姜異凡，馬躍文

隨著醫(yī)療水平的提高，卒中生存率已明顯提高，但其致殘率仍居高不下。卒中所造成的運(yùn)動功能受損導(dǎo)致患者生活質(zhì)量和社會參與能力下降，并給家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)[1]。運(yùn)動療法，作為改善卒中患者運(yùn)動功能的經(jīng)典療法存在內(nèi)容枯燥、形式單調(diào)等缺點(diǎn)，如無有效地監(jiān)督，患者很難長期堅(jiān)持并產(chǎn)生理想的訓(xùn)練效果。電磁刺激治療與運(yùn)動療法相結(jié)合的治療方案，可以在一定程度上增加治療的趣味性，并通過興奮中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)，加快神經(jīng)再生過程和運(yùn)動功能的恢復(fù)。現(xiàn)常用的電磁刺激療法有作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重復(fù)經(jīng)顱磁刺激技術(shù)(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)、經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)(transcranial direct current stimulation，tDCS)，和作用于外周神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的神經(jīng)肌肉電刺激技術(shù)(neuromuscular electrical stimulation，NMES)、外周磁刺激技術(shù)(peripheral magnetic stimulation，PMS)等。本文將重點(diǎn)介紹上述幾種電磁刺激療法對卒中后患者運(yùn)動功能恢復(fù)的作用原理和最新臨床應(yīng)用進(jìn)展，并總結(jié)亟待解決的研究問題，以及未來發(fā)展方向。

1 重復(fù)經(jīng)顱磁刺激技術(shù)

經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation，TMS)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用脈沖磁場在大腦皮質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電流改變細(xì)胞膜電位，從而影響神經(jīng)電活動和腦內(nèi)代謝的生物刺激技術(shù)。TMS能夠改變大腦皮質(zhì)興奮性，對神經(jīng)細(xì)胞起到易化或抑制作用[2]。rTMS技術(shù)原理與TMS相同，但其重復(fù)、有規(guī)律的刺激不僅可以興奮更多的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生累積效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)皮質(zhì)功能區(qū)域性重建，而且其產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)在刺激停止后仍可保留一段時間[3-4]。rTMS作為無創(chuàng)腦部刺激技術(shù)，人體不適感小，且更容易實(shí)現(xiàn)腦組織深部刺激。但rTMS禁用于腦內(nèi)存在金屬植入物、佩戴人工耳蝸以及心臟起搏器的患者，對于有癲癇發(fā)作病史或存在癲癇發(fā)作高危因素的患者，rTMS的治療風(fēng)險則明顯增高[5]。健康人大腦雙側(cè)半球間通過胼胝體交互性抑制達(dá)到興奮與抑制的平衡。卒中后，雙側(cè)大腦半球間的這種生理性平衡被打破，故通過上調(diào)病灶側(cè)半球興奮性或下調(diào)病灶對側(cè)半球興奮性，重建跨胼胝體抑制平衡，此為rTMS的作用原理[6]。根據(jù)對大腦皮層興奮性的影響，rTMS分為興奮性和抑制性rTMS兩類?，F(xiàn)就常用于臨床實(shí)踐中的rTMS治療方案以及根據(jù)rTMS原理發(fā)展出來的新型經(jīng)顱磁刺激方案進(jìn)行簡要概述。

