低頻rTMS對恢復早期腦卒中患者下肢運動功能的影響

牟谷萼，劉瑤杰，阮智利，戴遙，謝凌鋒，艾青松，方征宇

腦卒中是目前全球范圍內致死、致殘的重要病因。據世界衛生組織(World Health Organization, WHO)統計[1]，全球每年約有1500萬新發的腦卒中患者，僅有不到40%的患者在接受康復治療后可以完全恢復功能。其中下肢運動功能障礙是腦卒中后常見的并發癥，會顯著增加患者跌倒的風險，并直接損害患者的日常生活能力、工作和社會參與度[2]。1985年，英國Barker教授[3-5]發明了經顱磁刺激技術(transcranial magnetic stimulation，TMS)，這是一種神經刺激和神經調節技術，它可以通過調節大腦皮質的興奮性，促進大腦神經重塑，進而幫助患者運功功能的恢復，現已廣泛應用于神經康復領域。本研究采用1Hz低頻重復性經顱磁刺激(LF-rTMS)對恢復早期腦卒中患者進行治療，采用表面肌電圖(Surface Electromyogram, sEMG)檢測等方法，觀察其對患者下肢運動功能恢復的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2019年5月～12月在華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院康復醫學科住院的40例腦卒中患者作為研究對象。入組標準：所選取的患者均符合2010年全國腦血管病學術會議制定的腦卒中診斷標準，經顱腦MRI或者CT證實；均為首次發病患者，年齡20～80歲，發病病程15d～3個月；生命體征平穩，意識清楚，無嚴重失語，無視覺障礙，皮質代表區可測出運動誘發電位，對治療內容了解，能夠配合檢查和治療，并獲得知情同意。排除標準：患有嚴重的高血壓，心、肝、腎功能嚴重不全及精神病患者；有嚴重認知及交流障礙而不能配合者；戴有起搏器或其他植入設備(如電子耳蝸、眼球內金屬異物)、有顱骨缺損者或下肢運動皮質代表區附近10cm處有金屬者；對磁刺激過敏者；妊娠者；有癲癇病史等。本研究獲得醫院醫學倫理委員會審核批準。剔除及脫落標準：未完成6周治療者；出現病情加重，不能堅持治療的患者；自行退出治療的患者。所選病例隨機分為對照組和觀察組各20例，2組患者在治療前的病程、年齡、偏癱側及卒中類別等方面無顯著性的差異。見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法 2組患者均接受常規的康復治療，觀察組在接受常規康復治療基礎上對患者進行低頻rTMS治療。常規康復治療：①Brunnstrom、Bobath、PNF、Rood等神經生理療法(利用良肢位擺放、抑制異常模式、增強本體感覺、促進肌肉收縮等，誘導患者下肢運動，增強患者對下肢的控制力)；②強制性運動療法(限制健側運動、增強患側運動主動性)；③運動再學習(訓練患者坐起、坐位平衡、站起與坐下、站位平衡及步態等)；④電動起立床訓練；⑤自行車訓練；⑥作業治療；⑦針灸療法；⑧佩戴踝足矯形器。上述治療方法共治療6周，每周6d，每天1次，其中①、②、③項治療技術靈活性應用，共計時45min；④、⑤兩項各計時20min；⑥、⑦兩項各計時30min；佩戴踝足矯形器按需使用，每天計時6h以上，可間歇式穿戴。低頻rTMS治療[6]：采用武漢依瑞德公司生產的YRD CCY-1磁刺激器，治療前先確定每位患者的運動閾值，讓患者戴上定位帽，在定位帽上標記好位置，囑患者放松，取仰臥位，將圓形線圈置于健側大腦下肢運動皮質代表區，約在頭部頂點后方1～2cm至側方0～2cm處，微調線圈位置，找出下肢運動皮質代表區能誘發最大波幅、最短潛伏期的適宜刺激部位和刺激強度，逐漸減小輸出強度，測得運動閾值。治療時，患者取仰臥位，線圈中點對準健側下肢運動皮質代表區并與顱骨相切，線圈柄在頭部正中矢狀軸后外側，磁刺激頻率為1Hz，以90%運動閾值，刺激時間為20min，總刺激個數為1000個，每日1次，每周6次，連續6周。患者肌肉放松，頭部不可移動，刺激過程確保線圈位置固定，若患者治療后存在頭暈，想吐等癥狀，休息后仍不能緩解，則應放棄磁刺激治療。

