神經(jīng)調(diào)控技術在吞咽障礙康復中的應用進展

陳柱，陸瑤，陳宜懿

1.上海市第二康復醫(yī)院，上海市 200441；2.上海中醫(yī)藥大學康復醫(yī)學院，上海市 201203

據(jù)世界衛(wèi)生組織的信息，腦卒中后60%患者得以幸存，其中約57% (37%～78%)會發(fā)生吞咽障礙[1]。吞咽困難可輕可重，輕者隨著疾病自愈和康復訓練介入，會有滿意效果。重者即便采用諸如球囊擴張術進行干預，療效也不滿意。腦卒中后，患者腦病變影響吞咽中樞，吞咽反射減弱甚至消失，患者咽期動作無法順利執(zhí)行，極易造成肺炎，治療效果不佳可導致長期鼻飼甚至胃造瘺[2]。吞咽障礙對患者的交往、社會參與造成極大破壞，產(chǎn)生吸入性肺炎甚至抑郁、焦慮等心理問題[3]。臨床推薦并應用的治療方式不乏中西醫(yī)結(jié)合技術和神經(jīng)調(diào)控技術[4-5]。

神經(jīng)調(diào)控技術的方式和手段不同，會對鄰近或遠隔部位神經(jīng)元產(chǎn)生不同影響，通過興奮、抑制或調(diào)節(jié)神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導，達到不同作用效果[6]。經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)和經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)在吞咽障礙治療中的效果得到了肯定。本文綜述國內(nèi)外相關研究，概述吞咽障礙的發(fā)生和恢復機制，闡述TMS和tDCS在卒中后吞咽障礙中的臨床應用和療效。

1 吞咽障礙的發(fā)生機制

腦梗死或腦出血后，若損傷涉及調(diào)控吞咽過程的皮質(zhì)腦干束、延髓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或神經(jīng)核團，吞咽肌群將無法正常工作，從而影響患者的吞咽。吞咽過程包括超過25 組肌肉的一系列復雜、定時收縮，將食物從口運送到胃，同時確保對呼吸道的保護，需要大腦皮質(zhì)、皮質(zhì)下區(qū)域、小腦、腦干以及外周神經(jīng)的共同協(xié)調(diào)。大腦不同部位損傷會導致不同吞咽期功能障礙[7]，吞咽動作的有序輸出依靠整個相關調(diào)控網(wǎng)絡的共同調(diào)節(jié)[8]。基于神經(jīng)修復機制的干預手段在臨床被不斷嘗試[9]。

吞咽相關區(qū)域包括初級運動皮質(zhì)、感覺運動整合區(qū)、島葉、額葉、島蓋區(qū)、扣帶前回和輔助運動區(qū)；初級運動區(qū)可直接支配吞咽肌的活動[10]；前外側(cè)運動皮質(zhì)、中央前溝的運動前區(qū)也被認為與吞咽相關[11]。Hamdy 等[12]發(fā)現(xiàn)，大腦雙側(cè)半球均有吞咽代表區(qū)，吞咽動作受雙側(cè)神經(jīng)支配并呈不對稱性；吞咽的優(yōu)勢半球并不固定，當吞咽優(yōu)勢半球損傷時，患者多面臨更嚴重的吞咽功能障礙。皮質(zhì)延髓束連接腦干和吞咽皮質(zhì)，受損后提高其興奮性是康復的可行策略之一[13]。直接干預受損的吞咽皮質(zhì)，是吞咽康復的重要內(nèi)容。

2 神經(jīng)調(diào)控技術在吞咽障礙中的作用機制

2.1 應用策略

通過調(diào)節(jié)(增強或減弱)目標吞咽皮質(zhì)的興奮性，重塑大腦半球間的平衡，可從根本上促進患者吞咽功能恢復[14]。神經(jīng)調(diào)控技術在“調(diào)控腦-康復腦”中的應用策略多基于神經(jīng)環(huán)路機制，有選擇性地影響大腦皮質(zhì)興奮性，從而改善患者功能。其中涉及兩種模型。①半球間競爭抑制模型：健康時左右大腦半球保持平衡，一側(cè)損傷后，平衡被打破。臨床多選擇增強和興奮患側(cè)大腦皮質(zhì)，減弱和抑制健側(cè)半球，促進平衡狀態(tài)的恢復[15]。②代償模型：認為病變側(cè)皮質(zhì)網(wǎng)絡連接減少，可通過進一步促進和激活健側(cè)大腦皮質(zhì)來代償[12]。隨著神經(jīng)影像學和電生理學的發(fā)展，衍生出“雙相平衡”模型：通過評估卒中后神經(jīng)通路和連接的保留程度，決定使用哪種策略；結(jié)構(gòu)保留高則選擇競爭抑制模型策略，結(jié)構(gòu)保留低則選擇代償模型策略[16]。