1.1 興奮性rTMS 病灶側(cè)高頻rTMS刺激頻率大多選擇在3～20Hz，刺激強(qiáng)度一般選擇為80%～130%靜息運(yùn)動閾值(resting motor threshold，RMT)[7]。楊劍等[8]將45例男性慢性期卒中患者隨機(jī)分為3組，在常規(guī)藥物及康復(fù)治療基礎(chǔ)上，A組行60min鏡像治療，B組先進(jìn)行病灶側(cè)M1區(qū)10Hz的rTMS治療，再行60min鏡像治療，C組先進(jìn)行鏡像治療后，再給予病灶側(cè)M1區(qū)高頻rTMS治療。研究發(fā)現(xiàn)單純進(jìn)行鏡像治療或鏡像治療聯(lián)合病灶側(cè)M1區(qū)高頻rTMS治療均可緩解患者上肢運(yùn)動功能障礙，其中以高頻rTMS治療后進(jìn)行鏡像治療的方案效果最優(yōu)。研究者分析認(rèn)為高頻rTMS治療提高了運(yùn)動皮質(zhì)的興奮性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鏡像治療，提高了鏡像治療激活相關(guān)神經(jīng)元和神經(jīng)重塑的效率。該研究對發(fā)病時間、性別等可能影響患者康復(fù)效率的因素進(jìn)行干預(yù)，提高了可信度，這也是未來研究設(shè)計(jì)中需要考慮的因素。另外，該研究對治療順序的問題進(jìn)行了探討，這也為未來制定康復(fù)治療方案提供了新的思路。

1.2 抑制性rTMS 經(jīng)典病灶對側(cè)低頻rTMS治療參數(shù)為1Hz，90%～120%的RMT，600～1800脈沖[9]。竇佳鳴等[10]應(yīng)用近紅外腦功能成像技術(shù)(functional near infrared spectroscopy，fNIRS)，觀察進(jìn)行病灶對側(cè)低頻rTMS治療前后，偏癱側(cè)上肢運(yùn)動時大腦皮質(zhì)激活模式的變化。結(jié)果提示治療3周后，降低了偏癱側(cè)上肢運(yùn)動期間病灶對側(cè)大腦半球感覺運(yùn)動區(qū)皮質(zhì)興奮性，恢復(fù)大腦半球間抑制通路的平衡，促進(jìn)偏癱側(cè)上肢運(yùn)動功能恢復(fù)。此研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于引入fNIRS，這一客觀且無創(chuàng)的腦功能評價指標(biāo)，對低頻rTMS的作用原理進(jìn)行觀察和探討。

1.3 新型rTMS 間歇性Theta節(jié)律刺激(Theta burst stimulation，TBS)是一種新興的模式化rTMS，與rTMS相比具有耗時短、強(qiáng)度低、效應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)[11]。根據(jù)對大腦皮層興奮性的影響，將TBS分為可興奮大腦皮層的間歇性Theta節(jié)律刺激(intermittent theta burst stimulation，iTBS)和抑制大腦皮層的持續(xù)性Theta節(jié)律刺激(continuous theta burst stimulation，cTBS)。iTBS的經(jīng)典治療參數(shù)為叢內(nèi)頻率50Hz，叢間頻率5Hz；每10s為一周期，刺激時間為2s，間歇時間為8s；刺激強(qiáng)度為80%～100%活動運(yùn)動閾值(active motor threshold，AMT)；每次治療包括20個周期，共600脈沖[9,12]。與傳統(tǒng)高頻rTMS相比，iTBS使用較少的脈沖數(shù)、較短的刺激時間、較低的刺激強(qiáng)度，產(chǎn)生更為持久的皮層興奮性，并能夠有效地避免線圈過熱現(xiàn)象[13]，并有研究認(rèn)為iTBS誘發(fā)癲癇的風(fēng)險低于高頻rTMS[9]。cTBS常使用的經(jīng)典治療參數(shù)為經(jīng)典的刺激參數(shù)即叢內(nèi)頻率50Hz，叢間頻率5Hz，以70%～80% AMT連續(xù)刺激300脈沖或600脈沖[14]。有研究認(rèn)為，cTBS通過誘發(fā)長時程抑制效應(yīng)，從而抑制皮層興奮性[9,12]。湯昕未等[11]對具有嚴(yán)重上肢運(yùn)動功能障礙的卒中恢復(fù)期患者進(jìn)行為期2周共10次的病灶側(cè)M1區(qū)的iTBS治療，發(fā)現(xiàn)iTBS治療并不能在短期內(nèi)改善其運(yùn)動功能。該研究者也對這一試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，對于輕中度的卒中患者，由于其病灶側(cè)大腦結(jié)構(gòu)保留較多，此時重建雙側(cè)半球間交互抑制平衡，有利于患者運(yùn)動功能的恢復(fù)；而對重度卒中患者，因其病灶側(cè)大腦半球結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，此時促進(jìn)健側(cè)大腦半球的代償功能更利于此類患者運(yùn)動功能的恢復(fù)[11,15]。因此，對于重度卒中病人是否應(yīng)該于健側(cè)半球行興奮性rTMS治療，即高頻rTMS或iTBS治療，此研究為我們提供了新的治療思路。Neva等[16]認(rèn)為單獨(dú)應(yīng)用cTBS對改善偏癱側(cè)肢體運(yùn)動功能的治療效果并不明顯，但是在運(yùn)動功能訓(xùn)練基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用cTBS的治療效果則明顯優(yōu)于單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)動功能訓(xùn)練。對處于不同康復(fù)階段以及不同疾病嚴(yán)重程度的卒中患者是否應(yīng)該采用不同的rTMS治療參數(shù)，則需要在將來的研究中繼續(xù)觀察與探索。對于rTMS作用機(jī)制的研究則需要結(jié)合解剖學(xué)、影像學(xué)等相關(guān)知識進(jìn)一步證明和闡述。

