陰極經顱直流電治療聯合任務導向性訓練對缺血性腦卒中患者上肢功能的影響

郭航天,頓華帥,張 明,張秀芳,周敬杰

(1.徐州醫科大學徐州臨床學院,徐州市中心醫院康復醫學科,江蘇 徐州 221009;2.徐州醫科大學附屬徐州康復醫院,江蘇 徐州 221003)

隨著世界人口老齡化的發展,全球每年有 3300 萬人發生腦卒中,其中缺血性腦卒中約占87%,有80%的腦卒中患者存在腦卒中后遺癥,造成了肢體運動和感覺功能障礙等,嚴重影響了日常生活活動能力[1]。根據我國永久性功能障礙分級標準,人的上肢功能占全部功能的60%,而手的功能又占上肢功能的90%[2],共同完成復雜又精細的運動。根據流行病學調查結果顯示,我國腦卒中的首次發病年齡越來越輕,因此,上肢及手的功能障礙對發影響患者的日常生活,更是對整個家庭造成了經濟上的負擔和心理上的沉重打擊。腦卒中后上肢功能障礙往往重于下肢,恢復過程也較長,加快腦卒中后的上肢和手功能的恢復對于患者恢復生活工作至關重要。經顱直流電治療(anscranial direct current stimulation,tDCS)作為一種非侵入腦部刺激技術,不依靠外科手術等有創治療,利用一對電極將恒定的、低強度(1～2 mA)的直流電作用于特定腦區,起到調節大腦皮層神經元活動的作用[3]。任務導向性訓練可以緩解治療的枯燥性,提高治療的目的性,利用中樞干預和外周刺激相結合的治療方式[4,5],能有效提高腦卒中后患者上肢功能的恢復。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2021年5月至2022年12月在徐州市中心醫院康復醫學科就診的缺血性腦卒中患者60例。納入標準:①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診治指南 2018》[6];②年齡30～80歲;③首次發病;④病程6個月內。排除標準:①雙側大腦病變、顱腦外傷或顱內腫瘤;②病前有嚴重肢體功能障礙;③嚴重的內科疾病(心臟起搏器、肝腎功能不全、傳染性疾病等);④合并癲癇、帕金森、嚴重認知障礙等神經系統疾病;⑤顱內金屬異物; ⑥無法耐受直流電刺激者;⑦嚴重認知障礙或聽力、視力障礙;⑧患者或家屬不配合。將60例患者按照隨機數字法分為對照組和試驗組各30例,兩組性別、年齡、病程等比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。所有患者均自愿參加本試驗并簽署知情同意書。本研究由徐州醫科大學附屬徐州康復醫院醫學倫理委員會審批通過 (編號:XK-LW-20200428-003)。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法兩組均進行常規作業治療和任務導向性訓練,試驗組在對照組的基礎上增加陰極經顱直流電刺激。連續治療3周,在治療前、治療3周后進行康復評定,并在9周后進行隨訪評定。

1.2.1對照組 ①作業活動[7]:30 分鐘/次,1次/天,每周5 d。滾筒:活動肩、肘、腕關節,維持和改善上肢活動度,強化本體感覺;摩擦板:預防和牽張手屈肌張力,改善上肢肩關節活動度,鍛煉上肢肌肉力量;木插棒:改善手抓握能力、上肢運動功能和手眼協調能力;肩關節抬舉器:利用體操棒改善手抓握能力、上肢力量訓練和協調能力;上肢協調功能訓練器:增強手抓握能力、前臂旋前旋后能力和上肢協調能力。②任務導向性訓練[8]:20分鐘/次,1次/天,每周5 d,連續治療3周。采用上海卓道生產的上肢力反饋運動控制訓練機器(型號ArmGuider-NSS),有兩個維度,使患者在不抗重力的前提下做上肢各關節的活動。根據患者上肢功能障礙程度和實際需要,結合患者的興趣愛好,選擇不同的運動模式、運動軌跡和運動目標。模式有被動訓練、引導訓練、情景訓練等;運動軌跡有直線、波浪線、米字形、扇形、圓形、半圓形等;運動范圍有小、中、大。根據患者興趣愛好,選擇不同的任務目標,如抓蝴蝶、打地鼠、數字比較、數字計算、撲克記憶、水果忍者等,增加訓練的目標性和趣味性,可以有效緩解患者訓練時的枯燥無味和懈怠疲倦。

1.2.2試驗組 在對照組的治療基礎上增加陰極經顱直流電刺激,與任務導向性訓練同時進行,由于經顱直流電的后續效應[9],先進行任務導向性訓練和經顱直流電刺激,再進行常規作業治療。采用武漢億邁醫療科技有限公司生產的微電流刺激儀(型號EM8060),等滲鹽水浸泡的海綿棉套包裹4.5 cm×6 cm 電極,陰極置與健側大腦運動皮質區(M1區),陽極置于對側眶葉區,刺激時間20 min,刺激強度1mA,此時電流密度為0.037 mA/cm2[10],1次/天,20分鐘/次[11],每周5 d,連續治療3周[12]。

