經顱直流電刺激對腦卒中患者上肢運動功能康復的效果

王偉，宋為群，張艷明，胡潔，嚴莉，張大華

1.首都醫科大學宣武醫院康復醫學科，北京市 100053；2.首都醫科大學，北京市 100069

近年來，腦卒中發病率日趨增長，并呈年輕化趨勢，是成年人致殘的主要原因；其中約65%的患者遺留上肢功能障礙，而手功能障礙的康復尤其困難，對患者的日常生活造成嚴重影響，盡快恢復患者上肢功能至關重要[1]。發病前幾個月上肢功能恢復相對較快[2]。非侵入性腦刺激技術與外周康復訓練相結合，可通過中樞刺激調節大腦皮質興奮性，結合外周干預增加感覺信息反饋，進而促進突觸可塑性和運動功能的習得，很大程度改善腦卒中患者康復療效[3]。經顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)作為一種非侵入性腦刺激技術，通過1～2 mA 恒定且微弱的直流電調節大腦皮質神經元的興奮性，是神經康復領域有效的治療方法[4]。上肢康復機器人一方面可提供大量重復性的運動訓練，另一方面可提供客觀的訓練數據和評估數據[5]。本研究采用“中樞-外周”的康復模式，探討在上肢康復機器人訓練的基礎上增加tDCS 治療聯合療法對腦卒中后上肢功能的康復效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017 年12 月至2019 年12 月，選取在首都醫科大學宣武醫院康復醫學科住院的腦卒中患者50例，均符合中華醫學會神經病學分會腦血管病學組制定的《中國急性缺血性腦卒中防治指南2010》[6]和《中國腦出血防治指南(2014)》[7]的腦卒中診斷標準，并經頭顱CT或MRI確診。

納入標準：①初發腦卒中；②年齡25～80 歲；③病程1～6個月；④病情穩定，意識清醒，無認知障礙；⑤能配合完成所有訓練和評估；⑥治療前均未接受過tDCS和上肢康復機器人訓練；⑦簽署知情同意書。

排除標準：①雙側大腦病變；②腦外傷史及顱部腫瘤；③嚴重抑郁癥；④顱內金屬置物；⑤嚴重的內科疾病(心臟起搏器、肝腎功能不全、傳染性疾病等)；⑥聽力、視力障礙；⑦患者或其家屬不配合。

入組患者按照隨機數字法分為兩組，共納入50例。兩組性別、年齡、病程等無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經首都醫科大學宣武醫院醫學倫理委員會審核批準(No.臨研審【2020】046號)。

1.2 方法

兩組均接受常規康復治療和上肢康復機器人訓練，試驗組在對照組治療基礎上增加tDCS。

1.2.1常規康復治療

臨床物理治療30 min/次和臨床作業治療30 min/次。①臥位下，采取正確抗痙攣體位，進行肩胛帶、肩、肘、前臂、腕、指關節的運動訓練，著重訓練手指的抓握和精細運動。②坐位下，Bobath 握手在桌面上推動滾筒進行肩肘關節運動訓練；通過調整木釘盤的高度、肢體擺放、不同動作，綜合訓練患者肩、肘、前臂、腕，手指抓握；在治療師的保護下進行雙手拋接球訓練、傳遞物體訓練等。③站立位下，患側上肢在健側上肢輔助下進行推墻訓練，患側上肢行手指階梯訓練，穿衣、洗漱等日常生活動作訓練。④其他：患者出現肩關節半脫位或在站立位訓練時，可佩戴肩帶、手夾板；中頻電治療，根據病情，制定適合的處方，1 h/次，2次/d，5 d/周。連續訓練2周。

1.2.2上肢康復機器人訓練

采用ReConn 上肢康復系統(北京蝶禾誼安信息技術有限公司)，包括被動運動、助動-單點觸發運動、助動-多點觸發運動、助動-連續觸發運動、主動運動、抗阻運動、擾動運動模式7 種模式。患者一般從較簡單的單關節訓練開始，包括肩關節、肘關節訓練軌跡；隨后進行二維訓練，包括多個關節相互協調訓練；較難的三維訓練和升降訓練多需要治療師輔助；最后增加游戲訓練，如取物、射擊、左右上下彈球訓練等。訓練循序漸進、由簡到難，隨著患者功能改善及時調整運動模式，每次20 min，每天1 次，每周5 d，連續訓練2周。

1.2.3tDCS

采用IS200 型智能電刺激儀(四川智能電子實業有限公司)，在上肢康復機器人訓練前行tDCS 治療。5×7 cm 等滲鹽水明膠海綿電極，陽極置于病灶側C3/C4頭皮，即初級運動區(primary motor area,M1)，陰極置于對側眶上區；電流密度0.057 A/m2，電流強度2 mA，2 次/d，20 min/次，每周5 d，連續治療2周。

1.3 評定標準

由同一治療師在治療前后采用ReConn 上肢康復機器人評價體系、簡式Fugl-Meyer 運動功能評分-上肢部分(simplified Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)、Carroll 手功能評定(Upper Extremity Function Test,UEFT)、改良Barthel 指數(modified Barthel Index,MBI)進行評估。

