺激對不完全性脊髓損傷患者運動和步行功能的療效①

潘鈺，郄淑燕，劉暢，甄巧霞，劉曉磊，丁永紅，楊等，邰志紅

重復經顱磁刺激對不完全性脊髓損傷患者運動和步行功能的療效①

潘鈺，郄淑燕，劉暢，甄巧霞，劉曉磊，丁永紅，楊等，邰志紅

目的 觀察重復經顱磁刺激(rTMS)治療對不完全性脊髓損傷患者運動和步行功能的影響。方法18例C2～T12節段不完全性脊髓損傷患者(AIS D級)隨機分為治療組(n=10)和對照組(n=8)。治療組于Cz部位給予rTMS，對照組患者給予假刺激。兩組患者均接受常規康復治療。治療前后比較ASIA下肢運動評分(LEMS)、改良Ashworsh量表(MAS)、10 m步行速度、脊髓損傷步行指數Ⅱ(WISCIⅡ)和脊髓功能獨立性評定(SCIM)。治療后隨訪2周。結果治療后，治療組LEMS、10 m步行速度、SCIM均有改善(P＜0.05)，隨訪2周上述指標與治療前比較仍有提高(P＜0.05)；對照組隨訪2周與治療前比較SCIM有所改善(P＜0.05)。與對照組比較，治療組治療后LEMS改善更多，隨訪2周LEMS仍優于對照組(P＜0.05)；MAS、10 m步行速度、WISCIⅡ和SCIM治療后及隨訪兩組比較均無顯著性差異(P＞0.05)。結論rTMS可進一步改善不完全性脊髓損傷患者的下肢運動功能。

不完全性脊髓損傷；重復經顱磁刺激；運動；步行

[本文著錄格式]潘鈺，郄淑燕，劉暢，等.重復經顱磁刺激對不完全性脊髓損傷患者運動和步行功能的療效[J].中國康復理論與實踐,2013,19(7):662-665.

人類的步行運動是一種節律性運動。動物和臨床研究間接證實，位于上腰髓的神經網絡——中樞模式發生器(CPG)是控制節律步行的中樞[1-2]。CPG的活動受上位中樞的激活和控制[3]，通常只有運動功能不完全損傷的脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)患者才能恢復步行功能，提示脊髓上位中樞神經系統在步行功能恢復中發揮重要的作用[4]。fMRI研究發現，脊髓損傷患者步行功能恢復伴有下肢運動區的激活[5]。因此調控下肢運動區興奮性是改善脊髓損傷運動功能和步行功能的重要干預手段。經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)是無創性調節運動區興奮性的康復新技術，可以通過改變下行皮質脊髓束的傳出信號，誘導運動功能變化[6-7]。重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治療慢性不完全性脊髓損傷的臨床研究顯示可以提高上肢完成木釘任務時間[6]。本研究擬觀察rTMS對不完全性脊髓損傷患者下肢運動功能和步行能力的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2011年9月～2013年4月本院收治的脊髓損傷患者

所有患者按隨機數字表法隨機分為治療組(n=10)和對照組(n=8)。兩組患者入組前均接受常規康復治療1個月以上，并繼續接受入組前進行的藥物治療、物理治療和作業治療等(主要為徒手肌力、關節活動度、站立、平衡、行走、作業等訓練，不包括減重步行或普通跑臺步行訓練)，訓練時間每天不少于3 h。兩組患者性別、年齡、病程、病因等基礎情況比較無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組患者基本情況比較

1.2 治療方法

選用Magstim rapid 2磁刺激儀(英國Magstim公司)，最大輸出強度2.2 T，蝶形線圈直徑70 mm。患者臥位，將線圈的中心放在Cz部位并與頭皮相切，線圈柄朝后。刺激強度為上肢靜息運動閾值的90%，刺激頻率5 Hz。每序列2 s，間歇28 s，共15 min。每日1次，每周5 d，連續2周。

對照組治療時線圈與頭皮垂直擺放，線圈中心點面向地面。

1.3 評定方法

由經過培訓的康復醫學科醫生分別在治療前、治療2周及停止治療后2周進行臨床療效評價。內容包括ASIA下肢運動評分(Lower Extremity Motor Score, LEMS)、改良Ashworth量表(modified Ashworth scale, MAS)、10 m步行速度、脊髓損傷步行指數Ⅱ(Walking Index for SCI ScaleⅡ,WISCIⅡ)[8]和脊髓功能獨立性評定(Spinal Cord Independence Measure,SCIM)[9]。所有患者檢測雙下肢脛前肌運動誘發電位。

1.4 安全性評估

記錄rTMS治療過程中發生的不良事件；治療前后分別檢查患者的脈搏、血壓，必要時行心電圖檢查。有鈦合金內固定患者治療前后接受X光檢查，了解內固定情況。

1.5 統計學分析

采用SPSS 17.0統計軟件。兩組間比較計量資料用獨立樣本t檢驗，計數資料用χ2檢驗和Fisher檢驗；各組內治療前后差別比較用單因素方差分析。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 脛前肌運動誘發電位及rTMS刺激強度

