王宇娟(綜述)，李克勇(審校)

(上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院耳鼻咽喉-頭頸外科，上海200080)

周?chē)悦姘c是臨床常見(jiàn)病、多發(fā)病，以單側(cè)最為多見(jiàn)，一旦發(fā)生應(yīng)及時(shí)治療;然而部分患者不經(jīng)治療可以自愈。但是也有許多患者因治療不及時(shí)，而引起較為嚴(yán)重的并發(fā)癥和后遺癥。對(duì)于高位離斷和損毀性的面癱患者，現(xiàn)有的治療方法不能使其治愈。電流刺激作用對(duì)于周?chē)悦姘c早期功能恢復(fù)和晚期肌肉萎縮都有一定的促進(jìn)作用。近年來(lái)隨著人工器官和可植入醫(yī)療器件的很大發(fā)展和進(jìn)步，電子耳蝸、人工視覺(jué)假體等更多應(yīng)用于臨床。因而，也有學(xué)者考慮到以可植入假體代替面神經(jīng)功能用于周?chē)悦姘c的治療。現(xiàn)就此方面予以綜述。

1 周?chē)悦姘c概況

周?chē)悦姘c是臨床常見(jiàn)疾病、多發(fā)病，占面癱發(fā)病總數(shù)的73%，每年發(fā)病率為0.2%［1］，可發(fā)生于任何年齡，無(wú)性別差異，以單側(cè)多見(jiàn)，雙側(cè)同時(shí)發(fā)生者少見(jiàn)(占周?chē)悦姘c的0.3%～2%［2］)。目前我國(guó)約有510萬(wàn)患者，部分人遷延不愈或本身無(wú)法痊愈，給患者及家庭帶來(lái)巨大的痛苦。其癥狀是患側(cè)表情肌麻痹額紋消失、眼裂變大、不能閉眼、鼻唇溝淺、口角歪斜、不能做皺眉、露齒、鼓頰和噘嘴等動(dòng)作、面部疼痛麻木，可伴有不規(guī)則面肌抽動(dòng)和面肌聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，還常產(chǎn)生干眼癥、角膜渾濁甚至失明等并發(fā)癥。這些面神經(jīng)的病變可由感染性疾病、外傷、耳源性疾病、面神經(jīng)腫瘤手術(shù)和聽(tīng)神經(jīng)瘤手術(shù)等造成，有些是不可避免且終身不愈。

面神經(jīng)斷離和受壓在臨床上尚缺乏有效治療手段，目前主要治療有面神經(jīng)減壓手術(shù)和面神經(jīng)移植手術(shù)。此外，還有非手術(shù)治療，如電刺激治療和祖國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)治療。面神經(jīng)減壓術(shù)適合于面神經(jīng)因外傷或其他原因造成的面神經(jīng)受壓，其前提是面神經(jīng)解剖必須保持完整，且有一定的時(shí)間限制，神經(jīng)受壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)即使手術(shù)也無(wú)法達(dá)到很好的效果，所以該治療方法對(duì)病患限制較多，應(yīng)用有局限。較多應(yīng)用于面神經(jīng)斷離患者的是面神經(jīng)吻合術(shù)和神經(jīng)移植術(shù)。但是，這兩種治療方法尚存在著一些待解決的問(wèn)題，主要是神經(jīng)軸突生長(zhǎng)從中樞端向周?chē)L(zhǎng)，移植的神經(jīng)僅起橋梁作用;如果斷離位置很高，生長(zhǎng)的面神經(jīng)需很長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)支配的肌肉［3］。而肌肉一旦失去神經(jīng)支配過(guò)久就會(huì)發(fā)生廢用性萎縮，所以即使神經(jīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生長(zhǎng)到達(dá)面肌，也無(wú)法改變肌纖維的減少，而造成患側(cè)永遠(yuǎn)遺留面癱［4］。另外，運(yùn)動(dòng)終板(神經(jīng)-肌接頭)的萎縮，數(shù)量的減少也是面癱不能恢復(fù)的原因。即使面癱部分恢復(fù)，術(shù)后也經(jīng)常產(chǎn)生連帶運(yùn)動(dòng)、“鱷魚(yú)”淚等并發(fā)癥。電刺激治療和祖國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)治療多用于手術(shù)治療后康復(fù)階段，對(duì)于神經(jīng)生長(zhǎng)有一定刺激作用，但仍無(wú)法替代手術(shù)成為有效的治療手段。

