重復經顱磁刺激在腦卒中偏癱患者步行功能康復中應用的研究進展

賈文萍，臧傳艷，張紅倩，代新年

1濰坊醫學院，山東 濰坊 261000；2青島濱海學院附屬醫院康復醫學科，山東 青島 266000

腦卒中是常見神經系統疾病，嚴重威脅人類健康。據估計，卒中后幸存的患者中約55%～75%會出現感覺運動障礙[1]。一直以來，物理治療作為卒中患者恢復健康的主要治療手段，但近年來，迫切需要有更多的康復治療手段。因此，研究者們不斷探索新的康復手段，以期為患者提供全面治療。Bark?er等[2]在 1985年首次報道了經顱磁刺激（TMS）技術，它是一種無創傷性的神經刺激方法。重復經顱磁刺激（rTMS）是基于TMS而發展起來的一項無痛、無創、無輻射、重復且連續刺激大腦皮層的技術，能夠調節刺激部位及遠端與刺激部位存在結構、功能連接腦區的神經活動。在一個健康個體中，大約有90%或更多的上肢運動功能是由對側半球的神經纖維支配的。然而，下肢有70%～80%的運動功能是由來自對側半球的神經纖維支配的，其余20%～30%是由同側半球的神經纖維支配的。由此看來下肢神經支配更為復雜。本文就rTMS對促進卒中后下肢運動功能康復的治療技術簡介、作用機制、常用評定指標及臨床療效展開綜述。

1 rTMS治療技術及其改善運動功能的作用機制

1.1 rTMS治療技術 TMS是一種利用脈沖磁場作用于中樞神經系統（主要是大腦），再通過感應電流調節皮質神經細胞的動作電位，從而影響神經電生理活動的磁刺激技術。TMS的刺激模式有三種，既可以單獨應用（單脈沖TMS，sTMS）、聯合應用（雙脈沖TMS，pTMS），也可以以刺激序列的形式應用（重復 TMS，rTMS）[3]。本文主要闡述 rTMS 的基礎理論研究。rTMS是以固定的頻率和強度連續作用于某一腦區。近年來研究者們對rTMS的治療原理進行了許多探索，目前普遍認可的觀點是：根據rTMS的刺激頻率分為高頻（＞1 Hz）和低頻（≤1 Hz），高頻常用來刺激患側大腦皮質使之產生興奮作用，低頻常用于刺激健側大腦皮質起到抑制作用，兩種不同的作用可重新調整運動皮層興奮狀態從而促進運動功能恢復。

1.2 rTMS改善卒中患者運動功能的作用機制rTMS改善卒中患者運動功能的作用機制尚未明確，加上刺激參數過多，給研究帶來一定的困難。近年研究表明，rTMS改善卒中患者運動功能可能與以下因素有關。

1.2.1 半球間抑制（IHI） IHI模型是指導腦卒中后運動康復應用rTMS的常用理論模型。rTMS是在TMS可以影響大腦皮層興奮性的基礎上發展起來的。已有研究表明，rTMS可以通過調節大腦皮層的興奮性來平衡兩個半球，進而改善步行功能，相應的電生理結果也為卒中后下肢半球競爭模型提供了進一步的間接證據。研究表明，通過在受影響半球的運動皮層（M1）上施加高頻rTMS以增強受影響半球的興奮性，或通過在未受影響半球的運動皮層上施加低頻rTMS以抑制未受影響半球的興奮性，可以重新平衡半球活動，而且半球間皮質興奮性有目的的調節可以優化神經重組[4]。在腦卒中患者中，卒中引起的損害通過降低受影響半球的IHI來破壞平衡，并將平衡向未受影響半球轉移，與受影響的半球相比，這將導致未受影響的半球過度活躍[5]。