2 經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)

tDCS是一種使用電流強(qiáng)度為1～2mA的直流電調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞興奮性的無創(chuàng)刺激技術(shù)[17-18]。雙電極刺激是tDCS的主要刺激方式，其中陽極通常為刺激電極，陰極通常為參考電極。刺激電極大小通常為25～35 cm2，刺激時間多為10～30 min[19-20]。電極位置的選定通常參考基于TMS原理的神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)或國際10～20系統(tǒng)的電極坐標(biāo)[21]。tDCS主要是通過改變神經(jīng)細(xì)胞的靜息電位，從而引發(fā)神經(jīng)細(xì)胞的去極化或超極化效應(yīng)。當(dāng)施加陽極tDCS時，神經(jīng)細(xì)胞膜兩側(cè)電位差減小，發(fā)生去極化效應(yīng)；當(dāng)施加陰極tDCS時，神經(jīng)細(xì)胞膜兩側(cè)電位差增大，發(fā)生超極化效應(yīng)[22-23]。目前用于治療卒中患者運(yùn)動功能障礙的tDCS模式有陽極刺激(anodal transcranial direct current stimulation，a-tDCS)和陰極刺激(cathodetranscranial direct current stimulation，c-tDCS)。a-tDCS模式中陽極放置于病灶側(cè)M1區(qū)體表投影處，陰極放在對側(cè)眼眶上緣，提高病灶側(cè)皮質(zhì)興奮性；c-tDCS模式中陰極放置于病灶對側(cè)M1區(qū)體表投影處，陽極放在對側(cè)眼眶上緣，抑制病灶對側(cè)皮質(zhì)興奮性。也有部分研究者開始探討雙側(cè)tDCS聯(lián)合刺激(即陽極放在病灶側(cè)M1區(qū)，陰極放在病灶對側(cè)M1區(qū)) 、extracephalic刺激模式(陽極放在病灶側(cè)運(yùn)動皮層、陰極放在對側(cè)三角肌，目的是上調(diào)損傷周圍區(qū)域的興奮性)的治療效果[22,24]。