2 電流刺激對(duì)神經(jīng)損傷的作用

有文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用局部皮膚電刺激促進(jìn)面神經(jīng)生長(zhǎng)［5］，也有直接應(yīng)用局部電刺激眼輪匝肌恢復(fù)了面癱患者的眨眼功能［6，7］，還有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)道電刺激可促使神經(jīng)生長(zhǎng)因子濃度上升的［5］。此外，電刺激的時(shí)間與治療的效果也密切相關(guān)，研究表明長(zhǎng)期的脈沖刺激可以更好地促進(jìn)神經(jīng)再生，減輕后遺癥癥狀［8］?？梢?jiàn)，電刺激對(duì)于面神經(jīng)生長(zhǎng)和面肌功能的恢復(fù)有一定的作用。但是上述這些實(shí)驗(yàn)中，刺激并不是持續(xù)存在，長(zhǎng)期刺激也只是指每日6 h，持續(xù)6個(gè)月的治療［9］，這種治療方式很難被患者及家屬所接受。即使是攜帶方便的刺激儀，在治療時(shí)對(duì)患者的活動(dòng)也有限制性。有學(xué)者在1986年提出了在面癱犬模型，采用健側(cè)眼輪匝肌收縮的肌電靈敏度作為患側(cè)眼輪匝肌運(yùn)動(dòng)觸發(fā)器的可行性［10，11］。Somia等［5］研究者發(fā)現(xiàn)在雙側(cè)周?chē)悦姘c犬模型中，運(yùn)用多通道電刺激眼輪匝肌所需電流強(qiáng)度明顯低于單通道電刺激。還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于喉神經(jīng)麻痹患者，電流刺激直接作用于去神經(jīng)支配的肌肉可提高選擇性神經(jīng)移植術(shù)效果，有助于防止去神經(jīng)面肌發(fā)生廢用性萎縮［12］。有學(xué)者研究長(zhǎng)期電流脈沖對(duì)于縮短神經(jīng)肌肉傳導(dǎo)潛伏期和改善面癱后遺癥臨床癥狀有明顯效果［13］。

3 可植入器件的應(yīng)用

用合適的電流強(qiáng)度直接電刺激人體肌肉的安全性已為多數(shù)學(xué)者公認(rèn)，如心臟起搏器與除顫器。植入式器件在生物醫(yī)學(xué)中已被廣泛應(yīng)用，例如視覺(jué)補(bǔ)償系統(tǒng)、人工耳蝸、疼痛控制系統(tǒng)、人工假肢控制系統(tǒng)、心臟起搏器、以及血壓控制器等。其中許多系統(tǒng)已發(fā)展為臨床上常規(guī)使用技術(shù)，如人工耳蝸、心臟起搏器與除顫器。現(xiàn)有的人工假肢系統(tǒng)中，已經(jīng)有人通過(guò)采集肌電信號(hào)控制假肢的運(yùn)動(dòng)［7］。這些工作對(duì)采集面肌電信號(hào)具有很大的參考價(jià)值。

可植入微機(jī)電系統(tǒng)(microelectrical mechanical system，MEMS)是指在生物體內(nèi)進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)診斷和治療的微機(jī)電系統(tǒng)，主要包括植入治療微系統(tǒng)、微型給藥系統(tǒng)、植入微器件、微型人工器官等，是MEMS技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程結(jié)合的產(chǎn)物。它用來(lái)測(cè)量生命體內(nèi)的生理、生化參數(shù)的長(zhǎng)期變化和診斷、治療某些疾病，實(shí)現(xiàn)在生命體自然狀態(tài)下的體內(nèi)直接測(cè)量和控制功能，也可用來(lái)代替功能已喪失的器官。近年來(lái)生物材料的發(fā)展、分子生物學(xué)取得的進(jìn)步、MEMS技術(shù)的迅速發(fā)展，使植入人體內(nèi)器件的尺寸和功能都更加接近人體器官。各種醫(yī)用金屬材料、半導(dǎo)體材料、高分子聚合物材料及表面改性方法制成的材料越來(lái)越具有生物兼容性。人造器官排斥性減小，并可長(zhǎng)達(dá)幾十年在人體內(nèi)工作，不但改善了患者的生活質(zhì)量，延長(zhǎng)了其壽命，而且恢復(fù)了許多殘疾人已喪失的功能［14］。但是，植入式控制系統(tǒng)就能持續(xù)發(fā)出電刺激，使面肌保持一定的緊張性，阻止肌肉萎縮，而且治療過(guò)程融入患者的日常生活，對(duì)患者的影響減至最低。

