針刺結合微電子神經橋治療中風偏癱的新思路

錢琴琴 ，高建蕓，王志功，呂曉迎

(1.東南大學醫學院，江蘇南京 210009； 2.東南大學附屬中大醫院針灸科，江蘇南京 210009； 3.東南大學射頻與光電集成電路研究所，江蘇南京210096； 4.東南大學生物電子學國家重點實驗室，江蘇南京 210096)

·綜 述·

針刺結合微電子神經橋治療中風偏癱的新思路

錢琴琴1，高建蕓2，王志功3，呂曉迎4

(1.東南大學醫學院，江蘇南京 210009； 2.東南大學附屬中大醫院針灸科，江蘇南京 210009； 3.東南大學射頻與光電集成電路研究所，江蘇南京210096； 4.東南大學生物電子學國家重點實驗室，江蘇南京 210096)

中風發病率高、致殘率高，我國偏癱患者人數在逐年增加。針刺是治療中風偏癱的主要手段之一，經皮穴位電刺激也發揮著很大的作用，兩者都能讓患者有持久的穴位刺激，但是只能依靠預先設定的模式做機械式的抖動。微電子神經橋在應用中采用體表電極將獲取的肌電信號進行功能電刺激，但其選擇性和靈敏度不如前者。因此，作者考慮如果將傳統的針刺與微電子神經橋相結合，就能精準地將采集的信號輸入到需要的部位，支配偏癱肢體產生和諧的指定動作，也可以解決微電子神經橋體表電極選擇性和靈敏度不夠的問題，以期用這種方法更好地幫助偏癱患者進行運動功能重建。

中風偏癱; 針刺; 微電子神經橋; 文獻綜述

中風具有高死亡率、高致殘率、高復發率等特點，《中國心血管病報告2013》指出中國目前中風患者至少700萬，給家庭和社會帶來沉重的負擔[1]。雖然診斷和搶救水平不斷提高，但其治愈率仍很低，約75%的存活者遺留程度不等的功能障礙[2]。所以研究出對中國偏癱病人適用的康復技術，能極大地推動我國殘障人群康復醫療的發展。作者就目前針刺技術和經皮穴位電刺激治療中風偏癱的優勢與不足進行探討，認為利用微電子神經橋理論與針刺相結合將會為中風偏癱的治療開辟新的思路和方法。

1 針刺在治療中風偏癱中的運用

1.1 中風偏癱的毫針針刺治療

早在《內經》中針刺的方法治療中風偏癱就已有詳細的記載：“凡刺之方，必別陰陽”。杜元灝[3]經過文獻研究統計之后把中風后遺癥放入針灸Ⅱ級病譜中，并認為在中風恢復期和后遺期針灸治療應該成為主要的治療手段。毫針針刺的治療體系中包括有體針、眼針、腹針、頭皮針等其他療法，在這些療法的基礎上發展出了多樣化的針刺方法，如顳三針療法、醒腦開竅針刺法、全經針刺法、分期針刺法等,這些療法具有不同的理論背景和取穴方法，卻都在臨床上取得了令人滿意的治療效果。在分期治療方面，軟癱期、恢復期和后遺癥期所選的穴位和刺激手法都有所區別。有學者將傳統中醫經絡理論與現代康復醫學中關于偏癱患者神經功能恢復方面的理論相結合，在不同階段取穴針灸屈、伸肌治療中風偏癱，發現與常規針刺相比療效要好[4]。在取穴規律方面，有研究顯示針灸治療中風弛緩性癱選用4條陽經，分別為手足陽明、督脈、足少陽經，治療痙攣性癱則以手陽明經、手足少陽經及足太陽經4條經脈為主，上肢配心包經，下肢配足陽明經或足太陰經[5]。穴位使用頻次最高的為陽明經穴，如合谷、曲池、足三里、肩髃、陽陵泉等。

