經顱直流電刺激結合鏡像神經元康復訓練對腦卒中患者上肢功能及體感誘發電位的影響

李亞斌，馮海霞，王紅霞，李姣，陳寧，楊佳麗，馬中睿，王彥臣

近20年來，腦卒中發病率呈逐年上升趨勢，卒中發生后6個月，約65%的患者患側上肢仍遺留有不同程度的功能障礙[1]。卒中后患者日常生活能力的提高主要取決于上肢功能的恢復，因偏癱而完全喪失單手功能可導致整功能喪失高達27%[2]，盡早恢復上肢功能可顯著提升患者生活質量。經顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)是一種非侵入性的中樞神經系統刺激方法[3]，通過(1～2mA)恒定且微弱的直流電調節大腦皮質神經元的活性，國內外相關研究發現陽極刺激大腦皮層手功能等特定區域，可提高其皮質的興奮性，進而改善手指的運動能力。鏡像神經元康復訓練系統(mirror neuron system based therapy(MNST))以“鏡像神經元康復訓練”理論為指導[4]，應用先進的虛擬現實技術，通過具有特殊映射功能的鏡像神經元，直接在觀察者大腦中映射出別人的動作、情緒、意圖并參與動作的理解、模仿、共情、社會認知等，運用該系統能夠幫助腦卒中患者進行動作理解、復雜運動模仿、治療運動功能缺損，實現腦高級功能自上而下康復的實踐。卒中后患者偏癱上肢的運動功能喪失，tDCS陽極刺激提高的受損側大腦半球興奮性無法長時間保留，因此，我們假設在應用tDCS刺激提高受損側半球興奮性的同時結合MNST治療，理論上可以更好地提高偏癱側肢體功能。本研究將tDCS結合MNST-V1.0用于卒中患者上肢功能的康復，探討聯合治療對早期卒中患者上肢功能的改善效果及對體感誘發電位(somatosensory evoked potential,SEP)的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年1月～2018年2月于甘肅省康復中心醫院神經康復科進行康復的卒中后病程1～6個月的偏癱患者44例，入選標準：符合中華醫學會神經病學分會制定的2004《中國腦血管病防治指南》中腦出血、腦梗死診斷標準，并經頭顱CT或MRI證實；年齡25～65歲，初發卒中，病程1～6個月，病情穩定，無意識及認知障礙，能配合完成訓練及評估；患側上肢遠端關節Brunnstrom 評定為Ⅱ～Ⅳ級；治療之前未接受過鏡像神經元康復訓練及經顱直流電刺激。排除標準：病灶位于雙側大腦、腦干或小腦，顱腦外傷或腦內腫瘤；卒中后失語或嚴重抑郁；顱內金屬部件置入；嚴重心臟疾病(如心臟起搏器置入)、難治性癲癇；聽力、視力障礙，眼部傳染性疾病；刺激區域過敏疼痛，局部皮膚炎癥反應、損傷；患者或其家屬不合作，未簽署知情同意書。44例患者按隨機數字表法，依就診順序分為A組15例、B組15例和C組14例。3組患者基線資料比較無顯著性差異，見表1。

表1 3組患者一般資料

1.2 方法 3組患者均接受常規康復治療，包括神經肌肉促進技術及任務導向性作業治療，依患者病情康復治療師采取一對一針對性康復訓練，40min/次，1次/d。在常規康復訓練之后，A組患者加用tDCS治療，B組患者加用MNST治療，C組患者加用tDCS結合MNST治療。3組治療時間均為20min/次，1次/d，每周6d，療程均為4周。tDCS治療[5]：使用IS300型智能電刺激儀(四川省智能電子實業有限公司)，選用22.5cm2等滲鹽水明膠海綿電極片，刺激模式為直流電刺激，陽極放置于卒中后受損側半球C3 /C4 頭皮上(受損側控制上肢運動功能的初級運動區M1)，陰極置于對側眶上。電流強度2.0mA，刺激電流密度0.08mA/cm2，刺激時間 20 min /次，1次/d，每周6d，治療時間為4周。MNST治療[6]：給予MNST-V1.0 佩戴式雙路音視頻資料反饋訓練系統播放上肢肩、肘、腕、手指等關節主動運動ADL動作音視頻，由同一模特演示30組手指抓握物體、使用日常物品、日常活動工作等上肢動作，從正前(20s)、正上(15s)、正內側方(15s)3個不同角度拍攝每一動作視頻共50s，每個角度共記錄完整動作2～3次。患者取坐立位，佩戴音視頻資料反饋訓練系統，告知患者仔細觀看的同時用患側上肢盡最大努力模仿練習。治療20 min /次，1次/d，每周6d，治療時間為4周。