1.3 評定標準 治療前及治療6周后，由同一名經過培訓合格的不知曉具體分組情況的治療師對患者進行評定。①采用Fugl-Meyer運動功能量表下肢部分(Fugl-Meyer assessment of lower extremity, FMA-LE)評定患者下肢運動功能，包括屈伸肌協同運動、反射、協調能力及運動速度等方面，共17項，總分34分，患者所得的分數越高表明運動功能越強；②sEMG測試[7]：采用美國Delsys公司旗下的Trigno無線表面肌電采集及分析系統，該設備的硬件部分包括Trigno Lab信號接受基站、Trigno無線肌電傳感器、電源適配器等，軟件部分主要為EMGworks采集與分析軟件。這種無線采集的方式的優點在于受試者的自然運動所受到的限制極小。具體方法[8]：患者取坐位，坐于有靠背的椅子上，或者是輪椅上。初始膝關節靜息狀態時，股骨中線近似垂直于脛骨中線，一次屈伸運動中，兩條中線的夾角近似從90°減少到0°，然后恢復到初始角度，該過程中踝關節保持固定狀態避免因踝關節的運動對膝關節信號采集產生影響。每位患者以鐘擺的頻率保持勻速運動。檢查前用酒精棉球擦拭股直肌、股外側肌、半腱肌皮膚表面，待酒精干后，將Trigno無線肌電傳感器通過醫療級雙面膠貼在對應肌肉運動點的皮膚表面，兩電極相距2cm，分別記錄患者屈伸膝關節時三塊肌肉的表面肌電信息，采樣頻率為2000Hz，每0.0005s記錄一個數據，一組運動周期為12s。信號通道記錄每個對應時刻的表面肌電信號值，以微伏(uV)為單位。提取表面肌電的兩種時域特征，其中均方根值(root mean square，RMS)來反映肌肉活動時運動單位激活的數量，可衡量肌肉的收縮性能，且越來越多的用來評估肌張力[9]，積分肌電值(integrated electromyography，iEMG)能反映肌電信號在時間內總放電量的強弱，可衡量肌張力[10]；③改良Bathel指數(Modified Barthel Index，MBI)：評定患者日常生活活動能力。

2 結果

2.1 2組患者治療前后FMA、MBI評分比較 治療6周后，2組患者FMA及MBI評分均較治療前明顯提高(均P<0.05)，且觀察組高于對照組(P<0.05)。見表2。

表2 2組治療前后FMA及MBI評分比較 分，

2.2 2組患者治療前后sEMG值比較 治療6周后，2組患者sEMG評分較治療前有明顯提高(均P<0.05)；且觀察組更高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 2組患者訓練前后sEMG值比較

3 討論

腦卒中是嚴重危害人類健康的重大疾病，具有發病率高、死亡率高和致殘率高的特點。腦卒中患者存在許多下肢功能障礙癥狀，包括本體感覺障礙、運動功能下降、疼痛以及痙攣等，嚴重影響了腦卒中患者的日常生活活動能力，以及患者對日常生活的滿意度。本研究結果表明，常規康復聯合健側下肢運動皮質代表區低頻rTMS治療能更好地改善恢復早期腦卒中患者的下肢運動功能，提高患者的日常生活活動能力。

