运动前皮质阳极经颅直流电刺激对重症脑卒中患者上肢运动功能的效果

孙凤宝， 章晓峰， 金振华， 陈甜甜

1.浙江省人民医院/杭州医学院附属人民医院，a.康复医学科；b.心血管内科，浙江 杭州市 310014

0 引言

脑卒中致残率高，且发病率呈上升趋势[1]。脑卒中后约80%患者存在上肢运动功能障碍，严重影响患者日常生活活动和生活质量[2]。目前脑卒中康复治疗已取得一定进展，但仍有大部分患者遗留不同程度的上肢运动功能障碍[3]。

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)是一种新型非侵入性神经调控技术，已在脑卒中运动康复中广泛应用[4]。研究表明，阳极tDCS(anodal tDCS, atDCS)作用于脑卒中患者病灶侧初级运动皮质(M1)，可有效改善脑卒中患者上肢运动功能[5-6]。也有研究发现，atDCS 作用于脑卒中患者病灶侧M1对上肢运动功能的作用效果有限[7]。另有研究发现，重症脑卒中后脑损害较重，患者功能恢复可能依赖于损伤部位周围脑区的重组和可塑性[8-9]；脑卒中后病灶侧大脑半球的运动前皮质(premotor cortex, PMC)常保留完整，其参与机体对运动准备、运动规划及执行的调控[10]。

本研究将PMC作为潜在的治疗靶点，探索atDCS作用于病灶侧PMC 对重症脑卒中患者上肢运动功能的效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2021 年6 月至2022 年12 月，浙江省人民医院康复医学科重症脑卒中患者60例，均符合《国际疾病分类第11 次修订本》(International Classification of Diseases 11th Revision, ICD-11)中8B00的诊断标准[11]。

纳入标准：①初次发病，单侧病灶，病程1～3 个月；②年龄18～75 岁；③美国国立卫生研究院卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale, NIHSS)评分≥ 16分；④简易精神状态检查(Mini-mental State Examination, MMSE)评分≥ 24 分，能配合检查和治疗；⑤无视听障碍、意识障碍或精神障碍。

排除标准：①脑外伤或蛛网膜下腔出血；②颅骨缺损或颅骨修补；③并发严重心、肝、肾功能障碍或恶性肿瘤；④其他导致运动功能障碍的疾病；⑤有癫痫或癫痫家族史；⑥颅内有金属植入、心脏起搏器等；⑦正在服用调节中枢神经系统功能的药物，如抗抑郁或癫痫药物等。

剔除与脱落标准：①病情加重，无法继续治疗；②中途要求退出；③自行采用其他治疗方法。

随机数字表法分为对照组、M1 组和PMC 组，各20 例。各组基线资料比较无显著性差异(P＞ 0.05)。见表1。

表1 各组基线资料比较

本研究经浙江省人民医院伦理委员会批准(No.2021KT008)，并在中国临床试验注册中心注册(No.ChiCTR2100043074)，所有患者签署知情同意书。

1.2 方法

各组均接受常规康复治疗，主要选用运动疗法、作业疗法、物理因子疗法等。上述治疗每项每次45 min，每天1次，每周5 d，共6周。

1.2.1 对照组

在常规康复治疗前于病灶侧PMC进行atDCS伪刺激治疗。治疗时，前30 s 给予atDCS 治疗，之后电流下调至0 mA。具体操作、刺激参数均与PMC组相同。

1.2.2 M1组

在常规康复治疗前辅以病灶侧M1 的atDCS 治疗，采用TDCS36 型tDCS 治疗仪(浙江大学求实高等研究所研制)。海绵电极5 cm×7 cm。患者坐位，海绵电极用生理盐水适当浸润，按国际脑电图10-20 系统电极放置法，将tDCS 阳极放置于病灶侧M1 区(C3/C4)，阴极放置于对侧眼眶上缘，并用胶带固定。刺激强度2 mA，每天1次，每次20 min，每周5 d，共6周。

1.2.3 PMC组

在常规康复治疗前辅以病灶侧PMC 的atDCS 治疗。按国际脑电图10-20 系统电极放置法，将tDCS 阳极放置于病灶侧PMC (M1 前方约2.5 cm)，阴极放置于对侧眼眶上缘。其余操作、刺激参数均与M1 组相同。

1.3 评定指标

各组在治疗前后进行评定，由同一位经专业培训且对分组不知情的康复医师完成。

1.3.1 Fugl-Meyer 评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities, FMA-UE)[12]

包含上肢反射活动、屈伸共同运动、伸肌共同运动、分离运动、协调性等9大项，共33小项，每项0～2分，总分为66分。评分越高，上肢运动功能越好。1.3.2 Wolf 运动功能测试(Wolf Motor Function Test,WMFT)[13]

包括单关节运动、多关节运动、功能性活动计时和运动质量等15 个项目，动作质量分为0～5 分，总分75分。评分越高，运动质量越好。

1.3.3 表面肌电的均方根值(root mean square,RMS)[14-15]

采用对侧控制型功能性电刺激仪(南京伟思医疗科技股份有限公司)内置的表面肌电分析系统，分别采集患者双侧肱三头肌、腕伸肌的RMS，计算患/健侧RMS比值。比值越大，上肢运动功能越好。

采集前，治疗师向患者解释RMS 评估过程和注意事项，以获得患者配合。患者取舒适坐位，双上肢放于前方桌面上，治疗师暴露患者双上肢皮肤，75%酒精擦拭所测肌肉体表皮肤，待其自然干燥，根据肌肉的解剖位置和肌纤维走向，将记录电极贴于两侧肱三头肌或腕伸肌的肌腹表面皮肤，参考电极贴于桡骨茎突的表面皮肤。采集过程中，患者根据治疗设备的语音提示，努力完成双侧伸肘或腕背屈，并保持动作3 s。记录采集肌肉的RMS，然后休息3 min，重复采集3次，取平均值。