采用植入式微機(jī)電系統(tǒng)主要具有如下優(yōu)點(diǎn):①可保證生物體在處于自然的生理狀態(tài)條件下對(duì)各種生理、生化參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的實(shí)時(shí)測(cè)量與控制;②采用植入式測(cè)量裝置后，體內(nèi)的信息不需經(jīng)皮膚測(cè)量，可大大減少各種干擾因素，因此可得到更加精確的數(shù)據(jù);③便于對(duì)器官和組織的直接調(diào)控，能獲得理想的刺激和控制響應(yīng)，有利于損傷功能的恢復(fù)和病情的控制。

4 神經(jīng)假體

近幾年基于MEMS技術(shù)的神經(jīng)假體引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。神經(jīng)假體是一類(lèi)針對(duì)神經(jīng)組織的人工假體，直接對(duì)神經(jīng)器官和組織采用電刺激調(diào)控，以替代或修復(fù)人體神經(jīng)器官和組織的全部或部分功能。目前國(guó)內(nèi)外在神經(jīng)假體方面的研究取得了可喜的進(jìn)展。如已商用化的人工耳蝸技術(shù)。人工耳蝸是用于成人及兒童重度以上的感音神經(jīng)性聾康復(fù)的神經(jīng)假體，其功能是用微刺激電極取代病變的耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞。通過(guò)麥克風(fēng)和發(fā)射裝置將聲信號(hào)傳給體內(nèi)的接受器，接受器將電信號(hào)通過(guò)刺激電極作用于耳蝸內(nèi)的聽(tīng)神經(jīng)而產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。人工耳蝸是重度以上的感音性耳聾患者唯一有效的康復(fù)方法［15］。美國(guó)南加州大學(xué)Humayun以及德國(guó)Zrenner等開(kāi)展了人工視覺(jué)假體研究，研究人員用電荷耦合器件相機(jī)將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，采用無(wú)線(xiàn)方式將信號(hào)傳到視網(wǎng)膜表面或視網(wǎng)膜下的微刺激電極并刺激視覺(jué)細(xì)胞，從而使盲人產(chǎn)生光的感覺(jué)［16-18］。對(duì)于脊髓損傷而截癱的患者，自主性排尿功能的喪失給患者帶來(lái)極大的痛苦，研究人員采用骶神經(jīng)前根電刺激法來(lái)控制排尿。美國(guó)Cyberkinetics Neurotechnology Systems最近演示了用可植入的微電極陣列所構(gòu)成的BrainGate接口芯片，這種芯片包含100個(gè)微電極陣列。該陣列被植入頭皮，以拾取大腦的電信號(hào)。由美國(guó)Utah大學(xué)開(kāi)發(fā)的微電極陣列已獲準(zhǔn)在人體上試用［19］。2006年7月Nature期刊上報(bào)道植入該微電極陣列的受試者用思維控制計(jì)算機(jī)及電視等的研究?？梢?jiàn)可植入微機(jī)電系統(tǒng)是神經(jīng)假體的重要組成部分，它是隨著功能性電刺激發(fā)展而產(chǎn)生的。

基于MEMS技術(shù)的柔性可植入微電極是實(shí)現(xiàn)人工面神經(jīng)的重要組成部分，一方面采用微電極采集健側(cè)部分的肌電信號(hào)，另一方面需要采用微電極刺激患側(cè)的面肌產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。植入材料的生物相容性是選擇植入式電極材料需要首先考慮的一個(gè)重要方面，必須保證植入電極材料對(duì)人體無(wú)毒性、無(wú)刺激性，對(duì)人體組織、血液、免疫等系統(tǒng)不產(chǎn)生不良反應(yīng)。植入材料工作中不會(huì)降解或釋放出損害被植入動(dòng)物或患者健康的有害物質(zhì)。對(duì)于植入式微電極，材料的穩(wěn)定性是需要考慮的一個(gè)重要因素，因?yàn)橐坏╇姌O植入動(dòng)物或患者體內(nèi)，往往要保留幾個(gè)月甚至幾十年。因此要維持電極的正常工作，電極材料必須能夠長(zhǎng)時(shí)間抵抗動(dòng)物體液環(huán)境中的各種酶、電解質(zhì)等物質(zhì)的攻擊和腐蝕。因此分析微電極的失效機(jī)制以保證長(zhǎng)期植入的穩(wěn)定性是非常必要的［20，21］。