1.3 評定標準 所有患者的量表評定和誘發電位檢測均由同2名受過專業培訓的醫師在不知道實驗分組的情況下進行，在治療前和治療4周后對2組患者進行療效評估。①上肢運動功能(Fugl-Meyer assessmentupper extremity，FMA-UE) 評定[7]：上肢部分包括33項內容，每項分為3個等級，2分表示充分完成，1分表示部分能做，0分表示不能做。②手臂動作調查測試表(Action Research Arm Test,ARAT)[8]：包含粗大動作(3項)、捏(6項)、握(4項)、抓(6項)，以4級分法評分，每個項目，3分為正常完成，0分為無法完成，共57分。③改良Barthel指數(modified Barthel Index, MBI)[9]：由評定日常生活能力的大小便、修飾、進食、穿衣、洗澡、如廁、轉移活動及上下樓梯等共10項組成，分為0、5、10和15分4個等級，總分100分。④體感誘發電位檢測(somatosensory evoked potential,SEP)[10]:采用丹麥產Keypoint肌電圖誘發電位儀進行SEP檢測，檢測環境要求安靜且需要患者保持清醒，將刺激電極置于腕橫紋上2～3cm，方波刺激，時長0.2 ms，頻率為5 Hz，強度以拇指微動即可，用針電極記錄健患側N20潛伏期與波幅。每次刺激平均疊加150次，分析時間100 ms，重復測定2次，取平均值作為檢測結果，使用患側N20r 數據結果。

2 結果

治療4周后，3組患者的N20(潛伏期、波幅)及FMA-UE、ARAT、MBI評分較組內治療前均有顯著改善，差異具有統計學意義(均P<0.05)； C組N20(潛伏期、波幅)及FMA-UE、ARAT、MBI等指標均顯著優于A、B組，差異具有統計學意義(均P<0.05)，而A、B組間相關指標差異無統計學意義。見表2，3。

表2 3組治療前后N20評定比較

與組內治療前比較，aP<0.05；與A、B組治療后比較，bP<0.05

3 討論

本文研究資料顯示，3組患者在年齡、性別、病程、偏癱側別、病變性質無顯著差異，說明3組具有可比性。tDCS通過對神經元靜息膜電位閾下電位的調節，誘導參與突觸形成的N-甲基-D-天冬氨酸受體功能發生極性-依賴性修飾，從而增加突觸的可塑性，tDCS還可改變局部腦血流，增加作用于初級運動皮質相應區域腦血流灌注，通過調節局部皮質和腦網聯系等途徑來調節腦功能[11]。本研究通過陽極tDCS刺激M1區加康復治療，4周后3組患者的FMA-UE、ARAT、MBI評分、N20測試結果均比治療前顯著改善，這可能與tDCS增進了患側大腦半球運動前區、運動區以及感覺運動區的功能連接，使相關神經突觸發生功能重組有關，聯合自下而上的神經肌肉促進技術，具有腦可塑性作用[12]，進而提高了患者的上肢運動功能。Rocha等[13]對21例卒中亞急性期患者上肢功能進行研究，發現訓練前與1個月后對比，陽極刺激組可觀察到運動功能提高，顯示陽極刺激對亞急性期卒中患者運動功能恢復影響更大。Mortensen等[14]對15例卒中亞急性期手功能障礙患者使用tDCS手功能區刺激結合作業活動訓練連續治療5d后患者手的抓握能力明顯改善且日常活動能力明顯提高，這與本研究提示tDCS對受損側控制上肢運動功能的初級運動區M1精準刺激加康復治療在改善腦卒中偏癱上肢功能方面具有良好的臨床效果結果一致。