1.3 觀察指標在治療前、治療3周后、9周后隨訪由同一名康復評定師分別對兩組患者采用Fugl-Meyer上肢評定量表(FMAUE)[13]、Jebsen Taylor 手功能測試(JTT)[14]、改良Barthel指數(MBI)[15]、表面肌電圖(EMG)[16]。進行評定。

1.3.1FMAUE 評定患者上肢的運動功能,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。

1.3.2JTT 評定患者上肢和手的實用功能,總共有7個任務,記錄每項任務的完成時間并算出總和,每項測試最長完成時間120 s,不能完成視作120 s,時間越短,功能越好。本次試驗只評定其中6項任務,包含用患側手翻轉卡片,撿起小物件,疊跳棋,用勺子挖豆子,分別轉移5個大小質量相同輕罐和重罐。去掉句子寫作任務,主要因為有輕微語言功能障礙的患者或慣用手是右手的左側偏癱的患者評估時會有較大偏差。

1.3.3MBI 評定患者基礎性日常生活活動能力,包括進食、如廁、穿衣、洗澡、轉移等十個項目,無法步行的使用輪椅替代,共100分,分數越高,患者的基礎性自理能力越強。

1.3.4EMG 評定患側上肢的生理功能治療前后對兩組病例患側上肢進行表面肌電圖檢測,檢測時取患者坐位,將表面電極貼在肱二、三頭肌肌腹部,貼之前使用75%乙醇棉球清潔皮膚,測試時測試者一手固定患者肘關節,一手輕握其腕關節,令患者做主動屈肘、伸肘運動,每塊肌肉連續主動收縮3次,期間每次至少放松5 s。采集肱二、三頭肌主動運動時收縮的均方根值,取3次平均值,數值越大,肌肉收縮力越強。

1.4 統計學方法采用SPSS 24.0軟件將所得數據進行分析。正態分布的計量資料以均數±標準差表示,組間比較使用t檢驗;非正態計量資料以四分位數表示,組間比較使用非參數檢驗。計數資料以例數(%)表示,組間比較使用卡方檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組上肢和手的運動功能比較治療3周后及9周后隨訪,兩組評分較治療前均有所提高,差異有統計學意義(P<0.001);組間比較,治療3周后,試驗組評分高于對照組(P<0.05),9周后隨訪,兩組間評分差異有統計學意義且更為顯著(P<0.001)。見表2。

表2 兩組治療前后FMAUE評分比較 (分)

2.2 兩組上肢和手的實用功能比較治療3周后評定及9周后隨訪,兩組評分較治療前均有所提高,差異有統計學意義(P<0.001);治療3周后,兩組間比較差異無統計學意義(P>0.05);9周后隨訪,試驗組評分高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組治療前后JTT評分比較 (s)

2.3 兩組生活自理能力功能比較治療前兩組MBI評分結果比較,差異無統計學意義(P>0.05)。治療3周后評定及9周后隨訪,兩組評分較治療前有所提高,差異有統計學意義(P<0.001);治療3周后兩組間差異無統計學意義(P>0.05);9周后隨訪,試驗組評分高于對照組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組治療前后MBI評分比較 (分)

2.4 兩組上肢生理功能比較治療前兩組EMG評定比較,差異無統計學意義(P>0.05)。治療3周后及9周后隨訪,兩組評分較治療前均有所提高(P<0.001);治療3周后,試驗組高于對照組,差異有統計學意義(P<0.05),9周后隨訪差異有統計學意義且更為顯著(P<0.01)。見表5。

表5 兩組治療前后EMG評分比較 (μV)

3 討論

近年來,非侵入性腦部治療技術被越來越多的人們所熟識,廣泛應用到臨床治療當中,其中最常用的就是重復經顱磁治療(rTMS)和tDCS。rTMS是通過閾上刺激直接引起神經元軸突去極化[17],產生動作電位,繼而影響腦內代謝和相關電生理活動,且有可能誘發癲癇[18]。而tDCS是通過閾下刺激來改變神經元的興奮性,促使鈉-鉀泵轉運及局部跨膜離子濃度發生變化[19],使其發生超極化或去極化的反應從而調節神經活動,且未發現較明顯的不良反應[20]。