1.3.1ReConn上肢康復機器人評定

根據患者的訓練軌跡，評估肩、肘運動，7 種模式對應不同的評定項目，主要包括運動平滑性(主動模式、抗阻模式、擾動模式)、主動參與能力(連續觸發、主動模式、抗阻模式、擾動模式)、活動范圍(被動模式、主動模式、抗阻模式、擾動模式)、主動參與能力(所有模式)、反應能力(單點觸發、階段觸發)、主動參與力量(所有模式)，主要選取主動參與能力和主動參與力量兩個指標。主動參與能力為患者主動參與距離與訓練點之間距離的比值乘以100%；主動參與力量為每次訓練過程中患者主動用力的比值。為方便比較，我們將7 種模式按難易記為10～70 分，將主動參與能力和主動參與力量百分比＜25%記為2 分，25%～75%記為4 分，＞75%記為6 分，以可完成最難模式下兩項評分相加為最終評分。

1.3.2FMA-UE

主要評定內容包括有無反射活動、屈肌共同運動、伸肌共同運動、伴有共同運動的活動、分離運動、反射亢進、腕穩定性、肘伸直肩前屈30°、手協調性與速度，每項0～2 分，總分66 分，評分越高，說明上肢功能越好[8]。

1.3.3UEFT

該評定將與日常生活活動相關的上肢動作分為6類，共33 項，1～4 類主要評定手的抓握和對指捏功能，5～6 類主要評定上肢的整體功能和協調性。每項0～3分，評分越高，說明上肢功能越好[9]。

1.3.4MBI

評定患者日常生活活動能力。包括10項內容，總分100 分，評分越高，獨立性越強，日常生活能力越強[10]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 23.0 統計軟件進行數據分析，計量資料符合正態分布，以()表示，采用t檢驗；計數資料采用頻數表示，采用χ2檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療前，兩組ReConn、FMA-UE、UEFT 和MBI評分均無顯著性差異(P＞0.05)；治療后，兩組各項評分均顯著提高(P＜0.001)，試驗組各項評分均高于對照組(P＜0.05)。見表2～表5。

表2 兩組治療前后ReConn評分比較

表3 兩組治療前后FMA-UE評分比較

表4 兩組治療前后UEFT評分比較

表5 兩組治療前后MBI評分比較

3 討論

近年來，不同形式的非侵入性腦刺激技術已廣泛應用于腦卒中后運動康復[11]。tDCS是促進神經可塑性的潛在有效方式之一，可能的作用機制是改變皮質興奮性，其中陽極刺激增加皮質興奮性、陰極刺激抑制皮質興奮性[12]；tDCS 促使鈉-鉀泵的運轉和局部跨膜離子濃度變化，參與突觸可塑性調節，形成突觸重塑和功能連接[13]；tDCS 還可引起Ca2+在突觸前、后神經細胞胞體和末梢積聚，突觸后神經細胞內Ca2+濃度顯著增高，啟動胞內第二信使反應，募集更多受體進入突觸后膜并增加其敏感性，從而引起長時程增強現象[14]。腦卒中后上肢功能障礙康復中應用tDCS 主要基于兩半球間不平衡理論[15]。腦卒中患者患手運動時，對側M1、對側運動前皮質、同側小腦、雙側輔助運動區和頂葉皮質任務相關神經激活增強；運動障礙的恢復通常與靜息狀態連接平衡恢復有關，特別是在同側M1 和對側區域之間[16]。同側M1 和對側M1 之間的功能連通性降低，與運動損傷嚴重程度相關[17]。功能磁共振成像證明[18]，tDCS 可以提高M1 興奮性，且可強化運動表現，如反應時間、運動準確性和速度。Dumel 等[19]研究表明，健康老年人行M1 區陽極電刺激5 d，同時進行運動訓練，可改善手部運動功能，療效在訓練結束后持續3個月。Mahmoudi等[20]研究發現，無論是雙側tDCS、單側陽極或單側陰極tDCS，均可提高腦卒中患者JebSen 手功能測試成績。專家共識指出[21]，陽極tDCS 治療腦卒中后運動功能障礙的證據等級為中級。我們認為，陽極tDCS 對腦卒中后上肢功能恢復有一定療效，但還需聯合其他外周訓練，進一步改善腦卒中患者上肢運動功能。

上肢康復機器人利用重復性運動刺激，幫助患者進行上肢功能訓練；游戲訓練設計能激發患者主動參與訓練；同時，目標導向軌跡訓練的實時反饋，能根據患者的恢復情況，隨時調整訓練模式，讓患者更直觀感受到上肢功能的恢復[22]。機器人輔助康復的效果已經研究證實[23]。此外，機器人系統中的傳感器可定量評估患者在治療期間的表現[24]。

本研究顯示，常規機器人訓練有助于腦卒中患者上肢功能改善，而tDCS 聯合康復機器人訓練效果更佳。在常規上肢機器人訓練前應用陽極tDCS 興奮患側M1區，增加患側皮質興奮性，預先激活病變腦區；上肢康復機器人對患側肩肘關節進行大量重復刺激訓練。Kim等[25]發現，陽極tDCS對腦卒中后亞急性期患者的手功能療效顯著。本研究顯示，試驗組UEFT 中涉及抓握、捏、側捏的評分改善明顯，說明tDCS 可以彌補機器人欠缺的手功能訓練，進一步改善運動表現。tDCS 刺激患側M1 區不僅能改善患者上肢功能，對下肢功能也有一定程度改善[26]。基于“中樞-外周”的訓練模式相對于傳統康復訓練和機器人訓練，能夠進一步改善腦卒中患者的運動功能，進而提高患者的日常生活活動能力。

本研究不足之處在于UEFT 中涉及的上肢協調性的評分改善不明顯，可能由于治療時間較短，今后將進行更長周期的治療和隨訪。本研究樣本量較小，沒有針對不同部位和病程進行更細化的研究，今后將開展大樣本多中心研究，探討tDCS 在腦卒中治療中的刺激方式、靶點和參數等。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。