經顱直流電刺激結合任務導向性訓練對慢性期腦卒中患者上肢及手功能障礙的影響

陳創，唐朝正，王桂麗，賈杰

研究指出，非侵入性腦刺激技術結合外周康復訓練可以提高腦卒中患者的康復療效，通過中樞刺激調節大腦皮層興奮性和外周干預增加感覺反饋，從而促進突觸可塑性變化和運動技能的習得[1-3]。經顱直流電刺激(Transcranial Direct Current Stimulation,tDCS)是通過微弱的直流電刺激患者大腦皮層特定區域，調節該區域神經元的靜息膜電位水平，從而導致大腦皮層興奮性的改變。本研究基于“中樞-外周-中樞”的康復模式[4]，采用tDCS結合任務導向性訓練(Task-Oriented Training,TOT)，利用tDCS調節大腦皮層興奮性，解除大腦半球間不對稱抑制，然后給予功能性電刺激(Functional Electrical Stimulation，FES)輔助下任務訓練，以FES輔助喪失的功能肢體完成相應任務訓練，從而實現腦卒中患者的大強度、重復性訓練。本研究旨在探討這種聯合干預模式對慢性期嚴重腦卒中患者的運動功能恢復的影響，并利用靜息態fMRI闡明其作用機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2014年10月～2015年8月在我院門診及住院治療的腦卒中患者15例，均符合第四屆全國腦血管病會議制定的診斷標準[5]。15例患者中男14例，女1例；年齡(49.27±9.36)歲；病程(21.60±16.72)個月；腦梗死6例，腦出血9例；左側偏癱8例，右側7例。所有患者均為皮層下腦卒中，其中11例患者發病部位為基底節，2例患者為基底節和放射冠，1例患者為丘腦，1例為放射冠和側腦室。2例患者患手Brunnstrom分期為Ⅰ期，9例患者為Ⅱ期，4例患者為Ⅲ期。

1.2 方法 所有受試者每天首先接受20min tDCS治療，治療結束后馬上進行60min FES輔助下任務導向性訓練，一周5次，共4周。①常規康復治療：主要包括運動療法40min/次、物理因子治療20min/次。②tDCS治療[6]：采用10-20電極導聯系統進行定位。本研究中使用雙側tDCS刺激，電極陽極刺激患側初級運動皮層(C3或C4區)，陰極刺激健側對稱區域。刺激強度為2mA，每次20min。③FES輔助下任務導向性訓練：利用FES刺激相應肌肉輔助患者完成任務訓練，以引起所需的功能性動作且患者耐受為度。FES刺激頻率35Hz，脈寬200us[7]，患者在FES幫助下完成喝水動作、伸手夠物、抓放水杯等日常生活中常見的活動[8]。每個動作至少訓練10min，并根據患者完成情況調整任務難度。訓練過程中針對某些功能較差的患者給予適量的口頭及動作上的輔助，如給予上肢支撐，減輕肢體重量，輔助患者完成抓握等，確保所有患者能夠盡自己最大努力完成任務訓練。

1.3 評定標準 ①采用改良Ashworh評分量表(Modified Ashworth Scare,MAS)評定患者肘、腕和手的肌張力情況[9]：分數越高，痙攣程度越重。為方便統計，0級、1級、1+級、2級、3級、4級分別用0、1、1.5、2、3、4分進行統計。該項評分為肘、腕、手指痙攣程度總分。②Broetz手功能測試評估患者手的運動功能[10]：本量表主要針對嚴重腦卒中患者上肢運動功能，共7項，每項包括3種難度。每個項目評估3次，最后計算總分。分數越高，患者手功能越好。 ③fMRI采集均于上海市磁共振重點實驗室的3 T西門子磁共振成像設備(Trio System, Siemens, Erlangen，Germany)上完成。患者平臥于掃描床上，在頭部海綿墊固定后，對患者全腦進行結構像、靜息態功能像掃描，囑患者掃描過程中避免系統性思維活動。掃描參數[11]：T1WI采用磁化快速梯度回波序列(MPRAGE)，重復時間為1900ms，回波時間為3.42ms，反轉時間900ms，翻轉角9°，圖像視野240mm×240mm，采樣矩陣256×256，層數192(矢狀位)，厚度1mm，層間距0.5mm，重復次數為1；靜息態fMRI采用單激發回波平面成像(EPI)序列，參數：重復時間/回波時間/反轉時間=2000ms/30ms/90°，圖像視野220mm×220mm，矩陣64×64，層數30(橫斷位)，厚度4mm，層間距0.8mm。