1.2.2 神經的可塑性 rTMS可在刺激區和功能連接區誘導神經可塑性效應。大多數研究者認為rT?MS的后效應是由于突觸效率的改變，類似于長時程增強（LTP）和長時程抑制（LTD），它們被廣泛認為是學習記憶的主要細胞機制之一[6]。研究表明，rTMS和經顱直流電刺激（tDCS）技術能夠誘導皮層興奮性的變化，這些變化與促進或長時程增強有關，如通過谷氨酸能神經傳遞的可塑性，或通過GABA能神經傳遞的抑制和長時程抑制[7]。王賢衛等[8]通過采用rTMS結合功能電刺激（FES），對腦卒中偏癱下肢功能進行康復治療，發現高頻磁刺激能夠誘導神經元興奮，降低突觸傳導閾值，使FES治療產生的突觸可塑性和神經元興奮性進一步放大和增強。Guan等[9]根據rTMS可誘導同側M1的神經可塑性，加強皮質神經元之間的連接，短暫增加腦血流量，從而改善皮質脊髓束功能、促進運動康復的理論，使用功能磁共振成像研究發現，經rTMS治療后，雙側大腦半球之間的功能連接增強。近年來，功能性磁共振成像和電生理學也被用于評估rTMS的潛在影響。有證據表明，無創經顱磁刺激（NIBS）的后效應是通過突觸可塑性機制誘導的[10]。總之，rTMS的作用機制仍未確定，還需要進一步、更多的直接證據。

2 rTMS對步行功能的評定指標

rTMS在腦卒中偏癱患者中常用的步行功能評定指標有改良Ashworth量表（MMAS）、下肢Fugl-Meyer（FMA）量表、10 m步行試驗（10MT）、“站起-走”計時測試（TUG）和Hmax/Mmax比值作為運動神經元興奮性的電生理指標等。

2.1 MMAS 可用于評價肌張力。根據肌張力的高低分為5級，0級為正常肌張力，1/1+級為肌張力稍增加，2級為肌張力輕度增加，3級為肌張力中度增加，4級為肌張力高度增加。等級越高，表示肌張力增加越多，肢體越僵硬，阻力越大，被動活動越困難。肌張力的評測在神經康復中是非常重要的，臨床常用改良Ashworth量表進行評定。

2.2 下肢FMA量表 可用于評價下肢運動功能。共17項，每一部分的評分標準：0分為完全不能執行；1分為部分執行；2分為完全執行。最高分為34分。分數越高提示下肢的分離運動越好。FMA量表能較準確地對偏癱患者肢體功能做出定量評定，是目前國際公認、標準的評定方法。該評定法最主要的缺點是評測所需要的時間過長。

2.3 10 MT 可用于評價步行速度。在10MT測試中，受試者被要求在12 m的室內人行道上盡可能快地走。如有需要，可使用助行器和（或）足矯形器。為了避免加速和減速的影響，使用秒表以自行確定的最大速度確定穿越人行道中間10 m的時間。10MT對腦卒中患者具有較高的復測信度。

2.4 TUG 常用于描述腦卒中后患者移動能力和基本活動技巧。測試時需要有扶手的椅子、卷尺、帶子和秒表。要求被檢查者從坐位獨立站起，向前步行3 m（如需要可以使用輔助裝置），轉身回到座椅前方，再轉身坐下。記錄全程所用時間。正常人7～10 s即可完成測驗，不能在此時間完成，尤其超過20 s完成者提示存在移動障礙。拖輪試驗是評估動態平衡和移動功能的主要結果。

2.5 Hmax/Mmax比值 可用于評價皮質的興奮性。在電生理測量運動神經元興奮性時，誘發了受影響側比目魚復合運動動作電位（CMAP或M）和H反射。計算方法是將H反射的最大峰間振幅除以M波的振幅。

3 rTMS對卒中后偏癱患者步行功能康復的有效方案

3.1 有效方案 值得注意的是，TMS參數在不同的疾病研究中差異很大。就目前而言，rTMS在卒中后患者下肢運動功能康復中的最佳治療方案尚未確定。在線圈的研究方面有較多樣的形式，如普通的8字形線圈、雙錐線圈、H線圈等。Wang等[11]采用8字形線圈5 Hz rTMS作用于受影響的大腦半球，結果顯示卒中患者下肢行走速度、步態空間不對稱、運動功能以及神經性疼痛均得到明顯改善。Sasaki等[12]使用雙錐線圈10 Hz rTMS作用于刺激位點，結果顯示使用雙錐線圈的高頻rTMS是一種安全可行的干預措施，可用于腦卒中患者的肢體和軀干的運動功能恢復。盡管現有的研究存在局限性，但學者們的主要結果仍表明，高頻rTMS與H線圈一起傳遞對改善下肢運動功能、短期疼痛具有潛在的有益作用。8字形線圈通常提供更多的焦點刺激，但產生的電場較淺；雙錐線圈被認為是一個更大的8字形線圈，提供更深層、更強烈、但較少聚焦的刺激，可以刺激3～4 cm深的區域；H線圈在不增加皮層淺層電場強度的情況下，有效地刺激大腦深度為4～6 cm的區域[7，13]。由于上肢運動區位于背側大腦皮層，下肢運動區位于大腦縱裂的深部，所以一般認為雙錐線圈和H線圈高頻rTMS更適合于對下肢M1刺激。