1.2 電針治療中風偏癱

建立在針灸基礎上的電針療法在治療中風偏癱中的運用也越來越普遍，不但可以克服手捻針運針不能持久、易疲勞等不足，而且其動力作用較大，治療時興奮效應占優勢。在機制的研究上，有學者報道電針治療缺血性中風后遺癥能刺激經絡，激發經氣緩解血管痙攣，使腦血管擴張，腦血流量增加，腦組織血氧利用率得到提高[6]。也有學者認為電針能調節腦內微環境的變化，促進缺血所引發的相關腦區神經干細胞的增殖，從而分泌神經營養因子對腦損傷起到保護作用[7-8]。在臨床上電針治療中風偏癱可以選取不同的部位，主要有夾脊穴、蹺脈穴、經筋結點、神經干、陰經穴和陽經穴等。不同頻率治療中風偏癱的療效也不同，其中對于緩解偏癱患者肢體痙攣狀態，選用高頻率電針刺激緩解中風后肢體痙攣療效較好[9-10]。在波形的選取方面，從臨床的治療效果來看疏密波和斷續波的使用可以很好地規避神經適應性的問題，同時具有多種頻率組合的電脈沖更容易刺激肌肉，使之產生節律性運動，更利于肌肉張力得到鍛煉，這種治療效果是單一的連續波無法實現的。

2 經皮穴位電刺激在治療中風偏癱中的應用

2.1 經皮穴位電刺激在現代康復醫學發展中應運而生

在目前針對腦卒中后肢體癱瘓的康復治療中，除了傳統針刺療法，功能電刺激(functional electrical stimulation,FES)已然成為一種廣泛應用的治療方法[11-12]。FES是通過一段人工預先設定的脈沖電流信號序列來刺激受損傷的神經或肌肉，使之產生相應的動作。1961年美國醫生Liberson最早提出FES的概念并利用其成功矯正了偏癱患者的足下垂。此后，FES已在世界范圍內成為癱瘓肢體康復治療的重要方法之一。

之后有醫者發現，若通過針灸穴位將特定的低頻脈沖電流輸入人體，使患肢產生即刻功能性活動以治療疾病的效果更好，這樣一種方法便是經皮穴位電刺激(transcutaneous electrical accupoint stimulation， TEAS)。根據骨度分寸法來定位的穴位位置相對固定，經絡上可以選擇的穴位也比較多，能左右遠近搭配使用，相較于經皮神經電刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation,TENS)鎮痛療效更好[13]。與電針相比，電脈沖作用于人體的方式不盡相同，TEAS是通過貼在穴位上的體表電極來輸入脈沖，而電針將脈沖通過穴位上的針灸針來輸入，是一種直接的體內輸入。兩者與傳統的針刺相比，人力都得到很大程度的節省，而且TEAS無痛無創易于操作，病人在家即可自己使用，因此較廣泛的運用于治療腦卒中后偏癱患者肢體功能恢復。

2.2 TEAS在中風偏癱治療中的研究近況

TEAS一般選擇的電流強度興奮Ⅱ類纖維而不使Aδ和C類纖維興奮，這樣神經粗纖維被激活，產生內源性阿片樣物質，減輕疼痛感[14]，因此會對減輕中風偏癱后的肢體疼痛有不錯的療效。在1998年，美國密蘇里州大學醫學院的研究人員認為，電針和TEAS作用于穴位的鎮痛作用要比單純的針灸來的明顯[15]。也有學者[16-17]指出，TEAS可以得到針灸及電針灸相同的外周血液動力效應，能迅速改善腦血流量、降低腦血管阻力。治療中TEAS周期的長短、脈寬的大小和波型的選擇會使治療效果不同。有實驗表明，使用100 Hz的電脈沖對經皮穴位進行刺激的效果最佳[18-19]。TEAS可以對肌梭進行刺激，刺激信息通過Ⅰ類神經傳入纖維被傳入脊髓神經中樞，繼而做出牽張反射的指令，使癱瘓肌肉產生收縮[20]。有關TEAS對偏癱康復的實驗研究開展了不少，例如2007年，香港理工大學的S.M.Ng和W.Y.Hui-chan在一項針對長期腦卒中后患者的下肢運動功能康復的研究中證實，TEAS與面向作業訓練療法相結合能明顯改善患者的屈肌肌力、步態速度，緩解屈肌的痙攣狀態[21]。