1.4 统计学分析

采用SPSS 26.0 进行统计学分析，符合正态分布和方差齐性的计量资料以(±s)表示，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD 法。计数资料以频数表示，采用χ2检验。显著性水平α= 0.05。

2 结果

治疗前，各组FMA-UE评分、WMFT评分以及肱三头肌和腕伸肌患/健侧RMS 比值均无显著性差异(P＞ 0.05)。治疗后，各组均较治疗前提高(P＜ 0.05)，PMC 组各项评分最优(P＜ 0.05)，M1 组与对照组比较无显著性差异(P＞ 0.05)。见表2～表5。

表2 各组治疗前后FMA-UE评分比较

表3 各组治疗前后WMFT评分比较

表4 各组治疗前后肱三头肌患/健侧RMS比值比较

表5 各组治疗前后腕伸肌患/健侧RMS比值比较

3 讨论

脑卒中病灶多局限于单侧大脑半球，当一侧M1、PMC、辅助运动区等较多脑区结构损伤、功能活动和功能连接异常时，常引起对侧运动功能障碍和病灶侧皮质兴奋性下降[16-17]。两侧大脑半球间兴奋性平衡的破坏，会进一步加重运动功能障碍[4,18]。非侵入性神经调控技术能改善脑卒中患者运动功能障碍[19]。

tDCS 通过直流电刺激特定脑区调节大脑皮质神经元的兴奋性，从而重塑双侧大脑半球间抑制的平衡，促进功能恢复[20]。既往研究发现，脑卒中后运动功能障碍与病灶侧M1 活动减少有关，临床常用atDCS 治疗脑卒中患者病灶侧M1 区，提高患侧大脑半球皮质兴奋性，改善病灶侧M1 被抑制的程度，以促进脑卒中后运动功能的恢复[21-22]。此外，atDCS 通过长时程增强或长时程抑制对神经突触可塑性产生持续性的后续效应，为脑功能重组创造条件，从而改善肢体功能康复的效果[23-24]。本研究显示，atDCS 治疗对重症脑卒中患者的上肢功能恢复无促进作用，这可能与重症脑卒中患者M1严重受损有关[9,25]。

重症脑卒中后病灶侧脑区损伤的程度较重，应用atDCS 治疗病灶侧大脑半球M1 区并不能明显改善患者运动功能[26-27]，此时患者运动功能的恢复可能需依赖损伤部位附近脑区的重组与可塑性，而不是病变部位神经元激活或再生的改变[25,28]。PMC 位于M1 和背外侧前额叶皮质之间，接收来自额顶叶皮质的广泛输入，以调节运动准备、运动规划和执行等[29-30]；同时PMC 与M1 存在着密切的联系和相互作用，共同参与运动的控制和协调[7,28]。此外脑内血液循环障碍多见于大脑中动脉，脑卒中后受大脑前动脉供血的PMC 区存活概率高[31]。因此，atDCS 治疗PMC 可能对促进重症脑卒中患者运动功能的恢复具有较好的疗效。

目前，关于脑卒中造成患者运动功能障碍的原因有多种，包括运动皮质的损伤或失活、皮质脊髓束结构受损、双侧大脑半球间的抑制性失衡，以及病灶侧与其他脑区之间静态功能连接减少等[8-9]。研究发现，PMC 内支配上肢的神经元数量超过M1，且向脊髓投射约40%的皮质脊髓束支配肢体的近端和远端肌群[32]；双侧大脑半球的同源区域通过胼胝体连接，其中双侧PMC 之间连接的白质纤维束比例最大，说明PMC 和M1 同样存在半球间抑制的结构基础[33]。PMC与M1 之间具有密集的神经投射，两者相互作用共同实现对运动的控制与协调，脑卒中后同侧PMC 和M1之间的静息态功能连接减少，可能是导致运动功能障碍的因素之一[28]。Schulz等[10]发现，脑卒中患者M1区严重受损后PMC 活动增加，与患侧半球剩余皮质脊髓的联系增强，在患者运动功能恢复中可发挥代偿作用。Cunningham 等[34]发现，atDCS 治疗PMC 可提高脑卒中患者病灶侧皮质兴奋性，调节大脑半球间抑制性的平衡，促进病灶侧半球内突触生成和皮质功能重建。Cirstea 等[35]发现，脑卒中后病灶侧M1 和PMC 的皮质激活或兴奋性升高，其与运动增益的幅度呈正相关。Chen 等[36]采用tDCS 治疗脑卒中患者PMC，发现PMC 与M1 的静息态功能连接增加，对脑卒中后患者的运动功能恢复起着至关重要的作用。

本研究显示，atDCS治疗病灶侧PMC可更好促进重症脑卒中患者的上肢运动功能恢复。其可能机制有：①激活或增加PMC 活性，能增强与患侧半球剩余皮质脊髓的联系，从而促进手部运动的输出；②易化病灶侧PMC 兴奋性，使大脑半球间抑制的平衡正常化，从而促进脑卒中患者运动功能的恢复；③增加PMC 与M1 的静态功能连接，促使两者信息传递和协同调节功能恢复，从而进一步促进运动的正常执行。

本研究样本量较小，未对轻症脑卒中患者进行研究，缺乏影像学分析，仅采用atDCS 治疗病灶侧PMC，未用阴极电极刺激方案或联合刺激方案。未来将优化研究方案，进一步探讨不同tDCS 方案对脑卒中患者肢体功能的效果。

4 结论

atDCS 作用于病灶侧PMC，更有利于改善重症脑卒中患者上肢整体功能。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。