3.2 臨床療效 目前對于卒中后偏癱患者步行功能的研究相對較少，咎因于在rTMS解釋慢性中風患者的步行恢復情況時，可能比上肢更為復雜。Tung等[14]研究表明，rTMS治療中風患者的下肢功能、下肢活動和參與程度以及運動誘發電位的改善程度高于安慰劑治療。Meng等[15]認為低頻刺激對側半球不僅可以降低對側皮質的興奮性，還可以增強功能鍛煉的效果。Kondo等[16]研究發現，每天使用低頻rTMS與強化職業治療不僅能顯著改善卒中后偏癱患者患肢的運動功能，而且能顯著降低肢體的f波振幅以及運動神經元興奮性，達到抗痙攣效果。然而，有學者表明直接促進受影響M1的興奮性可能比抑制未受影響M1的興奮性更有利于卒中后恢復[17]。Tan等[18]觀察到損傷半球（L-H）的TMS增加了卒中后下肢異常交叉關節機械耦合相關肌肉的激活。還有學者旨在探討P3點的興奮性磁刺激對慢性中風患者的影響，發現受影響的下肢和上肢的運動功能、感覺功能和疼痛程度評分增加（根據FMA，疼痛程度降低），認為這一幸免區域的rTMS可以產生廣泛的益處[19]。Lin等[4]首次探討rTMS應用對亞急性腦卒中合并下肢實質性損傷患者活動能力的影響，結果表明，應用1 Hz rTMS對這些患者的平衡、活動能力和ADL獨立性均有良好的影響。最近的研究表明，盡管下肢運動皮層在大腦深層區域，但是通過無創腦刺激（NIBS）技術如重復經顱磁刺激，可以達到下肢肌肉的皮層表征，也可能有效地恢復中風后步態障礙[13]。Cho等[20]研究發現，基于調節亞急性腦卒中患者半球間相互作用的假設，確定雙模無創腦刺激（NBS）在雙側M1，同時應用10 Hz rTMS和陰性的tDCS改善運動功能是安全的，優于單獨應用10 Hz rTMS。

然而，由于實驗設計存在差異，對rTMS促進慢性中風患者運動恢復的分析顯示出好壞參半的結果，包括益處和無益處。Sivaramakrishnan等[21]研究表明，缺少TMS誘導的脛前肌和股直肌的運動誘發電位并不影響慢性中風幸存者的步態速度。Huang等[22]以1 Hz真性與假性rTMS做研究，結果顯示實驗組與對照組在行走、平衡、運動功能和生活質量以及日常生活活動恢復方面無顯著差異。Terreaux等[23]在安慰劑和10 Hz刺激方案后，沒有觀察到任何臨床、神經力學和步態參數的統計學顯著變化或變化趨勢。總的來說，這些研究都存在一定的局限性，最主要的限制因素是樣本量相對較小。

4 小結

綜上所述，rTMS是世界上較為先進的康復治療技術，具有非侵入性、安全、方便、有效的良好優勢。雖其作用機制尚不完善，但就現有的可能機制IHI和神經可塑性等方面來說，研究表明無論是高頻（＞1 Hz）還是低頻（≤1 Hz），也無論是作用于患側大腦半球還是健側大腦半球，rTMS對于卒中后偏癱患者的步行功能的改善都是有效的。但關于rTMS促進腦卒中步行功能康復的詳細作用機制、具體原理以及臨床應用的療效、治療方案、應用類型，仍然有待進一步的研究來證實。總之，rTMS是一項有益于卒中患者康復的治療技術，希望在不久的將來得到廣泛應用。