阴极经颅直流电治疗联合任务导向性训练对缺血性脑卒中患者上肢功能的影响

郭航天,顿华帅,张 明,张秀芳,周敬杰

(1.徐州医科大学徐州临床学院,徐州市中心医院康复医学科,江苏 徐州 221009;2.徐州医科大学附属徐州康复医院,江苏 徐州 221003)

随着世界人口老龄化的发展,全球每年有 3300 万人发生脑卒中,其中缺血性脑卒中约占87%,有80%的脑卒中患者存在脑卒中后遗症,造成了肢体运动和感觉功能障碍等,严重影响了日常生活活动能力[1]。根据我国永久性功能障碍分级标准,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],共同完成复杂又精细的运动。根据流行病学调查结果显示,我国脑卒中的首次发病年龄越来越轻,因此,上肢及手的功能障碍对发影响患者的日常生活,更是对整个家庭造成了经济上的负担和心理上的沉重打击。脑卒中后上肢功能障碍往往重于下肢,恢复过程也较长,加快脑卒中后的上肢和手功能的恢复对于患者恢复生活工作至关重要。经颅直流电治疗(anscranial direct current stimulation,tDCS)作为一种非侵入脑部刺激技术,不依靠外科手术等有创治疗,利用一对电极将恒定的、低强度(1～2 mA)的直流电作用于特定脑区,起到调节大脑皮层神经元活动的作用[3]。任务导向性训练可以缓解治疗的枯燥性,提高治疗的目的性,利用中枢干预和外周刺激相结合的治疗方式[4,5],能有效提高脑卒中后患者上肢功能的恢复。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2021年5月至2022年12月在徐州市中心医院康复医学科就诊的缺血性脑卒中患者60例。纳入标准:①符合中华医学会神经病学分会脑血管病学组制定的《中国急性缺血性脑卒中诊治指南 2018》[6];②年龄30～80岁;③首次发病;④病程6个月内。排除标准:①双侧大脑病变、颅脑外伤或颅内肿瘤;②病前有严重肢体功能障碍;③严重的内科疾病(心脏起搏器、肝肾功能不全、传染性疾病等);④合并癫痫、帕金森、严重认知障碍等神经系统疾病;⑤颅内金属异物; ⑥无法耐受直流电刺激者;⑦严重认知障碍或听力、视力障碍;⑧患者或家属不配合。将60例患者按照随机数字法分为对照组和试验组各30例,两组性别、年龄、病程等比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。所有患者均自愿参加本试验并签署知情同意书。本研究由徐州医科大学附属徐州康复医院医学伦理委员会审批通过 (编号:XK-LW-20200428-003)。

表1 两组一般资料比较

1.2 方法两组均进行常规作业治疗和任务导向性训练,试验组在对照组的基础上增加阴极经颅直流电刺激。连续治疗3周,在治疗前、治疗3周后进行康复评定,并在9周后进行随访评定。

1.2.1对照组 ①作业活动[7]:30 分钟/次,1次/天,每周5 d。滚筒:活动肩、肘、腕关节,维持和改善上肢活动度,强化本体感觉;摩擦板:预防和牵张手屈肌张力,改善上肢肩关节活动度,锻炼上肢肌肉力量;木插棒:改善手抓握能力、上肢运动功能和手眼协调能力;肩关节抬举器:利用体操棒改善手抓握能力、上肢力量训练和协调能力;上肢协调功能训练器:增强手抓握能力、前臂旋前旋后能力和上肢协调能力。②任务导向性训练[8]:20分钟/次,1次/天,每周5 d,连续治疗3周。采用上海卓道生产的上肢力反馈运动控制训练机器(型号ArmGuider-NSS),有两个维度,使患者在不抗重力的前提下做上肢各关节的活动。根据患者上肢功能障碍程度和实际需要,结合患者的兴趣爱好,选择不同的运动模式、运动轨迹和运动目标。模式有被动训练、引导训练、情景训练等;运动轨迹有直线、波浪线、米字形、扇形、圆形、半圆形等;运动范围有小、中、大。根据患者兴趣爱好,选择不同的任务目标,如抓蝴蝶、打地鼠、数字比较、数字计算、扑克记忆、水果忍者等,增加训练的目标性和趣味性,可以有效缓解患者训练时的枯燥无味和懈怠疲倦。

1.2.2试验组 在对照组的治疗基础上增加阴极经颅直流电刺激,与任务导向性训练同时进行,由于经颅直流电的后续效应[9],先进行任务导向性训练和经颅直流电刺激,再进行常规作业治疗。采用武汉亿迈医疗科技有限公司生产的微电流刺激仪(型号EM8060),等渗盐水浸泡的海绵棉套包裹4.5 cm×6 cm 电极,阴极置与健侧大脑运动皮质区(M1区),阳极置于对侧眶叶区,刺激时间20 min,刺激强度1mA,此时电流密度为0.037 mA/cm2[10],1次/天,20分钟/次[11],每周5 d,连续治疗3周[12]。