Rocha等[25]將21例卒中恢復(fù)期患者隨機(jī)分成a-tDCS組、c-tDCS組和假刺激組。在強(qiáng)制性運(yùn)動療法的基礎(chǔ)上，a-tDCS組電極放置于病灶側(cè)M1區(qū)，給予1.0mA、13min/次的tDCS治療；c-tDCS組電極放置于病灶對側(cè)M1區(qū)，給予1.0mA、9min/次的tDCS治療。并分別在治療前后以及治療后1個月進(jìn)行上肢Fugl-Meyer運(yùn)動功能評定(Fugl-Meyer motor assessment，F(xiàn)MA)和手握力測試。研究顯示，tDCS配合強(qiáng)制性運(yùn)動療法，其治療效果優(yōu)于單純使用強(qiáng)制性運(yùn)動療法；通過比較2組的FMA評分，發(fā)現(xiàn)a-tDCS對患側(cè)上肢功能改善更明顯，且治療效果具有后移效應(yīng)，通常可持續(xù)1個月。曲斯偉等[26]探討c-tDCS對卒中患者上肢運(yùn)動功能的影響，同時觀察2種c-tDCS治療參數(shù)(電流強(qiáng)度1.0mA、密度0.029mA/cm2和電流強(qiáng)度2.0mA、密度0.057mA/cm2)的效果差異。研究提示，相較于進(jìn)行單獨(dú)康復(fù)訓(xùn)練，c-tDCS聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練的治療方案可以有效改善卒中患者上肢運(yùn)動功能，但上述2種治療參數(shù)的效果無明顯差別。該研究者認(rèn)為c-tDCS通過降低病灶對側(cè)大腦皮質(zhì)興奮性，即產(chǎn)生長時程抑制效應(yīng)，以達(dá)到糾正大腦半球間交互抑制的目的，從而改善卒中患者的運(yùn)動障礙。同時研究者提出，2種治療參數(shù)對大腦皮層產(chǎn)生的長時程抑制效應(yīng)無明顯差異，導(dǎo)致其治療效果亦無顯著性差別。由于小電流強(qiáng)度可給予患者更佳的舒適度及耐受度，故該研究以電流強(qiáng)度1.0mA、電流密度0.029mA/cm2作為推薦刺激參數(shù)。

隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)高精度經(jīng)顱直流電刺激(High-Definition transcranial direct current stimulation，HD-tDCS)已經(jīng)開始逐漸應(yīng)用于臨床。其特點(diǎn)是利用空間精準(zhǔn)度高的小型圓環(huán)狀電極替代傳統(tǒng)海綿電極片/橡膠電極片，通過減少電流覆蓋面積，從而提高其聚焦性[27]。在相同電流強(qiáng)度作用下，HD-tDCS在治療部位的電流強(qiáng)度、聚焦性以及治療效果的持續(xù)性(可持續(xù)至治療結(jié)束后30min)要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)治療模式[19]。最常用的組合方式是4×1 HD-tDCS，即在治療部位放置一中心電極(陰極/陽極)，并以此為圓心，在半徑為3～7.5cm的圓上放置4枚參考電極。當(dāng)中心電極為陰極時，皮質(zhì)興奮性呈抑制狀態(tài)；當(dāng)中心電極為陽極時，皮質(zhì)興奮性呈興奮狀態(tài)[19]?，F(xiàn)將HD-tDCS應(yīng)用于腦卒中患者以改善其運(yùn)動功能的研究較少，可將此作為未來研究探索的新方向。

3 神經(jīng)肌肉電刺激技術(shù)

NMES是使用低頻脈沖電流，通過刺激肌肉使之產(chǎn)生被動且節(jié)律性地收縮，從而加強(qiáng)肌肉的血液循環(huán)，延緩肌肉廢用性萎縮，并通過將本體感覺的上行性傳輸，提高肢體協(xié)調(diào)性，加快運(yùn)動功能恢復(fù)[28]。近年來，以神經(jīng)肌肉電刺激理論為基礎(chǔ)的新型刺激模式逐漸應(yīng)用于臨床實(shí)踐，如肌電觸發(fā)神經(jīng)肌肉電刺激、對側(cè)控制型功能性電刺激、多通道功能性電刺激以及腦電觸發(fā)功能性電刺激等。