治療組有3例患者檢測出脛前肌運動誘發電位，運動閾值分別為最大刺激強度的50%、65%、80%；對照組有2例患者檢測出運動誘發電位，運動閾值分別為最大刺激強度的48%和75%；其他患者給予100%最大刺激強度未引出脛前肌誘發電位。引出誘發電位的患者在磁刺激治療2周后，運動閾值與治療前比較無顯著性變化。兩組患者均檢測出上肢拇短展肌運動閾值，rTMS刺激強度分別給予(41.7±8.0)%和(42.7±6.7)%，兩組患者磁刺激強度無顯著性差異(P= 0.906)。

2.2 臨床療效

兩組治療前LEMS、MAS、步行速度、WISCIⅡ和SCIM均無顯著性差異。治療組治療后及隨訪2周時，LEMS、步行速度和SCIM與治療前比較均提高(P＜0.05)。對照組SCIM在治療后及隨訪2周與治療前比較有所提高(P＜0.05)。治療后，治療組LEMS較對照組提高(P＜0.05)，隨訪2周時LEMS仍高于對照組(P＜0.05)。其余指標治療后兩組間比較無顯著性差異(P＞0.05)。見表2～表6。

表2 兩組治療前、治療后和隨訪2周時LEMS比較

表3 兩組治療前、治療后和隨訪2周時MAS比較

表4 兩組治療前、治療后和隨訪2周時步行速度比較(m/s)

表5 兩組治療前、治療后和隨訪2周時WISCIⅡ比較

表6 兩組治療前、治療后和隨訪2周時SCIM比較

2.3 安全性

所有患者均順利完成實驗，未出現嚴重不良反應。1例患者治療后有短暫性頭痛，未經治療癥狀很快消失。5例患者訴治療過程中曾有面部肌肉輕度抽動，治療結束后未再有抽動。

3 討論

本研究采用5 Hz rTMS聯合常規康復訓練治療不完全性脊髓損傷患者，發現rTMS可提高不完全性脊髓損傷患者下肢運動評分、步行速度及日常生活能力，且隨訪2周治療效果仍有改善。給予假刺激的對照組患者僅在治療停止后隨訪2周時日常生活能力有所提高。提示rTMS聯合康復訓練是不完全性脊髓損傷患者盡早恢復運動功能的有效康復手段，效果優于單純康復訓練。

近年來隨著中樞可塑性研究的深入發展，rTMS越來越多地被應用于臨床改善神經系統損傷后運動功能障礙[10-11]。腦和脊髓疾患應用rTMS治療的研究發現，rTMS可改善肌力、降低痙攣、提高運動功能[6,12-13]。rTMS在脊髓損傷康復中的應用研究由于選擇病例的神經損傷程度、病程、病因不同，以及磁刺激治療參數、療程不同，研究結果并不一致。Centonze等報道，5 Hz rTMS治療2周可以降低多發性硬化患者痙攣程度，但未獲得運動功能是否改善的相關數據[14]。Kuppuswamy應用5 Hz rTMS治療不完全性脊髓損傷患者5 d，發現僅在治療后1 h出現上肢運動能力一過性提高，但治療后72～120 h運動閾值改善[7]。Kumru等應用20 Hz rTMS治療不完全性脊髓損傷患者，發現治療組降低痙攣[13]，并觀察到下肢肌力及步行速度的改善[15]。

本研究顯示，5 Hz rTMS治療2周后，LEMS和步行速度提高，但WISCIⅡ無明顯提高。分析可能與以下因素有關。①WISCIⅡ步行能力與脊髓損傷患者肌力、平衡、軀干控制能力、步態等多方面因素相關。本研究將rTMS與常規康復治療聯合應用，但未進行減重步行或普通跑臺步行訓練。脊髓損傷患者需要制定綜合康復治療措施和個體化治療方案來提高步行能力，聯合治療是今后脊髓損傷患者運動及步行功能康復治療的重要研究方向。②本研究中納入患者平均病程(8.10±3.69)個月，病程偏長可能影響步行能力提高。Benito-Penalva等研究發現，病程＜6個月的不完全性脊髓損傷患者經過下肢機器人或步行訓練器訓練，其下肢運動評分和步行能力恢復明顯優于病程6～12個月及＞12個月的患者[16]。Benito-Penalva等通過電生理研究發現，病程＜3個月與病程＞3個月的不完全性脊髓損傷患者比較，步行訓練后H反射明顯提高，且H反射與WISCIⅡ變化成正相關。我們前期研究發現，平均病程(114.9±72.5)d的不完全性脊髓損傷患者，rTMS治療4周可提高WISCI步行能力[17]，但研究樣本量較小，進一步還需大樣本隨機對照研究來證實。③本研究rTMS治療時間較短，延長治療時間或療程是否有助于步行能力提高還有待探索。