1.3 观察指标在治疗前、治疗3周后、9周后随访由同一名康复评定师分别对两组患者采用Fugl-Meyer上肢评定量表(FMAUE)[13]、Jebsen Taylor 手功能测试(JTT)[14]、改良Barthel指数(MBI)[15]、表面肌电图(EMG)[16]。进行评定。

1.3.1FMAUE 评定患者上肢的运动功能,主要评定内容包括有无反射活动、屈肌共同运动、伸肌共同运动、伴有共同运动的活动、分离运动、反射亢进、腕稳定性、肘伸直肩前屈30°、手协调性与速度,每项0～2分,总分66分,评分越高,说明上肢功能越好。

1.3.2JTT 评定患者上肢和手的实用功能,总共有7个任务,记录每项任务的完成时间并算出总和,每项测试最长完成时间120 s,不能完成视作120 s,时间越短,功能越好。本次试验只评定其中6项任务,包含用患侧手翻转卡片,捡起小物件,叠跳棋,用勺子挖豆子,分别转移5个大小质量相同轻罐和重罐。去掉句子写作任务,主要因为有轻微语言功能障碍的患者或惯用手是右手的左侧偏瘫的患者评估时会有较大偏差。

1.3.3MBI 评定患者基础性日常生活活动能力,包括进食、如厕、穿衣、洗澡、转移等十个项目,无法步行的使用轮椅替代,共100分,分数越高,患者的基础性自理能力越强。

1.3.4EMG 评定患侧上肢的生理功能治疗前后对两组病例患侧上肢进行表面肌电图检测,检测时取患者坐位,将表面电极贴在肱二、三头肌肌腹部,贴之前使用75%乙醇棉球清洁皮肤,测试时测试者一手固定患者肘关节,一手轻握其腕关节,令患者做主动屈肘、伸肘运动,每块肌肉连续主动收缩3次,期间每次至少放松5 s。采集肱二、三头肌主动运动时收缩的均方根值,取3次平均值,数值越大,肌肉收缩力越强。

1.4 统计学方法采用SPSS 24.0软件将所得数据进行分析。正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较使用t检验;非正态计量资料以四分位数表示,组间比较使用非参数检验。计数资料以例数(%)表示,组间比较使用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组上肢和手的运动功能比较治疗3周后及9周后随访,两组评分较治疗前均有所提高,差异有统计学意义(P<0.001);组间比较,治疗3周后,试验组评分高于对照组(P<0.05),9周后随访,两组间评分差异有统计学意义且更为显著(P<0.001)。见表2。

表2 两组治疗前后FMAUE评分比较 (分)

2.2 两组上肢和手的实用功能比较治疗3周后评定及9周后随访,两组评分较治疗前均有所提高,差异有统计学意义(P<0.001);治疗3周后,两组间比较差异无统计学意义(P>0.05);9周后随访,试验组评分高于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 两组治疗前后JTT评分比较 (s)

2.3 两组生活自理能力功能比较治疗前两组MBI评分结果比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗3周后评定及9周后随访,两组评分较治疗前有所提高,差异有统计学意义(P<0.001);治疗3周后两组间差异无统计学意义(P>0.05);9周后随访,试验组评分高于对照组(P<0.05)。见表4。

表4 两组治疗前后MBI评分比较 (分)

2.4 两组上肢生理功能比较治疗前两组EMG评定比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗3周后及9周后随访,两组评分较治疗前均有所提高(P<0.001);治疗3周后,试验组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),9周后随访差异有统计学意义且更为显著(P<0.01)。见表5。

表5 两组治疗前后EMG评分比较 (μV)

3 讨论

近年来,非侵入性脑部治疗技术被越来越多的人们所熟识,广泛应用到临床治疗当中,其中最常用的就是重复经颅磁治疗(rTMS)和tDCS。rTMS是通过阈上刺激直接引起神经元轴突去极化[17],产生动作电位,继而影响脑内代谢和相关电生理活动,且有可能诱发癫痫[18]。而tDCS是通过阈下刺激来改变神经元的兴奋性,促使钠-钾泵转运及局部跨膜离子浓度发生变化[19],使其发生超极化或去极化的反应从而调节神经活动,且未发现较明显的不良反应[20]。

