脑电仿生电刺激对持续植物状态患者脑血流速度和脑代谢的影响①

倪莹莹，邓丽霞，邱承尧，汪文胜，马梦良，刘云义

脑电仿生电刺激对持续植物状态患者脑血流速度和脑代谢的影响①

倪莹莹1a，邓丽霞1a，邱承尧1a，汪文胜1b，马梦良1a，刘云义1a

目的研究脑电仿生电刺激完骨、天柱、内关对持续植物状态(PVS)患者脑血流速度及脑代谢的影响。方法60例PVS患者按照随机数字表法分为观察组和对照组各30例，对照组接受基础管理、高压氧、促醒药物、感觉刺激等常规治疗；观察组在常规治疗基础上接受脑电仿生电刺激双侧天柱、完骨(主电极)、内关穴(辅助电极)治疗，连续治疗30 d。分别于治疗开始前1 d及治疗结束后1 d采用PVS疗效评分量表进行评估，经颅彩色多普勒超声(TCD)、磁共振波普(MRS)检查观察脑血流速度及脑代谢变化。结果观察组总有效率为86.67%，优于对照组的60.00%(P＜0.05)。观察组大脑前动脉-大脑中动脉、大脑后动脉-椎动脉-基底动脉治疗前后平均流速改变(ΔVm)均明显高于对照组(P＜0.01)。治疗后观察组N-乙酰天门冬氨酸/肌酸明显高于对照组(P＜0.01)，胆碱复合物/肌酸明显低于对照组(P＜0.01)。结论脑电仿生电刺激完骨、天柱、内关可明显改善PVS患者脑循环及脑代谢，有可能提高临床促醒疗效。

持续植物状态；脑电仿生电刺激；脑血流速度；脑代谢

[本文著录格式]倪莹莹，邓丽霞，邱承尧，等.脑电仿生电刺激对持续植物状态患者脑血流速度和脑代谢的影响[J].中国康复理论与实践,2015,21(3):303-306.

CITED AS:Ni YY,Deng LX,Qiu CY,et al.Effect of electroencephalograph bionic electrical stimulation on persistent vegetative state: cerebral blood flow and metabolism[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(3):303-306.

近年来我国持续植物状态(persistent vegetative state,PVS)发病率呈逐年上升趋势[1]。目前国内外对PVS的治疗尚无成熟方案，刺激疗法(包括各种感官、针灸及深、浅部神经电刺激治疗等)方案的研究和应用引起专家们的重视[2-4]。本研究探讨脑电仿生电刺激的治疗效果及其可能的机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2012年7月～2014年5月，本科住院的PVS患者60例，均符合PVS诊断标准[5]。患者生命体征稳定，并发症控制良好。排除并发心脏纤颤或佩戴植入式电子装置(如心脏起搏器)者。

按照随机数字表法将其分为观察组和对照组，每组30例。两组年龄、性别、病程、病因、PVS评分均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

本研究经医院伦理委员会审核批准，患者家属知情同意。

1.2 治疗方法

1.2.1 常规治疗

根据本院植物状态促醒中心治疗PVS的临床协定方治疗。包括基础管理、高压氧、促醒药物、感觉刺激等。

1.2.1.1 高压氧

使用单人舱氧气加压，根据不同的原发病，选择压力1.6～2.5 ATA(1 ATA=101.32 kPa)，每次加压20 min，压力达预定值后稳压吸氧，共70 min，缓慢减压出舱。每天1次，12次为1个疗程，间歇3 d进入下一个疗程。

1.2.1.2 药物

单唾液酸四己糖神经节苷脂(GM1)，起始剂量80 mg/d静脉滴注，2周后改为40 mg/d，连续16 d。胞磷胆碱注射液0.5 g/d静脉滴注。甲氯芬酯注射液0.2 g静脉滴注，每天3次。胞磷胆碱和甲氯芬酯10 d交替使用，共30 d。尼莫同片30 mg口服，每天3次，连续30 d。

1.2.2 脑电仿生电刺激

采用YS5002型脑电仿生电刺激仪(常州雅思医疗器械有限公司)。主电极贴于双侧天柱、完骨穴，辅电极贴于双侧内关穴。治疗模式选择颅脑损伤性疾病；强度和频率在患者能承受的前提下，根据实际情况调节，以开始电刺激后心率增加20次为上限。持续刺激99 min后休息30 min，再持续刺激99 min，每天1次，连续治疗30 d。