大腦通過胼胝體連接，左、右兩側的大腦半球呈交互抑制狀態。腦卒中患者，患側大腦受損，興奮性降低，健側大腦相對興奮性更高，對患側的抑制作用表現得更強[11]。rTMS通過電磁效應促進患者大腦血流變化、神經再生、BDNF/TrkB信號通路的激活等多種途徑[12]，改善大腦皮層網絡各區的功能連接及整合[13]。研究發現[14-16]，rTMS作用于不同病程的腦卒中患者，通過降低健側大腦對患側大腦的抑制作用，提高患側大腦皮質興奮性，平衡雙側大腦的功能，減低脊髓傳導興奮性，改善患者的痙攣狀態，促進運動控制的靈活性，增強患者肌力，對患者的運動功能有較好的治療效果。本研究中患者接受6周治療后，發現觀察組下肢FMA評估結果比對照組提高了21.6%，差異有統計學意義。結合文獻資料推測其可能機制是rTMS降低了GABA介導的抑制功能，上調了谷氨酸興奮的功能，從而減少了健側大腦對患側大腦的異常抑制，相對提高了患者患側大腦的興奮性，促進了大腦神經重塑，進而提高患者的運動功能[16-17]。

表面肌電圖(surface electromyography，sEMG)是以一種無創的定量功能評定方法，sEMG從肌肉表面提取、記錄生物電信號，反映神經肌肉的活動狀態[18]。目前常用的sEMG分析方法主要包括時域分析、頻域分析、時頻域分析和非線性動力學分析等。時域分析用于評估肌肉活動時運動單位的數量，間接反映肌力大小，主要與中樞控制相關；頻域分析主要用于sEMG在不同頻率分量上的分布，評價神經沖動傳導的速率，與外周因素相關；時頻域分析被用于對肌肉力變化時的非平穩sEMG進行研究，較為常見的方法有短時傅里葉變換和小波變換；非線性動力學分析可以由單一時間維度來構建力電關系模型。

由于腦卒中患者步行能力的改善與步行的靈活性和速度密切相關，即與下肢肌肉的協調性、肌力及肌張力有關，目前針對小腿脛骨前肌、比目魚肌和腓腸肌的研究較多。本文擬通過檢測股直肌、股外側肌、半腱肌的肌電信號，來觀察低頻rTMS如何影響恢復早期腦卒中患者下肢肌肉的功能以及步行能力。因此，本研究選用可反映肌力和肌張力的時域分析參數RMS與iEMG，觀察1Hz低頻rTMS對恢復早期腦卒中患者患側下肢運動功能的影響。研究發現觀察組患者的股直肌、股外側肌及半腱肌在坐位下主動運動時，運動單位的募集程度較常規康復組大，表明低頻rTMS治療恢復早期腦卒中患者，可明顯增強其下肢肌力，改善肌張力，提高運動功能。有研究認為股直肌其主要用在于步態中支撐相與擺動相轉換過程中髖、膝關節屈曲的減震作用[7]；而股外側肌與半腱肌影響更明顯，二者表現為RMS具有相關性，其可能的機制是rTMS激活α運動神經元，進而改善脊髓及脊髓下行通路，增強了患者運動的控制功能[19]。但是也有研究認為[20]，股直肌是擺動初期的重要肌肉，通過改變股直肌在擺動初期的異常運動模式，能有效地降低患者下肢肌張力，改善患者的步態，這與本文研究所得到的股直肌iEMG結果一致。股直肌的sEMG改善有利于腦卒中患者下肢功能的康復還需進一步的深入研究。

同時，本研究中還發現下肢FMA-LE評分中部分由于患者肌張力下降而提高，提示1Hz的低頻rTMS能很好地降低恢復早期腦卒中患者下肢肌張力，改善下肢的痙攣狀態及運動功能[21]。sEMG評分中股直肌、股外側肌及半腱肌的RMS和iEMG評分均增高，表明患者下肢參與運動的肌纖維增加，運動單位的放電量增加，中樞神經系統對外周的控制性增強，因而患者的運動功能提高[22]。

綜上所述，1Hz低頻rTMS能有效促進恢復早期腦卒中患者下肢運動功能的康復。進一步的研究將增加樣本量數量，增加sEMG分析維度，探討遠期療效及其具體治療機制。