针刺结合微电子神经桥治疗中风偏瘫的新思路

2015-03-24钱琴琴高建芸王志功吕晓迎

东南大学学报（医学版） 2015年4期

关键词：微电子电针偏瘫

钱琴琴，高建芸，王志功，吕晓迎

(1.东南大学医学院，江苏南京 210009； 2.东南大学附属中大医院针灸科，江苏南京 210009； 3.东南大学射频与光电集成电路研究所，江苏南京210096； 4.东南大学生物电子学国家重点实验室，江苏南京 210096)

·综述·

针刺结合微电子神经桥治疗中风偏瘫的新思路

钱琴琴1，高建芸2，王志功3，吕晓迎4

中风发病率高、致残率高，我国偏瘫患者人数在逐年增加。针刺是治疗中风偏瘫的主要手段之一，经皮穴位电刺激也发挥着很大的作用，两者都能让患者有持久的穴位刺激，但是只能依靠预先设定的模式做机械式的抖动。微电子神经桥在应用中采用体表电极将获取的肌电信号进行功能电刺激，但其选择性和灵敏度不如前者。因此，作者考虑如果将传统的针刺与微电子神经桥相结合，就能精准地将采集的信号输入到需要的部位，支配偏瘫肢体产生和谐的指定动作，也可以解决微电子神经桥体表电极选择性和灵敏度不够的问题，以期用这种方法更好地帮助偏瘫患者进行运动功能重建。

中风偏瘫; 针刺; 微电子神经桥; 文献综述

中风具有高死亡率、高致残率、高复发率等特点，《中国心血管病报告2013》指出中国目前中风患者至少700万，给家庭和社会带来沉重的负担[1]。虽然诊断和抢救水平不断提高，但其治愈率仍很低，约75%的存活者遗留程度不等的功能障碍[2]。所以研究出对中国偏瘫病人适用的康复技术，能极大地推动我国残障人群康复医疗的发展。作者就目前针刺技术和经皮穴位电刺激治疗中风偏瘫的优势与不足进行探讨，认为利用微电子神经桥理论与针刺相结合将会为中风偏瘫的治疗开辟新的思路和方法。

1 针刺在治疗中风偏瘫中的运用

1.1 中风偏瘫的毫针针刺治疗

早在《内经》中针刺的方法治疗中风偏瘫就已有详细的记载：“凡刺之方，必别阴阳”。杜元灏[3]经过文献研究统计之后把中风后遗症放入针灸Ⅱ级病谱中，并认为在中风恢复期和后遗期针灸治疗应该成为主要的治疗手段。毫针针刺的治疗体系中包括有体针、眼针、腹针、头皮针等其他疗法，在这些疗法的基础上发展出了多样化的针刺方法，如颞三针疗法、醒脑开窍针刺法、全经针刺法、分期针刺法等,这些疗法具有不同的理论背景和取穴方法，却都在临床上取得了令人满意的治疗效果。在分期治疗方面，软瘫期、恢复期和后遗症期所选的穴位和刺激手法都有所区别。有学者将传统中医经络理论与现代康复医学中关于偏瘫患者神经功能恢复方面的理论相结合，在不同阶段取穴针灸屈、伸肌治疗中风偏瘫，发现与常规针刺相比疗效要好[4]。在取穴规律方面，有研究显示针灸治疗中风弛缓性瘫选用4条阳经，分别为手足阳明、督脉、足少阳经，治疗痉挛性瘫则以手阳明经、手足少阳经及足太阳经4条经脉为主，上肢配心包经，下肢配足阳明经或足太阴经[5]。穴位使用频次最高的为阳明经穴，如合谷、曲池、足三里、肩髃、阳陵泉等。