在人類的模仿學習過程中鏡像神經元已被證實發揮著極其重要的作用，Franceschini等[15]研究發現應用動作觀察療法，可使腦卒中患者上肢運動功能得到顯著改善。Iacoboni[16]等同樣發現，患者反復觀察演示者中指或食指的運動后進行模仿，可顯著提高鏡像神經元分布腦區如額下回等皮質的興奮性。本研究應用鏡像療法治療患者4周后，MNST組在手臂動作調查測試、日常生活能力、FMA-UE評分、N20(潛伏期、波幅)方面較治療前有明顯改善，患者通過觀察模特演示的上肢日常動作音視頻并盡最大程度模仿，這一過程可能激活了頂葉、運動前皮層的鏡像神經元，通過對日常肢體動作進行主動模仿，不僅能加速運動功能恢復，還有助于促進神經功能重組，這與Buccino等[17]研究發現樂器學習者觀察專業表演者演奏樂器時手部動作后再模仿此類樂器演奏時其頂額葉鏡像神經元系統興奮性顯著提高，在受過特殊訓練的人群中這一現象尤為明顯的結果一致。

SEP通過刺激肢體末端粗大感覺纖維，在軀體感覺上行通路不同部位記錄電位，能夠反映周圍神經、脊髓后束、相關神經核、腦干、丘腦、丘腦放射及皮層感覺區的功能，C3、C4記錄到的N20是一級體感皮層原發反應。目前，SEP已逐漸成為判斷腦血管疾病預后的重要電生理學指標，SEP不僅可評價體感通路本身的病變，還可評價其周圍病變，是評判中樞損傷后運動功能及其預后的重要依據。N20潛伏期及波幅改善表示腦卒中患者的感覺傳導通路恢復較好，提示其預后良好[10]。本研究表明，tDCS結合MNST訓練系統能夠促進卒中患者上肢運動功能的恢復，且恢復過程中伴隨著SEP的改善，在一定程度上可反映出大腦皮層、腦干網狀結構和特異性軀體感覺傳人通路的機能狀態。tDCS可使靜息膜電位去極化或超極化[11]，正負極間形成的恒定電場對皮質神經元產生影響，Hoogen dam等[18]研究發現，tDCS既能上調患側M1區的興奮性，還可下調健側M1區的興奮性，通過提高或降低大腦皮質的興奮性進而改善卒中患者的運動功能。有研究證實，鏡像神經元系統的激活影響著運動再學習的進程，鏡像神經元系統是運動再學習的重要神經機制，頂葉和運動前皮質是鏡像神經元分布腦區，而運動前皮質在腦卒中患者的運動功能恢復中發揮重要作用[19]。雖然神經康復治療手段在不斷進步與發展，但通常基于單一的治療方法不能使大部分腦卒中患者運動功能得到最大程度的恢復。tDCS提高了腦運動皮層的興奮性，結合MNST動作觀察激活鏡像神經元，使參與動作執行的神經元興奮性進一步增高，動作執行能力得到提高，因此在很大程度上促進了腦卒中患者上肢的運動功能康復。

表3 3組治療前后FMA-UE、ARAT、MBI評分比較 分，

與組內治療前比較，aP<0.05；與A、B組治療后比較，bP<0.05

本課題評估經顱直流電聯合鏡像神經元康復訓練對腦卒中后上肢功能障礙有明顯的療效，其SEP改善顯著。因本研究屬于小樣本研究，在上肢功能評估方面，還有待于進一步更大樣本量的研究。