重復經(jīng)顱磁刺激在腦卒中偏癱患者步行功能康復中應(yīng)用的研究進展

賈文萍，臧傳艷，張紅倩，代新年

1濰坊醫(yī)學院，山東 濰坊 261000；2青島濱海學院附屬醫(yī)院康復醫(yī)學科，山東 青島 266000

腦卒中是常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病，嚴重威脅人類健康。據(jù)估計，卒中后幸存的患者中約55%～75%會出現(xiàn)感覺運動障礙[1]。一直以來，物理治療作為卒中患者恢復健康的主要治療手段，但近年來，迫切需要有更多的康復治療手段。因此，研究者們不斷探索新的康復手段，以期為患者提供全面治療。Bark?er等[2]在 1985年首次報道了經(jīng)顱磁刺激（TMS）技術(shù)，它是一種無創(chuàng)傷性的神經(jīng)刺激方法。重復經(jīng)顱磁刺激（rTMS）是基于TMS而發(fā)展起來的一項無痛、無創(chuàng)、無輻射、重復且連續(xù)刺激大腦皮層的技術(shù)，能夠調(diào)節(jié)刺激部位及遠端與刺激部位存在結(jié)構(gòu)、功能連接腦區(qū)的神經(jīng)活動。在一個健康個體中，大約有90%或更多的上肢運動功能是由對側(cè)半球的神經(jīng)纖維支配的。然而，下肢有70%～80%的運動功能是由來自對側(cè)半球的神經(jīng)纖維支配的，其余20%～30%是由同側(cè)半球的神經(jīng)纖維支配的。由此看來下肢神經(jīng)支配更為復雜。本文就rTMS對促進卒中后下肢運動功能康復的治療技術(shù)簡介、作用機制、常用評定指標及臨床療效展開綜述。

1 rTMS治療技術(shù)及其改善運動功能的作用機制

1.1 rTMS治療技術(shù) TMS是一種利用脈沖磁場作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（主要是大腦），再通過感應(yīng)電流調(diào)節(jié)皮質(zhì)神經(jīng)細胞的動作電位，從而影響神經(jīng)電生理活動的磁刺激技術(shù)。TMS的刺激模式有三種，既可以單獨應(yīng)用（單脈沖TMS，sTMS）、聯(lián)合應(yīng)用（雙脈沖TMS，pTMS），也可以以刺激序列的形式應(yīng)用（重復 TMS，rTMS）[3]。本文主要闡述 rTMS 的基礎(chǔ)理論研究。rTMS是以固定的頻率和強度連續(xù)作用于某一腦區(qū)。近年來研究者們對rTMS的治療原理進行了許多探索，目前普遍認可的觀點是：根據(jù)rTMS的刺激頻率分為高頻（＞1 Hz）和低頻（≤1 Hz），高頻常用來刺激患側(cè)大腦皮質(zhì)使之產(chǎn)生興奮作用，低頻常用于刺激健側(cè)大腦皮質(zhì)起到抑制作用，兩種不同的作用可重新調(diào)整運動皮層興奮狀態(tài)從而促進運動功能恢復。

1.2 rTMS改善卒中患者運動功能的作用機制rTMS改善卒中患者運動功能的作用機制尚未明確，加上刺激參數(shù)過多，給研究帶來一定的困難。近年研究表明，rTMS改善卒中患者運動功能可能與以下因素有關(guān)。

1.2.1 半球間抑制（IHI） IHI模型是指導腦卒中后運動康復應(yīng)用rTMS的常用理論模型。rTMS是在TMS可以影響大腦皮層興奮性的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。已有研究表明，rTMS可以通過調(diào)節(jié)大腦皮層的興奮性來平衡兩個半球，進而改善步行功能，相應(yīng)的電生理結(jié)果也為卒中后下肢半球競爭模型提供了進一步的間接證據(jù)。研究表明，通過在受影響半球的運動皮層（M1）上施加高頻rTMS以增強受影響半球的興奮性，或通過在未受影響半球的運動皮層上施加低頻rTMS以抑制未受影響半球的興奮性，可以重新平衡半球活動，而且半球間皮質(zhì)興奮性有目的的調(diào)節(jié)可以優(yōu)化神經(jīng)重組[4]。在腦卒中患者中，卒中引起的損害通過降低受影響半球的IHI來破壞平衡，并將平衡向未受影響半球轉(zhuǎn)移，與受影響的半球相比，這將導致未受影響的半球過度活躍[5]。