rTMS治療參數的選擇是影響治療效果的關鍵。以往應用rTMS治療脊髓損傷患者的參數選擇1～20 Hz不等。痙攣是影響脊髓損傷患者運動功能和日常生活能力恢復的重要因素，流行病學調查顯示，大約65%～78%的脊髓損傷患者伴有痙攣[17]。rTMS研究發現5～20 Hz rTMS可不同程度改善痙攣，抑制H反射[13-14]。本研究中治療組和對照組患者治療后和隨訪2周改良痙攣評分有所下降，但無顯著性。本研究納入的患者痙攣程度不重，治療組和對照組MAS評分分別為(1.00±0.94)和(0.88±0.84)，與治療2周后MAS評分比較無顯著性差異。MAS是通過評定者主觀感覺評定痙攣級別，其結果不夠精確、敏感，不能反應痙攣的細微變化。今后關于痙攣評定的研究需要探索更加靈敏的痙攣定量評定指標，以精確反應痙攣變化。

rTMS刺激強度大多數研究多選擇運動誘發電位閾值的90%，為閾下刺激。本研究選用刺激強度為上肢運動誘發電位運動閾值的90%，兩組患者平均刺激強度為(41.7±8.0)%和(42.7±6.7)%，治療組和對照組僅5例患者誘發出下肢運動誘發電位，因此對大多數患者來說實驗中刺激強度偏小，可能會影響治療效果。關于脊髓損傷患者下肢運動皮層刺激強度還有待進一步研究探索。

脊髓損傷后中樞系統可塑性變化是rTMS干預促進脊髓損傷后運動功能恢復的重要機制之一。臨床研究證實，rTMS刺激后脊髓損傷患者上肢運動功能提高，皮層抑制指數(index of cortical inhibition)下降[6]。Siebner等發現，高頻rTMS閾下刺激增加運動皮層局部葡萄糖代謝可能與神經元活動增加有關[18]。rTMS改善脊髓損傷患者痙攣程度還可能與其增強下行皮質脊髓束投射，通過脊髓固有束中間神經元發揮作用有關[13-14]。單個磁刺激脈沖作用于皮層放電時間一般＜1 ms，而rTMS可在正常健康人和脊髓損傷患者皮層誘導產生累積的可塑性變化。

rTMS發揮作用的另一個重要機制可能是誘導產生的長時程增強(long-term potentiation,LTP)。LTP是中樞神經突觸經過突觸前神經纖維的高頻刺激誘導產生的信息傳遞效應變化，是學習和記憶功能變化的重要細胞分子機制之一。Esser等發現，5 Hz rTMS在正常健康人腦電圖可記錄到LTP效應[19]。

研究rTMS中樞作用機制有助于探索其在脊髓損傷康復治療的最佳方案。未來需要通過脊髓損傷中樞可塑性變化的定量研究，進一步探索rTMS治療脊髓損傷運動功能障礙的中樞機制，進行中樞可塑性變化評估，并量化指導設定刺激參數和治療療程等影響治療效果的重要干預變量。

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Effect of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation on Motor and Ambulation Function for Incomplete Spinal Cord Injury

PAN Yu,QIE Shu-yаn,LIU Chаng,et аl.Rehаbilitаtion Depаrtment,Beijing Rehаbilitаtion Center,Beijing 100144,Chinа

ObjectiveTo assess the effect of repetitive transcranial magnetic stimulation(rTMS)on motor and ambulatory function in incomplete spinal cord injury(SCI)patients.Methods18 incomplete SCI patients(AIS D)were randomized to treatment group(n=10)and control group(n=8).The treatment group received rTMS while the control group received sham stimulation for 2 weeks.All the patients received routine rehabilitation.They were assessed with Lower Extremity Motor Score(LEMS),10 m Walking Test for Walking Speed,modified Ashworth scale(MAS),Walking Index for SCI Scale II(WISCI II),and Spinal Cord Independence Measure(SCIM)before and after treatment,and followed up for 2 weeks after treatment.ResultsThe treatment group significantly improved in LEMS,walking speed,and SCIM after treatment and during follow up(P＜0.05),while the control group improved only in SCIM(P＜0.05).There was more significant improvement in LEMS in the treatment group than in the control group(P＜0.05)after treantment and during follow up.There was no difference between two groups in MAS,walking speed,WISCI II and SCIM.ConclusionrTMS can further improve the motor of lowere limbs for incomplete SCI patients.

incomplete spinal cord injury;repetitive magnetic stimulation;motor;ambulation

R651.2

A

1006-9771(2013)07-0662-04

北京市自然科學基金(No.7123216)。18例，其中男性12例，女性6例；平均年齡(33.8± 14.7)歲。納入標準：①C2～T12節段脊髓不完全性損傷；②發病時間1～12個月；③AIS評定為D級；④體內無金屬內固定物(鈦合金除外)和心臟起搏器；⑤無被動關節活動度受限；⑥無顱腦疾病和嚴重心臟病；⑦患者對本研究知情并同意。

2013-05-06

2013-05-21)

北京康復中心康復醫學科，北京市100144。作者簡介：潘鈺(1973-)，女，遼寧沈陽市人，博士，副主任醫師，主要研究方向：脊髓損傷康復。

10.3969/j.issn.1006-9771.2013.07.018