2.2 TMS

TMS 可經(jīng)完整的顱骨無痛刺激大腦。當作用部位較深時，由于顱骨阻抗高，無法直接使用電流實現(xiàn)刺激。TMS 通過“8”字線圈疊加2 個磁場，磁場在交點處聚焦，最終通過產(chǎn)生的微電流影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)電活動，直接改變大腦皮質(zhì)興奮性，達到治療目的。不同的作用方式產(chǎn)生不同的生物學效應[17]。重復經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)是TMS的一種，它在特定頻率下使用強度相同的多個脈沖干預大腦，在肢體功能、精神心理、言語認知等眾多康復領域均有應用。低頻rTMS(＜1 Hz)能減低皮質(zhì)興奮性，而高頻rTMS(≥3 Hz)則能增強皮質(zhì)興奮性[18]。rTMS刺激運動皮質(zhì)，雙邊投射到吞咽肌，可更好地控制吞咽[19]。

選擇高頻還是低頻取決于患者的損傷部位、損傷面積和康復策略。選擇不同的線圈可進行不同深度的刺激。“8”字型線圈一般與頭皮相切，作用深度2～3 cm；而“H”型線圈刺激深度最多可達到頭皮下6 cm 的深部核團[20]。Robertson 等[21]的研究表明，rTMS 治療有后續(xù)效應，即使刺激結(jié)束，對皮質(zhì)興奮性仍有持續(xù)的影響。

2.3 tDCS

tDCS 是一種無創(chuàng)的直接腦刺激技術。電流發(fā)生器產(chǎn)生恒定直流電(通常＜2 mA)；電流通過兩個浸在鹽水中的合成海綿覆蓋的導電橡膠電極傳遞。為了保持低電流密度，電極須保持20～35 cm2的較大面積，否則受試者可能會感覺刺痛或刺癢[22]。大腦相應皮質(zhì)興奮性的改變會隨著電極的位置、刺激的持續(xù)時間不同而發(fā)生改變。tDCS 產(chǎn)生的微弱電流激活離子通道，影響神經(jīng)元活性。陽極刺激通過增加神經(jīng)元自發(fā)放電速率增強興奮性，陰極刺激效果相反[23]。Yang 等[24]報道，tDCS 刺激范圍成片、廣泛，缺乏聚焦性和單一性，可激活與吞咽功能有關的大片區(qū)域。張廷碧等[25]報道，陽極tDCS 刺激健側(cè)半球，能激活雙側(cè)吞咽皮質(zhì)-腦干通路，促進吞咽功能恢復。tDCS 刺激結(jié)束后，患者的神經(jīng)活動在一段時間內(nèi)仍能保持一定的優(yōu)勢水平，具有后續(xù)效應[26]。

3 神經(jīng)調(diào)控技術的臨床應用

3.1 tDCS

tDCS 結(jié)構(gòu)簡單，臨床通常在刺激皮質(zhì)區(qū)域?qū)娘B骨表面和對側(cè)眶上區(qū)或肩上各放置1 個電極。咽運動皮質(zhì)和吞咽感覺運動皮質(zhì)是選用較多的位置[27]。tDCS 電極的放置可參照國際10-20 腦電圖電極系統(tǒng)，也可在患者頭皮進行測量，確定咽運動皮質(zhì)后進行治療[28]。tDCS 電流密度一般采用0.04 mA/cm2或0.06 mA/cm2。陽極一般置于左側(cè)C3 和T3，或右側(cè)C4 和T4中間，參照電極對應放好后用束縛帶固定[29]。多數(shù)研究者采用1.5 mA/10 min 或1.0 mA/20 min 陽極刺激健側(cè)或患側(cè)吞咽感覺運動皮質(zhì)，均能有效誘導咽部運動皮質(zhì)興奮，達到治療目的[30-31]。