1.2.2 神經(jīng)的可塑性 rTMS可在刺激區(qū)和功能連接區(qū)誘導神經(jīng)可塑性效應(yīng)。大多數(shù)研究者認為rT?MS的后效應(yīng)是由于突觸效率的改變，類似于長時程增強（LTP）和長時程抑制（LTD），它們被廣泛認為是學習記憶的主要細胞機制之一[6]。研究表明，rTMS和經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）技術(shù)能夠誘導皮層興奮性的變化，這些變化與促進或長時程增強有關(guān)，如通過谷氨酸能神經(jīng)傳遞的可塑性，或通過GABA能神經(jīng)傳遞的抑制和長時程抑制[7]。王賢衛(wèi)等[8]通過采用rTMS結(jié)合功能電刺激（FES），對腦卒中偏癱下肢功能進行康復治療，發(fā)現(xiàn)高頻磁刺激能夠誘導神經(jīng)元興奮，降低突觸傳導閾值，使FES治療產(chǎn)生的突觸可塑性和神經(jīng)元興奮性進一步放大和增強。Guan等[9]根據(jù)rTMS可誘導同側(cè)M1的神經(jīng)可塑性，加強皮質(zhì)神經(jīng)元之間的連接，短暫增加腦血流量，從而改善皮質(zhì)脊髓束功能、促進運動康復的理論，使用功能磁共振成像研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)rTMS治療后，雙側(cè)大腦半球之間的功能連接增強。近年來，功能性磁共振成像和電生理學也被用于評估rTMS的潛在影響。有證據(jù)表明，無創(chuàng)經(jīng)顱磁刺激（NIBS）的后效應(yīng)是通過突觸可塑性機制誘導的[10]。總之，rTMS的作用機制仍未確定，還需要進一步、更多的直接證據(jù)。

2 rTMS對步行功能的評定指標

rTMS在腦卒中偏癱患者中常用的步行功能評定指標有改良Ashworth量表（MMAS）、下肢Fugl-Meyer（FMA）量表、10 m步行試驗（10MT）、“站起-走”計時測試（TUG）和Hmax/Mmax比值作為運動神經(jīng)元興奮性的電生理指標等。

2.1 MMAS 可用于評價肌張力。根據(jù)肌張力的高低分為5級，0級為正常肌張力，1/1+級為肌張力稍增加，2級為肌張力輕度增加，3級為肌張力中度增加，4級為肌張力高度增加。等級越高，表示肌張力增加越多，肢體越僵硬，阻力越大，被動活動越困難。肌張力的評測在神經(jīng)康復中是非常重要的，臨床常用改良Ashworth量表進行評定。

2.2 下肢FMA量表 可用于評價下肢運動功能。共17項，每一部分的評分標準：0分為完全不能執(zhí)行；1分為部分執(zhí)行；2分為完全執(zhí)行。最高分為34分。分數(shù)越高提示下肢的分離運動越好。FMA量表能較準確地對偏癱患者肢體功能做出定量評定，是目前國際公認、標準的評定方法。該評定法最主要的缺點是評測所需要的時間過長。

2.3 10 MT 可用于評價步行速度。在10MT測試中，受試者被要求在12 m的室內(nèi)人行道上盡可能快地走。如有需要，可使用助行器和（或）足矯形器。為了避免加速和減速的影響，使用秒表以自行確定的最大速度確定穿越人行道中間10 m的時間。10MT對腦卒中患者具有較高的復測信度。

2.4 TUG 常用于描述腦卒中后患者移動能力和基本活動技巧。測試時需要有扶手的椅子、卷尺、帶子和秒表。要求被檢查者從坐位獨立站起，向前步行3 m（如需要可以使用輔助裝置），轉(zhuǎn)身回到座椅前方，再轉(zhuǎn)身坐下。記錄全程所用時間。正常人7～10 s即可完成測驗，不能在此時間完成，尤其超過20 s完成者提示存在移動障礙。拖輪試驗是評估動態(tài)平衡和移動功能的主要結(jié)果。

2.5 Hmax/Mmax比值 可用于評價皮質(zhì)的興奮性。在電生理測量運動神經(jīng)元興奮性時，誘發(fā)了受影響側(cè)比目魚復合運動動作電位（CMAP或M）和H反射。計算方法是將H反射的最大峰間振幅除以M波的振幅。

3 rTMS對卒中后偏癱患者步行功能康復的有效方案

3.1 有效方案 值得注意的是，TMS參數(shù)在不同的疾病研究中差異很大。就目前而言，rTMS在卒中后患者下肢運動功能康復中的最佳治療方案尚未確定。在線圈的研究方面有較多樣的形式，如普通的8字形線圈、雙錐線圈、H線圈等。Wang等[11]采用8字形線圈5 Hz rTMS作用于受影響的大腦半球，結(jié)果顯示卒中患者下肢行走速度、步態(tài)空間不對稱、運動功能以及神經(jīng)性疼痛均得到明顯改善。Sasaki等[12]使用雙錐線圈10 Hz rTMS作用于刺激位點，結(jié)果顯示使用雙錐線圈的高頻rTMS是一種安全可行的干預(yù)措施，可用于腦卒中患者的肢體和軀干的運動功能恢復。盡管現(xiàn)有的研究存在局限性，但學者們的主要結(jié)果仍表明，高頻rTMS與H線圈一起傳遞對改善下肢運動功能、短期疼痛具有潛在的有益作用。8字形線圈通常提供更多的焦點刺激，但產(chǎn)生的電場較淺；雙錐線圈被認為是一個更大的8字形線圈，提供更深層、更強烈、但較少聚焦的刺激，可以刺激3～4 cm深的區(qū)域；H線圈在不增加皮層淺層電場強度的情況下，有效地刺激大腦深度為4～6 cm的區(qū)域[7，13]。由于上肢運動區(qū)位于背側(cè)大腦皮層，下肢運動區(qū)位于大腦縱裂的深部，所以一般認為雙錐線圈和H線圈高頻rTMS更適合于對下肢M1刺激。