面神經(jīng)高位缺損患者目前無(wú)可行的治療手段，基于柔性MEMS技術(shù)的人工面神經(jīng)將MEMS技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程有機(jī)結(jié)合，不需要面神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)的完整，也不需要神經(jīng)/肌接頭的參與，可以成為一種新的獨(dú)立治療面癱的方法，具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

［1］De Diego JI，Prim MP，De Sarriá MJ，et al.Idiopathic facial paralysis:a randomized，prospective，and controlled study using singledose prednisoneversus acyclovir three times daily［J］.Laryngoscope，1998，108(4 Pt 1):573-575.

［2］梁健偉，周濤，朱國(guó)斌.雙側(cè)同時(shí)發(fā)生的面神經(jīng)麻痹:病例報(bào)告與文獻(xiàn)復(fù)習(xí)［J］.中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科，2006，13(9):645-646.

［3］Napoli AM，Panagos P.Delayed presentation of traumatic facial nerve(CN VII)paralysis［J］.J Emerg Med，2005，29(4):421-424.

［4］Hadlock TA，Greenfield LJ，Wernick-Robinson M，et al.Multimodality approach to management of the paralyzed face［J］.Laryngoscope，2006，116(8):1385-1389.

［5］Somia NN，Zonnevijlle ED，Stremel RW，et al.Multi-channel orbicularis oculi stimulation to restore eye-blink function in facial paralysis［J］.Microsurgery，2001，21(6):264-270.

［6］Otto RA.Restoration of function in the paralyzed rabbit orbicularis oculi muscle by direct functional electrical stimulation［J］.Laryngoscope，1997，107(1):101-110.

［7］Manal K，Gonzalez RV，Lloyd DG，et al.A real-time EMG-driven virtual arm［J］.Comput Biol Med，2002，32(1):25-36.

［8］Tyler RS，Witt SA，Dunn CC，et al.A daily alternating method for comparing different signal-processing strategies in hearing aids and in cochlear implants［J］.J Am Acad Audiol，2008，19(5):443-454.

［9］Hoag H.Remote control［J］.Nature，2003，423(6942):796-798.

［10］Evans GR.Challenges to nerve regeneration［J］.Sem Surg Oncol，2000，19(3):312-318.

［11］Ivarsson M，Svensson P.Conditioned eyeblink response consists of twodistinct components［J］.J Neurophysiol，2000，83(2):796-807.

［12］Zealear DL，Rodriguez RJ，Kenny T，et al.Electrical stimulation of a denervated muscle promotes selective reinnervation by native over foreign motoneurons［J］.J Neurophysiol，2002，87:2195-2199.

［13］Targan RS，Alon G，Kay SL.Effect of long-term electrical stimulation on motor recovery and improvement of clinical residuals in patients with unresolved facial nerve palsy［J］.Otolaryngol Head Neck Surg，2000，122(2):246-252.

［14］Hochberg LR，Serruya MD，F(xiàn)riehs GM，et al.Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia［J］.Nature，2006，442(13):164-171.

［15］Zrenner E.Will retinal implants restore vision?［J］.Science，2002，295(5557):1022-1025.

［16］Nirenberg S，Carcleri SM，Jacobs AL，et al.Retinal ganglion cells act largely as independent encoders［J］.Nature，2001，411(6838):698-701.

［17］Schiefer MA，Grill WM.Sites of neuronal excitation by epiretinal electricalstimulation［J］.IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng，2006，14(1):5-13.

［18］Stieglitz T，Gross M.Flexible biomems with electrode arrangements on front and back side as key component in neural prostheses and biohybrid systems［J］.Sens Actu B Chem，2002，83(1):8-14.

［19］Ramachandran A，Schuettler M，Lago N，et al.Design in vitro and in vivo assessment of a multi-channel sieve electrode with integrated multiplexer［J］.J Neural Eng，2006，3(2):114-124.

［20］Stieglitz T，Schuettler M，Koch KP.Implantable biomedical microsystems for neural prosthesis［J］.IEEE Eng Med Biol Mag，2005，24(3):58-65.

［21］劉菁，趙建龍，金慶輝.BioMEMS和人體植入式生物微系統(tǒng)［J］.微納電子技術(shù)，2005，8(3):374-379