tDCS 作用于吞咽皮質(zhì)，可增加健康人皮質(zhì)核束對口咽部肌肉的驅(qū)動[32]。Yuan 等[33]采用tDCS 刺激吞咽運動皮質(zhì)，發(fā)現(xiàn)可增強咽部興奮性，調(diào)節(jié)皮質(zhì)抑制對吞咽神經(jīng)生理和行為影響，并增強與吞咽相關的雙邊皮質(zhì)網(wǎng)絡激活。Zhao 等[34]報道，tDCS 陽極刺激不僅能調(diào)節(jié)皮質(zhì)可塑性，而且能通過刺激不同皮質(zhì)，相應改變所支配的吞咽相關肌群(如舌骨上肌群)的運動激發(fā)電位，從而促進運動恢復。tDCS 陽極刺激還可用于治療腦干損傷導致的吞咽障礙[30]。Restivo 等[35]發(fā)現(xiàn)，2 mA 陽極tDCS 刺激咽運動皮質(zhì)，可改善多發(fā)性硬化癥患者吞咽功能。Cosentino等[36]發(fā)現(xiàn)，應用陽極tDCS刺激右側(cè)吞咽運動皮質(zhì)，5次治療后吞咽功能改善可持續(xù)1個月。Sánchez-Kuhn等[37]發(fā)現(xiàn)，1 mA 陽極tDCS 刺激左側(cè)初級運動區(qū)20 min，結(jié)合常規(guī)吞咽康復治療4 周，左小腦內(nèi)側(cè)梗死患者臨床癥狀減輕，生活質(zhì)量提高，梗死區(qū)神經(jīng)纖維連接性增強。

諸多證據(jù)支持tDCS是吞咽康復的重要輔助工具。

3.2 TMS

隨著康復和神經(jīng)心理學的不斷交互發(fā)展，rTMS 已不再單純用于治療精神疾病和肢體障礙，在言語、認知、吞咽等眾多領域也備受歡迎。腦功能成像技術的進步徹底改變我們對大腦皮質(zhì)處理信息的理解。Hamdy等[8]聯(lián)合應用TMS和正電子發(fā)射斷層掃描探索吞咽的大腦皮質(zhì)位點。TMS 療效也被大量臨床案例證實[38-46]。見表1。

總結(jié)以上研究可以看出，卒中后吞咽障礙的rTMS 治療多選用3 Hz 或5 Hz 高頻刺激，研究對象多為單側(cè)半球損傷患者，無論健側(cè)、患側(cè)還是雙側(cè)刺激均能達到較好療效。低頻rTMS治療吞咽障礙的臨床研究相對較少，可選用1 Hz抑制健側(cè)皮質(zhì)興奮性，使雙側(cè)大腦半球重建平衡，從而促進吞咽功能恢復[47]。可以看出，無論高頻還是低頻刺激，只要有針對性地選擇部位和方式，都能取得不錯療效。

表1 rTMS刺激吞咽皮質(zhì)改善患者吞咽功能的相關研究

4 TMS與tDCS的比較

由于吞咽的支配為雙側(cè)支配，理論上刺激任何一側(cè)都可以使患者吞咽功能進步。Yang 等[48]的Meta 分析顯示，尚不能確定同側(cè)刺激還是對側(cè)刺激更有效。TMS 和tDCS 已在包括吞咽障礙在內(nèi)的多種運動疾病治療中表現(xiàn)出積極作用，安全性高，且有后續(xù)效應。但兩種技術對顱內(nèi)有金屬植入物者均不適宜。

rTMS 的磁信號可無衰減地通過顱骨，直接誘導動作電位刺激靶皮質(zhì)，刺激深度和精度均高于tDCS。但儀器不易移動，價格昂貴。tDCS 小巧、易攜帶，可在任務態(tài)下進行治療，費用相對較低，偽刺激較易實施，可用于隨機對照研究。tDCS陰極刺激可減少癲癇發(fā)作[7]。TMS 可能引起局部短暫疼痛、刺痛等[49]。tDCS 在大范圍刺激大腦時，產(chǎn)生的副作用和不適感較少[50]。Pisegna 等[51]的一項Meta 分析表明，目前很難明確TMS和tDCS哪種方法對吞咽障礙治療的效果更顯著。

5 展望

熟悉病變后潛在的大腦結(jié)構(gòu)改變，采取有針對性的干預措施，對實現(xiàn)預期的康復效果非常重要。通過磁共振成像和擴散張量成像等神經(jīng)影像學技術與吞咽神經(jīng)調(diào)節(jié)技術相結(jié)合，使得行為學指標和微觀結(jié)構(gòu)變化更具有說服力，為TMS 和tDCS 的臨床使用提供了更多機會。

今后可運用肌電生物反饋技術、表面肌電圖技術、近紅外腦成像等技術，選擇性、個體化進行數(shù)據(jù)采集，分析不同神經(jīng)調(diào)控技術對吞咽障礙患者吞咽肌群和大腦皮質(zhì)的影響，以更好了解任務狀態(tài)下患者的情況。康復需要我們更多地關注患者本身，不單純治愈疾病，而是選擇最適合患者的個體化治療方案，幫助其盡快回歸家庭和社會。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。