1.2 电针治疗中风偏瘫

建立在针灸基础上的电针疗法在治疗中风偏瘫中的运用也越来越普遍，不但可以克服手捻针运针不能持久、易疲劳等不足，而且其动力作用较大，治疗时兴奋效应占优势。在机制的研究上，有学者报道电针治疗缺血性中风后遗症能刺激经络，激发经气缓解血管痉挛，使脑血管扩张，脑血流量增加，脑组织血氧利用率得到提高[6]。也有学者认为电针能调节脑内微环境的变化，促进缺血所引发的相关脑区神经干细胞的增殖，从而分泌神经营养因子对脑损伤起到保护作用[7-8]。在临床上电针治疗中风偏瘫可以选取不同的部位，主要有夹脊穴、跷脉穴、经筋结点、神经干、阴经穴和阳经穴等。不同频率治疗中风偏瘫的疗效也不同，其中对于缓解偏瘫患者肢体痉挛状态，选用高频率电针刺激缓解中风后肢体痉挛疗效较好[9-10]。在波形的选取方面，从临床的治疗效果来看疏密波和断续波的使用可以很好地规避神经适应性的问题，同时具有多种频率组合的电脉冲更容易刺激肌肉，使之产生节律性运动，更利于肌肉张力得到锻炼，这种治疗效果是单一的连续波无法实现的。

2 经皮穴位电刺激在治疗中风偏瘫中的应用

2.1 经皮穴位电刺激在现代康复医学发展中应运而生

在目前针对脑卒中后肢体瘫痪的康复治疗中，除了传统针刺疗法，功能电刺激(functional electrical stimulation,FES)已然成为一种广泛应用的治疗方法[11-12]。FES是通过一段人工预先设定的脉冲电流信号序列来刺激受损伤的神经或肌肉，使之产生相应的动作。1961年美国医生Liberson最早提出FES的概念并利用其成功矫正了偏瘫患者的足下垂。此后，FES已在世界范围内成为瘫痪肢体康复治疗的重要方法之一。

之后有医者发现，若通过针灸穴位将特定的低频脉冲电流输入人体，使患肢产生即刻功能性活动以治疗疾病的效果更好，这样一种方法便是经皮穴位电刺激(transcutaneous electrical accupoint stimulation， TEAS)。根据骨度分寸法来定位的穴位位置相对固定，经络上可以选择的穴位也比较多，能左右远近搭配使用，相较于经皮神经电刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation,TENS)镇痛疗效更好[13]。与电针相比，电脉冲作用于人体的方式不尽相同，TEAS是通过贴在穴位上的体表电极来输入脉冲，而电针将脉冲通过穴位上的针灸针来输入，是一种直接的体内输入。两者与传统的针刺相比，人力都得到很大程度的节省，而且TEAS无痛无创易于操作，病人在家即可自己使用，因此较广泛的运用于治疗脑卒中后偏瘫患者肢体功能恢复。

2.2 TEAS在中风偏瘫治疗中的研究近况

TEAS一般选择的电流强度兴奋Ⅱ类纤维而不使Aδ和C类纤维兴奋，这样神经粗纤维被激活，产生内源性阿片样物质，减轻疼痛感[14]，因此会对减轻中风偏瘫后的肢体疼痛有不错的疗效。在1998年，美国密苏里州大学医学院的研究人员认为，电针和TEAS作用于穴位的镇痛作用要比单纯的针灸来的明显[15]。也有学者[16-17]指出，TEAS可以得到针灸及电针灸相同的外周血液动力效应，能迅速改善脑血流量、降低脑血管阻力。治疗中TEAS周期的长短、脉宽的大小和波型的选择会使治疗效果不同。有实验表明，使用100 Hz的电脉冲对经皮穴位进行刺激的效果最佳[18-19]。TEAS可以对肌梭进行刺激，刺激信息通过Ⅰ类神经传入纤维被传入脊髓神经中枢，继而做出牵张反射的指令，使瘫痪肌肉产生收缩[20]。有关TEAS对偏瘫康复的实验研究开展了不少，例如2007年，香港理工大学的S.M.Ng和W.Y.Hui-chan在一项针对长期脑卒中后患者的下肢运动功能康复的研究中证实，TEAS与面向作业训练疗法相结合能明显改善患者的屈肌肌力、步态速度，缓解屈肌的痉挛状态[21]。