脑卒中后双侧大脑兴奋性的改变是tDCS工作原理的基础。正常大脑两侧半球通过交互性半球间抑制达到并维持双侧大脑半球功能匹配及平衡[21]。两侧半球的初级运动区(M1)相互作用、互相制约,达到平衡。它可能是由发出抑制作用的M1区通过兴奋性神经元经胼胝体与对侧抑制性酪氨酸能中间神经元形成突触而实现的[22]。当一侧大脑受损后,大脑半球间这种平衡被打破,患侧半球因受损使兴奋性降低,另一方面受到健侧半球过度抑制,造成了卒中后功能障碍。增加患侧半球的兴奋或抑制健侧半球的兴奋可促进脑卒中后上肢运动功能的恢复[23]。但也有学者认为,脑卒中后患者功能康复主要遵循代偿模式[24],即健侧大脑神经元兴奋性增高是对患侧大脑的补偿作用,或者遵循双向平衡模式,即患侧大脑神经网络完整性高时倾向遵循半球相互抑制模式,患侧半球神经网络保留性低时遵循对侧代偿模式[25]。这种理念尚未达成共识,因此目前大部分研究仍以半球间相互抑制模式为基础。tDCS正极刺激使得神经元细胞膜的激活阈限降低,细胞的自发放电频率增加;负极刺激增加细胞的激活阈限,自发放电频率减少。ctDCS具有后续效应[26],研究表明,当受到阳极刺激时,该部位脑血流增加17.1%,当停止刺激后,脑血流量回到基线水平;当受到阴极刺激时,血流增加5.6%,停止刺激后,血流量降低在基线水平以下(-6.5%),并持续到刺激后期[27]。

目前tDCS联合其他康复治疗技术的研究多选择阳极刺激,如tDCS结合针刺治疗、运动想象、或上肢机器人治疗等,都是阳极兴奋患侧大脑运动皮质的研究,显示atDCS对脑卒中上肢运动功能有促进作用。选择阴极刺激作为研究较少。如国外学者Fregni等[28]首次尝试进行健侧阴极抑制的研究,对6例慢性期的脑卒中患者(平均病程27个月)进行ctDCS的治疗,结果显示,与对照组相比试验组的上肢功能改善明显提高。Pruvost-Robieux等[29]的研究也得出了相似结论。邹飞等[30]对80例亚急性期脑卒中患者(病程小于3个月)进行随机分组研究,对照组进行常规康复治疗和tDCS假刺激,试验组进行常规治疗和ctDCS刺激,在治疗5周25次后,与治疗前相比,试验组的Fugl-Meyer评定和Wolf运动功能分数提高,且明显高于对照组。这些学者都是进行单纯ctDCS研究,只有中枢调控,没有外周干预。因此,我们认为通过阴极经颅直流电对健侧大脑半球进行抑制刺激可以促进脑卒中后上肢功能的恢复,若与其他外周干预相结合,并利用ctDCS的后续效应能进一步加快功能康复。

在本研究中,通过ctDCS对健侧大脑的抑制来提高患侧半球的兴奋性继而促进上肢功能恢复,又因为ctDCS的后续效应,选择先同时进行ctDCS刺激和任务导向性训练,提高突触的可塑性[31,32],再进行常规作业治疗,延续刺激的后续作用。结果显示,治疗3周后及9周后随访,FMAUE和EMG分数都明显提高,且试验组高于对照组,并且试验组9周后的进步幅度高于对照组。可见运动功能的改善效果是最直观且客观的,并验证了ctDCS的后续效应。JTT评估中,治疗3周后试验组较对照组的改善不明显,由于一些样本治疗前处于软瘫期,即使3周后运动功能有所改善也很难完成翻转卡片等精细任务,因此两组在完成6项任务的时间上没有显著性差距。9周后随访,由于tDCS对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、捏的精细动作能够完成,虽然用时较长,但能够在120 s内完成,试验组较对照组改善更为明显。MBL评定中,3周后的功能恢复不如9周后的明显,但试验组也是高于对照组的。由于许多自理活动可以通过学习技巧和正确的方法来完成,时间越长完成越熟练,完成度越高,自理能力越强。且大多样本是右利手,因此左侧偏瘫的患者生活自理能力较右侧偏瘫患者受影响较小,功能恢复对自理活动的帮助较少,自理能力进展较不明显。所有9周后随访的结果显示,试验组都较对照组有明显改善,且与治疗3周后评定结果相比,试验组改善幅度大于对照组,说明试验组优势持续存在,验证了ctDCS的后续效应。

本研究不足之处在于:治疗疗程较短,且肌电图评定只测试了肱二头肌、肱三头肌在抗阻运动下的主动收缩力,没有测试被动牵伸时的收缩力和其他关键肌肉的收缩力。由于被动牵伸下的肌肉收缩力取决于该肌肉的肌张力,而本实验中缺血性脑卒中患者在恢复期时肌张力会出现先增高再下降的趋势,因此不同时期患者肌张力的发展趋势不一样,需要将样本进一步细化,分阶段进行试验。