对照组接受常规治疗，观察组在常规治疗基础上接受脑电仿生电刺激治疗。

1.3 疗效观察

两组分别于开始治疗前1 d，治疗结束后1 d采用PVS疗效评分量表评估意识障碍，并行经颅彩色多普勒超声(transcranial Doppler ultrasound,TCD)和磁共振波普(magnetic resonance spectroscopy,MRS)检查。

1.3.1 TCD

采用TC-8080型TCD血流分析仪(德国EME电子公司)，2 MHz脉冲多普勒探头置于颞窗、枕窗，分别检测双侧大脑前动脉(anterior cerebral artery,ACA)、大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)、大脑后动脉posterior cerebral artery,PCA)、椎动脉(vertebral artery, VA)、基底动脉(basilar artery,BA)的平均血流速度(Vm)。

1.3.2 颅脑MRS

采用1.5 T超导型磁共振仪(飞利浦公司)。对患者进行MRI常规序列扫描，于轴位T2WI选正中最大层面(尽量避开颅壁及颅底结构的影响)，以双侧丘脑、额叶、颞叶为感兴趣区行多体素1H-MRS检测，自动分析得出N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱复合物(Cho)和肌酸(Cr)的波峰曲线下面积，并计算NAA/Cr和Cho/Cr值。

1.3.3 临床疗效评定

参照2011年中华医学会高压氧分会脑复苏专业委员会制定的PVS疗效评分标准[6]，由固定的2名康复医师进行评定，取平均值。评分转为微小意识状态或脱离植物状态为基本痊愈；评分提高≥5分为显效；提高3～4分为好转；提高0～2分或恶化为无效。

1.4 统计学分析

数据采用SPSS 17.0统计软件进行处理。有效率采用χ2检验，等级资料采用秩和检验，计量资料采用t检验。显著性水平α=0.05。

表1 两组一般资料比较

2 结果

治疗后，观察组总有效率高于对照组(P＜0.05)。见表2。

TCD检测，治疗前ACA-MCA、PCA-VA-BA有数量不等(以n表示)血管血流速度异常(增快或减慢)，治疗后血流速度改善(以ΔVm表示)。与对照组比较，观察组改善更明显。见表3。

MRS检测，治疗后NAA/Cr升高，Cho/Cr下降；与对照组比较，观察组变化更多。见表4、表5。

表2 两组患者治疗后疗效比较(n)

表3 两组治疗前后ΔVm比较(cm/s)

表4 两组治疗前后NAA/Cr比较

表5 两组治疗前后Cho/Cr比较

3 讨论

人的意识由两部分组成：觉醒状态和意识内容。前者指睡眠与觉醒呈周期性交替的状态；后者指人的思维、知觉、记忆、情感和行为等。觉醒状态有赖于上行网状激活系统；而意识内容则与丘脑、大脑皮质的信息投射传递、整合组织有关[7]。一旦这些区域结构、灌注、代谢、信息整合传输功能严重受损，就有可能进入植物状态。

PVS是一种处于周期性觉醒而无意识内容的特殊病理状态。此类患者死亡率高、残疾严重，给社会及家庭带来巨大的负担。目前PVS促醒还缺乏特效治疗方法，常采用药物、高压氧、针灸、功能训练及电刺激等综合治疗[8-11]。目前应用于PVS患者促醒治疗的药物种类较多，尚未有统一的药物治疗标准，且长期药物治疗毒副作用大；高压氧需早期开始治疗，且目前没有高压氧治疗意识障碍患者有效的一级临床证据。针灸、电刺激等疗法成为PVS促醒治疗中的研究热点[12-13]。

有研究报道，颈部脊髓硬膜外电刺激可以使部分PVS患者苏醒[14-15]。其可能的机制是有效增加脑循环血流量；增加儿茶酚胺代谢，中脑儿茶酚胺能系统一部分经中脑边缘-皮质通路到达大脑皮质，使皮质得到兴奋，激活胆碱能性上行网状激活系统。颈上段脊髓受刺激后，兴奋循胆碱能通路直达大脑皮质，使皮质处于持续兴奋中。但其内置刺激器费用昂贵，有创治疗可能存在副作用，难以普及推广。

小脑顶核仿生电刺激的基础和临床研究[16-17]给予我们一些启示。脑内可能存在一条经小脑顶核—大脑皮质的固有神经通路；小脑顶核受刺激后，可通过脑干网状结构和纹状体影响脑皮质血管舒张中枢，引起脑血管扩张，显著增加损伤局部及额、顶叶脑血流量，兴奋皮层；小脑顶核受刺激后激活胆碱能通路，上传至大脑皮质，扩张动脉，从而达到改善皮质血流的目的，缓解脑组织缺氧，有利于神经细胞代谢及功能改善，促进意识恢复。