3 针刺及TEAS治疗的优势和不足

中医认为针刺能够疏通经络、调和阴阳、扶正祛邪。现代医学认为针剌可通过改善血液流变学、脑部血液供应和微循环，达到帮助偏瘫患者实现运动功能恢复的目的。针刺还避免了药物的毒副反应，对中风后遗症的预防和生活质量的提高都起到积极的作用。同时该疗法简、便、廉、验，易于被患者所接受，方便在临床推广使用。然而，临床上针刺治疗中风偏瘫需要的疗程较长，不能让患者产生即刻功能性的运动，电针和TEAS产生的也只是机械式的抖动，刺激模式大多事先设定，而且只靠简单的脉冲刺激产生的动作和正常人肢体动作和谐度相去较远。和患者主动训练的恢复方法相比，在接受电针和TEAS治疗的过程中患者大部分时间处于被动接受治疗的状态，主动参与的机会很少，在这点上存在一定的不足。随着治疗时间的延长，患者在身体和心理上会存在不同程度的耐受，势必也会影响其临床效果。再者，针刺治疗中风后遗症方法颇多、流派繁杂，没有相对统一的规范，这使目前针刺治疗中风偏瘫的临床和科研均显混杂，创新较少，思维局限，发展比较缓慢[22]。因此，寻找一种既集合电针和TEAS的治疗优点又能让患者主动参与运动恢复的治疗方法很有意义。

4 针刺治疗中风偏瘫引入微电子神经桥理论与方法的现状与可行性

4.1 微电子神经桥

2004年，东南大学王志功教授等[23-24]在国际上首次提出了“微电子神经桥”的概念(图1)，通过开展利用“微电子神经桥”系统和功能电刺激原理，在运动功能恢复与重建领域开辟了一条全新的路径。该研究的基本指导思想是通过使用一套可植入人体的微电子系统在坏死的神经束两端重新建立电信号传输路径，该传输神经桥可以完成将坏死神经束的上端信号传输到坏死神经束的下端，从而完成神经运动功能重建的目的。

图1 微电子神经桥

Fig 1 Microelectronic neural bridge

4.2 微电子神经桥的研究成果和应用现状

微电子神经桥的概念在2004年首次提出后，课题组已经设计了几代混合集成和单片集成的微电子神经桥，并开展一系列以大鼠和脊蟾蜍为模型的动物实验。在实现大鼠运动功能重建中，先在大鼠脊髓选定位置进行功能电刺激，获取诱发控制左腿动作的坐骨神经信号，再将该信号经微电子神经桥放大后传送给瘫痪的右腿坐骨神经，使得失去运动能力的右腿发出动作，该实验方案采集动作控制的原始信号作为神经桥的输入信号，为控制更准确、协调的肢体行为提供了可能[25]。经过10多轮的动物实验，在大鼠脊髓上确定了多个动作控制位点，实现了微电子辅助的神经信号再生，得到了肌肉动作响应，验证了受损脊髓神经的功能重建的思想。为了解决中枢神经系统信号源难以获取的问题，课题组又展开了健康肢体神经信号控制瘫痪肢体运动的动物实验研究，并于2010年利用“微电子神经桥”和3G无线互联网传输技术，实现了千里之外(北京-南京)两只蟾蜍坐骨神经的远程桥接和两只蟾蜍左腿在醋酸刺激下的同步缩腿动作(图2)，验证了“无线远程异体神经功能重建”的科学设想。