3.1 肌電觸發(fā)神經(jīng)肌肉電刺激 肌電觸發(fā)神經(jīng)肌肉電刺激 (electromyography-triggered neuromuscular stimulation，EMG-triggered NMES)的作用原理：借助表面肌電接受裝置采集偏癱側(cè)肌肉自主收縮產(chǎn)生的微弱肌電信號，當(dāng)該肌電信號達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的閾值時，可立即啟動NMES，并通過視覺或聽覺通路提供反饋信號，使患者有意識地重建對偏癱側(cè)肢體的運(yùn)動控制[29]。 EMG-triggered NMES刺激偏癱側(cè)肢體肌肉收縮完成指令性運(yùn)動，并不斷將外源性反饋信息傳入大腦，有助于運(yùn)動功能再習(xí)得，并形成相應(yīng)的條件反射，從而達(dá)到促進(jìn)偏癱肢體運(yùn)動功能的目的[30]。EMG-triggered NMES治療與傳統(tǒng)NMES治療相比，增強(qiáng)患者的主觀能動性，強(qiáng)化患者參與訓(xùn)練的積極性。敏感程度高也是EMG-triggered NMES治療的一大優(yōu)勢，通過對癱瘓肌肉微弱肌電信號的識別，協(xié)助患者完成自身難以完成的動作。但同時EMG-triggered NMES治療也存在自身局限性。在臨床應(yīng)用中，EMG-triggered NMES治療需要配合度較高的患者，對于昏迷或存在認(rèn)知障礙的患者，傳統(tǒng)NMES治療更具有可操作性。EMG-triggered NMES治療對于軟癱期的患者效果不理想，因?yàn)镋MG-triggered NMES治療不是完全依靠儀器被動刺激的治療模式，故不建議應(yīng)用于靶肌群肌電值小于5μV的患者[31]。

3.2 對側(cè)控制型功能性電刺激 對側(cè)控制型功能性電刺激(contralaterally controlled functional electrical stimulation，CCFES)治療時，患者可同時進(jìn)行雙側(cè)肢體運(yùn)動，當(dāng)健側(cè)的感應(yīng)裝置有肌電信號傳入時，CCFES治療儀可以根據(jù)所采集的肌電信號產(chǎn)生一定的電流強(qiáng)度，并給予偏癱側(cè)相應(yīng)強(qiáng)度的電刺激，從而讓偏癱側(cè)產(chǎn)生與健側(cè)相似的動作[32]。因此，CCFES治療時，偏癱側(cè)的刺激強(qiáng)度與健側(cè)肢體的活動幅度是成正比的，即當(dāng)健側(cè)肢體活動幅度越大，給予偏癱側(cè)肢體的電流刺激強(qiáng)度也越大，偏癱側(cè)肢體的被動運(yùn)動幅度也越大[32-33]。CCFES相較于傳統(tǒng)的NMES增加了健側(cè)肢體的感應(yīng)裝置，使偏癱側(cè)肢體和健側(cè)肢體同步運(yùn)動，且可由患者自己控制刺激強(qiáng)度和刺激持續(xù)時間，強(qiáng)化了患者治療的主觀能動性，更有利于進(jìn)行功能性任務(wù)訓(xùn)練。此外，相較于EMG-triggered NMES/EMG-FES治療，CCFES的優(yōu)勢是可應(yīng)用于尚在軟癱期的卒中患者，即可在疾病早期對患者的運(yùn)動功能進(jìn)行干預(yù)治療[32]。CCFES同樣不適用于昏迷或存在認(rèn)知障礙的患者，對于這些患者則應(yīng)使用傳統(tǒng)NMES治療。