中医传统针灸经络学理论认为，天柱穴(颈部脊髓硬膜外电刺激器置放区)属足太阳膀胱经，本经腧穴主治神志及头面五官病。刺激天柱穴可祛邪通瘀，疏通一身阳气，使气血上注于脑，髓海充盈，起到益脑开窍的作用[18]。完骨穴(小脑顶核体表投影区)是足太阳与足少阳之交会穴，为胆经近脑的腧穴，胆为中正之官，主决断，胆之经气升则十一经脉经气随之而升，故刺激完骨可率十一经气血上升濡养脑髓，髓海充实元神则安[19]。内关为手厥阴心包经之络穴，系八脉交会穴之一，通阴维脉，心主神明，心主血脉，包为心的护卫，代君行令，取内关穴可通窍醒神、通血脉行气血，通过心主血脉的功能实现对元神的调节作用[20]。内关穴为石学敏倡导的“醒脑开窍”针法的主穴之一，能养心安神，为治疗神志病之要穴。

脑电仿生电刺激仪有多种输出波形可供选择，脑电信号相同的时间间隔内，线性相关性弱，过程变化

剧烈，且很少出现幅值对应相等的重复脉冲数。所以采用脑电信号为调制波，能很好地克服机体的适应性，增进疗效[21]。

本研究采用脑电仿生电刺激仪刺激天柱、完骨和内关穴治疗PVS。治疗后脑动脉血流速度改善，NAA增高，Cho下降。NAA是神经元内标物，波峰增高提示脑灌注及代谢改善后，神经轴索修复。Cho生理条件下参与细胞膜的合成和代谢，也是脑损伤后髓鞘脂崩解的标志。治疗后Cho降低，说明细胞膜的合成代谢改善，脑神经元在修复[22]。同时观察组临床疗效明显优于对照组。结果表明，脑电仿生电刺激天柱、完骨、内关，可能通过改善脑循环和代谢，促进神经组织修复，从而提高PVS患者临床促醒有效率。且脑电仿生电刺激仪具有无创、易操作等特点，便于临床推广。

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Effect of Electroencephalograph Bionic Electrical Stimulation on Persistent Vegetative State:Cerebral Blood Flow and Metabolism

NI Ying-ying1a,DENG Li-xia1a,QIU Cheng-yao1a,WANG Wen-sheng1b,MA Meng-liang1a,LIU Yun-yi1a
1.a.Department of Neurological Rehabilitation;b.Department of Image,Guangdong 999 Brain Hospital,Guangzhou,Guangdong 510510,China

Objective To study the effect of electroencephalograph(EEG)bionic electrical stimulation at Wangu(GB12),Tianzhu (BL10),Neiguan(PC6)on cerebral blood flow and metabolism in patients with persistent vegetative state(PVS).Methods 60 patients with PVS were divided into observation group(n=30)and control group(n=30)according to the random number table.The control group received routine treatment,including basic management,hyperbaric oxygen therapy,awaking medicine,sensory stimulation,and so on;while the observation group received EEG bionic electrical stimulation at bilateral Tianzhu,Wangu(cheif electrodes)and Neiguan(auxiliary electrodes)in addition.They were treated for 30 days.They were assessed with the PVS score,and observed with transcranial Doppler ultrasound(TCD)and magnetic resonance spectroscopy(MRS)one day before and one day after treatment.Results The incidence of improvement was 86.67%in the observation group,more than 60.00%in the control group(P＜0.05).The difference of blood flow velocity before and after treatment(ΔVm)of anterior-middle cerebral artery was more in the observation group than in the control group respectively(P＜0.001),as well as those of posterior cerebral-vertebral-basilar artery(P＜0.01).The N-acetyl aspartic acid/creatine(NAA/Cr)increased more in the observation group than in the control group respectively(P＜0.01),and the choline/creatine(Cho/Cr)decreased more(P＜0.01),after treatment.Conclusion EEG bionic electrical stimulation can improve the cerebral circulation and metabolism in patients with PVS,which may associate with the wake promoting.

persistent vegetative state;electroencephalograph bionic electrical stimulation;cerebral blood flow velocity;cerebral metabolism

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.03.014

R741

A

1006-9771(2015)03-0303-04

2014-10-30

2015-01-12)

广东省中医药局科研课题(No.20122001)。

1.广东三九脑科医院，a.神经康复科；b.影像科，广东广州市510510。作者简介：倪莹莹(1955-)，女，汉族，安徽歙县人，主任医师，主要从事神经康复与植物状态促醒的研究。通讯作者：邓丽霞。E-mail:denglx2010@qq.com。