腦卒中后雙側大腦興奮性的改變是tDCS工作原理的基礎。正常大腦兩側半球通過交互性半球間抑制達到并維持雙側大腦半球功能匹配及平衡[21]。兩側半球的初級運動區(M1)相互作用、互相制約,達到平衡。它可能是由發出抑制作用的M1區通過興奮性神經元經胼胝體與對側抑制性酪氨酸能中間神經元形成突觸而實現的[22]。當一側大腦受損后,大腦半球間這種平衡被打破,患側半球因受損使興奮性降低,另一方面受到健側半球過度抑制,造成了卒中后功能障礙。增加患側半球的興奮或抑制健側半球的興奮可促進腦卒中后上肢運動功能的恢復[23]。但也有學者認為,腦卒中后患者功能康復主要遵循代償模式[24],即健側大腦神經元興奮性增高是對患側大腦的補償作用,或者遵循雙向平衡模式,即患側大腦神經網絡完整性高時傾向遵循半球相互抑制模式,患側半球神經網絡保留性低時遵循對側代償模式[25]。這種理念尚未達成共識,因此目前大部分研究仍以半球間相互抑制模式為基礎。tDCS正極刺激使得神經元細胞膜的激活閾限降低,細胞的自發放電頻率增加;負極刺激增加細胞的激活閾限,自發放電頻率減少。ctDCS具有后續效應[26],研究表明,當受到陽極刺激時,該部位腦血流增加17.1%,當停止刺激后,腦血流量回到基線水平;當受到陰極刺激時,血流增加5.6%,停止刺激后,血流量降低在基線水平以下(-6.5%),并持續到刺激后期[27]。

目前tDCS聯合其他康復治療技術的研究多選擇陽極刺激,如tDCS結合針刺治療、運動想象、或上肢機器人治療等,都是陽極興奮患側大腦運動皮質的研究,顯示atDCS對腦卒中上肢運動功能有促進作用。選擇陰極刺激作為研究較少。如國外學者Fregni等[28]首次嘗試進行健側陰極抑制的研究,對6例慢性期的腦卒中患者(平均病程27個月)進行ctDCS的治療,結果顯示,與對照組相比試驗組的上肢功能改善明顯提高。Pruvost-Robieux等[29]的研究也得出了相似結論。鄒飛等[30]對80例亞急性期腦卒中患者(病程小于3個月)進行隨機分組研究,對照組進行常規康復治療和tDCS假刺激,試驗組進行常規治療和ctDCS刺激,在治療5周25次后,與治療前相比,試驗組的Fugl-Meyer評定和Wolf運動功能分數提高,且明顯高于對照組。這些學者都是進行單純ctDCS研究,只有中樞調控,沒有外周干預。因此,我們認為通過陰極經顱直流電對健側大腦半球進行抑制刺激可以促進腦卒中后上肢功能的恢復,若與其他外周干預相結合,并利用ctDCS的后續效應能進一步加快功能康復。

在本研究中,通過ctDCS對健側大腦的抑制來提高患側半球的興奮性繼而促進上肢功能恢復,又因為ctDCS的后續效應,選擇先同時進行ctDCS刺激和任務導向性訓練,提高突觸的可塑性[31,32],再進行常規作業治療,延續刺激的后續作用。結果顯示,治療3周后及9周后隨訪,FMAUE和EMG分數都明顯提高,且試驗組高于對照組,并且試驗組9周后的進步幅度高于對照組。可見運動功能的改善效果是最直觀且客觀的,并驗證了ctDCS的后續效應。JTT評估中,治療3周后試驗組較對照組的改善不明顯,由于一些樣本治療前處于軟癱期,即使3周后運動功能有所改善也很難完成翻轉卡片等精細任務,因此兩組在完成6項任務的時間上沒有顯著性差距。9周后隨訪,由于tDCS對上肢尤其大拇指的刺激作用,使大拇指的功能有所提高,很多拿、捏的精細動作能夠完成,雖然用時較長,但能夠在120 s內完成,試驗組較對照組改善更為明顯。MBL評定中,3周后的功能恢復不如9周后的明顯,但試驗組也是高于對照組的。由于許多自理活動可以通過學習技巧和正確的方法來完成,時間越長完成越熟練,完成度越高,自理能力越強。且大多樣本是右利手,因此左側偏癱的患者生活自理能力較右側偏癱患者受影響較小,功能恢復對自理活動的幫助較少,自理能力進展較不明顯。所有9周后隨訪的結果顯示,試驗組都較對照組有明顯改善,且與治療3周后評定結果相比,試驗組改善幅度大于對照組,說明試驗組優勢持續存在,驗證了ctDCS的后續效應。

本研究不足之處在于:治療療程較短,且肌電圖評定只測試了肱二頭肌、肱三頭肌在抗阻運動下的主動收縮力,沒有測試被動牽伸時的收縮力和其他關鍵肌肉的收縮力。由于被動牽伸下的肌肉收縮力取決于該肌肉的肌張力,而本實驗中缺血性腦卒中患者在恢復期時肌張力會出現先增高再下降的趨勢,因此不同時期患者肌張力的發展趨勢不一樣,需要將樣本進一步細化,分階段進行試驗。