考虑到中枢神经系统的复杂性，这一思想应用于瘫痪病人还有一定的难度，所以近3年来实施了“先外周后中枢”和“先体外后体内”研究路线。沿这一路线提出了应用于偏瘫病人肢体运动功能重建的有效方法，获得了瘫痪肢体功能重建的初步临床实验结果[26-28]。基于前期的动物实验，在人体实验上，首先通过体表肌电信号探测和体表刺激构建瘫痪肢体功能重建系统，并进行了手部简单动作(屈腕、伸腕、抓握、指伸)的功能重建实验。通过阵列式的探测电极寻找最佳体表肌电探测位点，采集运动时健康肢体的神经、肌肉电信号，对其进行解码和刺激脉冲生成，使得生成的刺激脉冲作用于受控肢体，实现健康肢体控制瘫痪肢体运动、偏瘫患者健侧手带动患侧手抓握东西等。

4.3 针刺结合微电子神经桥治疗中风偏瘫的可行性

在课题组开展的利用“微电子神经桥”系统和功能电刺激原理实现瘫痪肢体运动功能重建研究过程中发现：植入式电极刺激神经选择性好，灵敏度高，却因需要手术，短期内难以进入临床试验；体表电极刺激神经肌肉容易进入临床试验，但是存在选择性和灵敏度不理想的问题。由于神经解剖系统相当复杂，怎么根据患者的病情状况选择恰当的刺激位点是现在研究需要突破的难点。然而，找到易于操作又相对固定，治疗又有特异性的刺激点，则穴位无疑是最佳的选择。故若将针刺经络腧穴与微电子神经桥相结合，先采集健康肢体或患者健侧的运动信号，利用微电子神经桥使神经信号传导正常通畅，通过针刺经络腧穴输出到瘫痪肢体，让异体健康肢体带动患者患肢或者让患者的健侧带动患侧做康复训练，从简单到复杂精细的动作，有望帮助偏瘫患者逐步实现运动功能的畅通。

图2 千里之外(北京—南京)两只蟾蜍的同步缩腿

Fig 2 Synchronous contracting legs of two toads which were thousands of mils apart(Beijing-Nanjing)

祖国传统医学有着丰富的临床实践经验，特别在针灸穴位的选择方面，长久建立起来的骨度分寸穴位定位方法和中医理论中的穴位选择方法对研究具有很好的借鉴参考作用。另一方面，针刺结合微电子神经桥的治疗方法开创了基于中医穴位理论的一种新的刺激疗法，加入了自身参与功能锻炼的因素，并且操作可以自主调节和控制，为科学规范地发展传统医学，开展进一步的实验研究和原理分析提供了方便。作者认为，将针刺结合微电子神经桥用于治疗中风偏瘫患者，帮助其运动功能的恢复将会是一种有朝气和生命力的方法。既无任何药物等带来的副作用，也可以通过针刺穴位对机体双向调节的作用保证患者经络气血的通畅，在此基础上更保证了动作的协调训练以帮助运动功能的恢复。目前该方法已经在动物实验上取得了明显效果，在人体临床研究中，也初步得出了产生和谐腕背伸和五指指屈动作的穴位组合，接下来更多具体动作的穴位组合“配方”将会被找到。

传统的针灸技术以其微创、精准、有效的特点，用来避免植入式电极的手术创伤和解决体表电极的“隔靴挠痒”、选择性和灵敏度不够的问题，以期能更精准地支配偏瘫肢体进行具体动作的康复训练，最终达到使偏瘫肢体动起来的目的。让针刺与现代科学技术相结合，也可以使两者在治疗方法和学科理论上优势互补，若这一治疗思路能逐步实现偏瘫患者运动功能的重建，无疑为偏瘫患者的康复带来了极大的希望。

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2015-01-19

2015-03-19

江苏省攀登计划(BK2008032)；江苏省科技支撑计划(BE2013706)

钱琴琴(1989-)，女，江苏南京人，在读硕士研究生。E-mail：qianqinqin1989@163.com

高建芸 E-mail：gaotcm@163.com

钱琴琴,高建芸,王志功,等.针刺结合微电子神经桥治疗中风偏瘫的新思路[J].东南大学学报:医学版,2015,34(4):644-648.

R743.3; R454.1; R245