3 針刺及TEAS治療的優勢和不足

中醫認為針刺能夠疏通經絡、調和陰陽、扶正祛邪。現代醫學認為針剌可通過改善血液流變學、腦部血液供應和微循環，達到幫助偏癱患者實現運動功能恢復的目的。針刺還避免了藥物的毒副反應，對中風后遺癥的預防和生活質量的提高都起到積極的作用。同時該療法簡、便、廉、驗，易于被患者所接受，方便在臨床推廣使用。然而，臨床上針刺治療中風偏癱需要的療程較長，不能讓患者產生即刻功能性的運動，電針和TEAS產生的也只是機械式的抖動，刺激模式大多事先設定，而且只靠簡單的脈沖刺激產生的動作和正常人肢體動作和諧度相去較遠。和患者主動訓練的恢復方法相比，在接受電針和TEAS治療的過程中患者大部分時間處于被動接受治療的狀態，主動參與的機會很少，在這點上存在一定的不足。隨著治療時間的延長，患者在身體和心理上會存在不同程度的耐受，勢必也會影響其臨床效果。再者，針刺治療中風后遺癥方法頗多、流派繁雜，沒有相對統一的規范，這使目前針刺治療中風偏癱的臨床和科研均顯混雜，創新較少，思維局限，發展比較緩慢[22]。因此，尋找一種既集合電針和TEAS的治療優點又能讓患者主動參與運動恢復的治療方法很有意義。

4 針刺治療中風偏癱引入微電子神經橋理論與方法的現狀與可行性

4.1 微電子神經橋

2004年，東南大學王志功教授等[23-24]在國際上首次提出了“微電子神經橋”的概念(圖1)，通過開展利用“微電子神經橋”系統和功能電刺激原理，在運動功能恢復與重建領域開辟了一條全新的路徑。該研究的基本指導思想是通過使用一套可植入人體的微電子系統在壞死的神經束兩端重新建立電信號傳輸路徑，該傳輸神經橋可以完成將壞死神經束的上端信號傳輸到壞死神經束的下端，從而完成神經運動功能重建的目的。

圖1 微電子神經橋

Fig 1 Microelectronic neural bridge

4.2 微電子神經橋的研究成果和應用現狀

微電子神經橋的概念在2004年首次提出后，課題組已經設計了幾代混合集成和單片集成的微電子神經橋，并開展一系列以大鼠和脊蟾蜍為模型的動物實驗。在實現大鼠運動功能重建中，先在大鼠脊髓選定位置進行功能電刺激，獲取誘發控制左腿動作的坐骨神經信號，再將該信號經微電子神經橋放大后傳送給癱瘓的右腿坐骨神經，使得失去運動能力的右腿發出動作，該實驗方案采集動作控制的原始信號作為神經橋的輸入信號，為控制更準確、協調的肢體行為提供了可能[25]。經過10多輪的動物實驗，在大鼠脊髓上確定了多個動作控制位點，實現了微電子輔助的神經信號再生，得到了肌肉動作響應，驗證了受損脊髓神經的功能重建的思想。為了解決中樞神經系統信號源難以獲取的問題，課題組又展開了健康肢體神經信號控制癱瘓肢體運動的動物實驗研究，并于2010年利用“微電子神經橋”和3G無線互聯網傳輸技術，實現了千里之外(北京-南京)兩只蟾蜍坐骨神經的遠程橋接和兩只蟾蜍左腿在醋酸刺激下的同步縮腿動作(圖2)，驗證了“無線遠程異體神經功能重建”的科學設想。