3.3 功能性電刺激 功能性電刺激(functional electrical stimulation，F(xiàn)ES)應(yīng)用一定強(qiáng)度的低頻脈沖電流對靶肌肉進(jìn)行刺激，對日常運(yùn)動模式進(jìn)行模擬，以改善患者遺留的運(yùn)動障礙[34-35]。目前研究多采用多通道FES改善卒中患者的步行功能。多通道FES相較于單通道FES的優(yōu)勢在于可以按照一定順序刺激影響步行的關(guān)鍵肌肉，使多關(guān)節(jié)產(chǎn)生協(xié)調(diào)活動，以達(dá)到糾正異常步態(tài)的目的[36]。使用腦機(jī)接口技術(shù)(Brain-computer interface，BCI)和功能磁刺激結(jié)合的新型治療手段開始逐漸應(yīng)用于臨床。BCI通過提取、處理腦電信號，轉(zhuǎn)化為驅(qū)動外部設(shè)備的命令，從而在大腦直接與外界環(huán)境之間形成交流通道[37-38]。其中最常用的信號采集方式為給予腦電的BCI(Electroencephalogram-BCI，EEG-BCI)。BCI-FES是指通過提取EEG信號，經(jīng)BCI設(shè)備轉(zhuǎn)化處理，觸發(fā)功能電刺激，引起肌肉收縮，從而實(shí)現(xiàn)“閉環(huán)”反饋過程，以達(dá)到增進(jìn)神經(jīng)可塑性的目的[37-38]。

4 外周磁刺激技術(shù)

PMS是近年來發(fā)展起來的一種新型康復(fù)治療技術(shù)，通過脈沖磁場生成的感應(yīng)電流作用于外周神經(jīng)或肌肉，從而促進(jìn)運(yùn)動皮質(zhì)重塑，以達(dá)到促進(jìn)卒中患者運(yùn)動功能的恢復(fù)[39]。PMS與NMES原理相似，但是可以有效彌補(bǔ)FES的不足。首先，NMES很難進(jìn)行深部刺激，這是由于行常規(guī)電刺激時，正極和負(fù)極處的電流密度是最高的，并隨著組織深度而迅速下降。植入式電刺激技術(shù)對研究雖有價值，但因其具有創(chuàng)傷性，故臨床應(yīng)用多有不便；其次，刺激深部神經(jīng)時，易興奮皮膚疼痛感受器而產(chǎn)生明顯疼痛，對于肥胖患者更甚[40]。

對于應(yīng)用PMS改善卒中患者運(yùn)動功能仍處于研究探索階段，對其治療參數(shù)的設(shè)定、治療效果及作用機(jī)制尚無定論。Beaulieu等[41]研究卒中患者患側(cè)脛骨前肌行外周磁刺激，通過測量踝關(guān)節(jié)主被動活動度、脛骨前肌等長收縮肌力及小腿三頭肌肌張力，治療結(jié)束后各項(xiàng)測量指標(biāo)優(yōu)于對照組，提示外周磁刺激可以有助于改善卒中后足下垂，增加患者步行穩(wěn)定性，改善患側(cè)下肢運(yùn)動功能。Sato等[42]則重點(diǎn)研究PMS對皮質(zhì)興奮性的影響，其研究結(jié)果提示PMS對皮質(zhì)興奮性的影響與TMS一致，即高頻刺激對皮質(zhì)具有興奮作用，低頻刺激對皮質(zhì)存在抑制作用。但Momosaki等[39]和Beaulieu等[41]對近年來應(yīng)用PMS改善卒中患者運(yùn)動功能的臨床研究進(jìn)行Meta分析，認(rèn)為PMS治療對卒中患者運(yùn)動功能障礙的改善并不明顯，同時這些研究者認(rèn)為現(xiàn)相關(guān)臨床試驗(yàn)較少，所以PMS是否可以改善卒中患者運(yùn)動功能及其作用機(jī)制，仍需未來進(jìn)一步地研究。

5 發(fā)展現(xiàn)狀及展望

隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多新的電磁刺激治療技術(shù)，使改善卒中運(yùn)動功能的康復(fù)治療方案向趣味、多元化轉(zhuǎn)變。雖然，現(xiàn)有眾多的電磁刺激治療方法可供康復(fù)醫(yī)師選擇，但如何制定科學(xué)合理，并針對卒中患者的個體化治療方案，則需要未來研究不斷探索與實(shí)踐。同時，電磁刺激治療設(shè)備也應(yīng)向著智能化、便攜化，易操作化發(fā)展，幫助卒中患者從二級康復(fù)機(jī)構(gòu)逐漸過渡到社區(qū)康復(fù)，并為其回歸家庭和社會做準(zhǔn)備。