1.4 統計學方法 采用Rs-fMRI數據處理助手及統計軟件對數據進行預處理和統計分析。預處理之前剔除最開始的10個時間點以排除機器及環境的影響，然后進行頭動和時間校正，去除頭動超過2mm和2°的受試者數據，再完成空間標準化處理，將功能像重新采樣成3×3×3mm3的體素數據資料，最后使用半高全寬6mm的高斯核進行空間平滑處理[12]。對預處理后患者治療前后的fMRI數據使用統計軟件SPM8進行配對樣本t檢驗，P<0.001，Cluster>10為具有統計學意義。采用SPSS 18.0軟件對量表數據進行統計分析，治療前后使用配對t檢驗，相關性分析采用Pearson相關，以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

治療4周后，15例患者的MAS評分較治療前顯著降低(3.87±1.65、5.70±1.41，P<0.01)，Broetz手功能測試評分較治療前顯著增加(27.40±14.51、15.47±10.37，P<0.05)。

治療后，15例患者的左側顳下回和右側小腦前葉的局部一致性(Regional Homogeneity，ReHo)值增高，左側額上回ReHo值降低(均P<0.01)。見表1，圖1。

治療前后ReHo值增高的腦區為左側顳下回，其前后變化的差值與MAS評分呈負相關(P<0.01)，即左側顳下回的ReHo值增加越多，患者治療后獲得的MAS評分降低越少，患者肌張力改善越好。見圖2。

表1 治療前后ReHo值變化顯示差異的腦區

注：MNI指蒙特利爾神經病學研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)，BA指Brodmann分區。以上結果均未校正，P<0.001且Cluster>10。治療后>治療前為治療后ReHo值增強腦區，治療后<治療前為治療后ReHo值減弱腦區。

圖1 治療前后ReHo值變化顯示差異的腦區

注：紅色為治療后ReHo值增高的腦區，藍色為治療后ReHo值降低的腦區

圖2 顳下回ReHo差值與MAS差值的相關分析

3 討論

腦卒中后患側大腦皮層興奮性下降，健側大腦皮層對患側皮層出現過度抑制，兩側大腦半球經胼胝體抑制失衡，這種過度抑制與患者上肢運動損傷嚴重程度呈正相關，嚴重影響腦卒中患者上肢運動功能恢復[13-14]。Goodwill等[15]研究證實，對于發病數年的慢性期腦卒中患者仍能夠從tDCS治療中獲益，試驗組患者在肌張力、運動技巧等均有明顯改善，患者MEP幅值較對照組有所提高。Au-Yeung等[16]認為tDCS能提高慢性期腦卒中患者手的靈活性。

研究證實腦區自發神經活動ReHo值的變化與腦區功能連接密切相關，ReHo值增高代表大腦皮層局部神經活動的同步性增強，大腦皮層發生功能重組[17]。Wu等[18]發現，帕金森病患者小腦半球、感覺運動皮層及運動前區ReHo值增加，作者認為這可能是疾病引起的代償性皮質功能重組。Yin等[19]研究發現，部分癱瘓手患者患側大腦半球局域一致性增高，完全癱瘓手患者健側大腦半球ReHo值增高。與部分癱瘓手患者相比，完全癱瘓手患者患側初級感覺運動皮層和顳上回ReHo值增高，健側前運動皮層和患側額中回ReHo值降低。這些區域ReHo值變化與FMA腕手評分顯著相關。本研究中左側顳下回和右側小腦前葉的ReHo值增高，左側額上回ReHo值降低，且左側顳下回ReHo值增強與患側上肢及手MAS評分改善呈負相關。因此，顳下回和小腦前葉在腦卒中后運動功能恢復中發揮者重要作用。

本研究中篩選15例嚴重慢性期腦卒中患者，基于“中樞-外周-中樞”的康復理念，通過tDCS刺激大腦皮層為大腦可塑性變化創造適宜的環境，功能性電刺激輔助下任務導向性訓練降低訓練難度，增加患者康復的積極性[20]，減輕習得性廢用[21]，同時通過提供適當的感覺輸入，促進大腦皮層功能重組，從而促進腦卒中患者上肢運動功能的恢復。結果表明，經顱直流電刺激結合任務導向性訓練能夠降低腦卒中患者上肢肌張力和提高上肢及手的操作能力。

綜上所述，tDCS結合TOT訓練能夠降低肌張力，促進運動功能恢復，加強皮層功能區的聯系，促進腦卒中上肢功能恢復。這種閉環康復模式能夠促進慢性期腦卒中患者上肢功能康復，為嚴重腦卒中患者提供了新的康復機遇。本研究作為“中樞-外周-中樞”的康復模式的一種探索，仍具有一定的臨床價值。后續研究中仍需要多中心、大樣本隨機對照試驗，為這種新的康復模式提供循證醫學證據。

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