考慮到中樞神經系統的復雜性，這一思想應用于癱瘓病人還有一定的難度，所以近3年來實施了“先外周后中樞”和“先體外后體內”研究路線。沿這一路線提出了應用于偏癱病人肢體運動功能重建的有效方法，獲得了癱瘓肢體功能重建的初步臨床實驗結果[26-28]。基于前期的動物實驗，在人體實驗上，首先通過體表肌電信號探測和體表刺激構建癱瘓肢體功能重建系統，并進行了手部簡單動作(屈腕、伸腕、抓握、指伸)的功能重建實驗。通過陣列式的探測電極尋找最佳體表肌電探測位點，采集運動時健康肢體的神經、肌肉電信號，對其進行解碼和刺激脈沖生成，使得生成的刺激脈沖作用于受控肢體，實現健康肢體控制癱瘓肢體運動、偏癱患者健側手帶動患側手抓握東西等。

4.3 針刺結合微電子神經橋治療中風偏癱的可行性

在課題組開展的利用“微電子神經橋”系統和功能電刺激原理實現癱瘓肢體運動功能重建研究過程中發現：植入式電極刺激神經選擇性好，靈敏度高，卻因需要手術，短期內難以進入臨床試驗；體表電極刺激神經肌肉容易進入臨床試驗，但是存在選擇性和靈敏度不理想的問題。由于神經解剖系統相當復雜，怎么根據患者的病情狀況選擇恰當的刺激位點是現在研究需要突破的難點。然而，找到易于操作又相對固定，治療又有特異性的刺激點，則穴位無疑是最佳的選擇。故若將針刺經絡腧穴與微電子神經橋相結合，先采集健康肢體或患者健側的運動信號，利用微電子神經橋使神經信號傳導正常通暢，通過針刺經絡腧穴輸出到癱瘓肢體，讓異體健康肢體帶動患者患肢或者讓患者的健側帶動患側做康復訓練，從簡單到復雜精細的動作，有望幫助偏癱患者逐步實現運動功能的暢通。

圖2 千里之外(北京—南京)兩只蟾蜍的同步縮腿

Fig 2 Synchronous contracting legs of two toads which were thousands of mils apart(Beijing-Nanjing)

祖國傳統醫學有著豐富的臨床實踐經驗，特別在針灸穴位的選擇方面，長久建立起來的骨度分寸穴位定位方法和中醫理論中的穴位選擇方法對研究具有很好的借鑒參考作用。另一方面，針刺結合微電子神經橋的治療方法開創了基于中醫穴位理論的一種新的刺激療法，加入了自身參與功能鍛煉的因素，并且操作可以自主調節和控制，為科學規范地發展傳統醫學，開展進一步的實驗研究和原理分析提供了方便。作者認為，將針刺結合微電子神經橋用于治療中風偏癱患者，幫助其運動功能的恢復將會是一種有朝氣和生命力的方法。既無任何藥物等帶來的副作用，也可以通過針刺穴位對機體雙向調節的作用保證患者經絡氣血的通暢，在此基礎上更保證了動作的協調訓練以幫助運動功能的恢復。目前該方法已經在動物實驗上取得了明顯效果，在人體臨床研究中，也初步得出了產生和諧腕背伸和五指指屈動作的穴位組合，接下來更多具體動作的穴位組合“配方”將會被找到。

傳統的針灸技術以其微創、精準、有效的特點，用來避免植入式電極的手術創傷和解決體表電極的“隔靴撓癢”、選擇性和靈敏度不夠的問題，以期能更精準地支配偏癱肢體進行具體動作的康復訓練，最終達到使偏癱肢體動起來的目的。讓針刺與現代科學技術相結合，也可以使兩者在治療方法和學科理論上優勢互補，若這一治療思路能逐步實現偏癱患者運動功能的重建，無疑為偏癱患者的康復帶來了極大的希望。

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2015-01-19

2015-03-19

江蘇省攀登計劃(BK2008032)；江蘇省科技支撐計劃(BE2013706)

錢琴琴(1989-)，女，江蘇南京人，在讀碩士研究生。E-mail：qianqinqin1989@163.com

高建蕓 E-mail：gaotcm@163.com

錢琴琴,高建蕓,王志功,等.針刺結合微電子神經橋治療中風偏癱的新思路[J].東南大學學報:醫學版,2015,34(4):644-648.

R743.3; R454.1; R245

A

1671-6264(2015)04-0644-05

10.3969/j.issn.1671-6264.2015.04.033