3.2 臨床療效 目前對于卒中后偏癱患者步行功能的研究相對較少，咎因于在rTMS解釋慢性中風患者的步行恢復情況時，可能比上肢更為復雜。Tung等[14]研究表明，rTMS治療中風患者的下肢功能、下肢活動和參與程度以及運動誘發(fā)電位的改善程度高于安慰劑治療。Meng等[15]認為低頻刺激對側(cè)半球不僅可以降低對側(cè)皮質(zhì)的興奮性，還可以增強功能鍛煉的效果。Kondo等[16]研究發(fā)現(xiàn)，每天使用低頻rTMS與強化職業(yè)治療不僅能顯著改善卒中后偏癱患者患肢的運動功能，而且能顯著降低肢體的f波振幅以及運動神經(jīng)元興奮性，達到抗痙攣效果。然而，有學者表明直接促進受影響M1的興奮性可能比抑制未受影響M1的興奮性更有利于卒中后恢復[17]。Tan等[18]觀察到損傷半球（L-H）的TMS增加了卒中后下肢異常交叉關(guān)節(jié)機械耦合相關(guān)肌肉的激活。還有學者旨在探討P3點的興奮性磁刺激對慢性中風患者的影響，發(fā)現(xiàn)受影響的下肢和上肢的運動功能、感覺功能和疼痛程度評分增加（根據(jù)FMA，疼痛程度降低），認為這一幸免區(qū)域的rTMS可以產(chǎn)生廣泛的益處[19]。Lin等[4]首次探討rTMS應(yīng)用對亞急性腦卒中合并下肢實質(zhì)性損傷患者活動能力的影響，結(jié)果表明，應(yīng)用1 Hz rTMS對這些患者的平衡、活動能力和ADL獨立性均有良好的影響。最近的研究表明，盡管下肢運動皮層在大腦深層區(qū)域，但是通過無創(chuàng)腦刺激（NIBS）技術(shù)如重復經(jīng)顱磁刺激，可以達到下肢肌肉的皮層表征，也可能有效地恢復中風后步態(tài)障礙[13]。Cho等[20]研究發(fā)現(xiàn)，基于調(diào)節(jié)亞急性腦卒中患者半球間相互作用的假設(shè)，確定雙模無創(chuàng)腦刺激（NBS）在雙側(cè)M1，同時應(yīng)用10 Hz rTMS和陰性的tDCS改善運動功能是安全的，優(yōu)于單獨應(yīng)用10 Hz rTMS。

然而，由于實驗設(shè)計存在差異，對rTMS促進慢性中風患者運動恢復的分析顯示出好壞參半的結(jié)果，包括益處和無益處。Sivaramakrishnan等[21]研究表明，缺少TMS誘導的脛前肌和股直肌的運動誘發(fā)電位并不影響慢性中風幸存者的步態(tài)速度。Huang等[22]以1 Hz真性與假性rTMS做研究，結(jié)果顯示實驗組與對照組在行走、平衡、運動功能和生活質(zhì)量以及日常生活活動恢復方面無顯著差異。Terreaux等[23]在安慰劑和10 Hz刺激方案后，沒有觀察到任何臨床、神經(jīng)力學和步態(tài)參數(shù)的統(tǒng)計學顯著變化或變化趨勢。總的來說，這些研究都存在一定的局限性，最主要的限制因素是樣本量相對較小。

4 小結(jié)

綜上所述，rTMS是世界上較為先進的康復治療技術(shù)，具有非侵入性、安全、方便、有效的良好優(yōu)勢。雖其作用機制尚不完善，但就現(xiàn)有的可能機制IHI和神經(jīng)可塑性等方面來說，研究表明無論是高頻（＞1 Hz）還是低頻（≤1 Hz），也無論是作用于患側(cè)大腦半球還是健側(cè)大腦半球，rTMS對于卒中后偏癱患者的步行功能的改善都是有效的。但關(guān)于rTMS促進腦卒中步行功能康復的詳細作用機制、具體原理以及臨床應(yīng)用的療效、治療方案、應(yīng)用類型，仍然有待進一步的研究來證實。總之，rTMS是一項有益于卒中患者康復的治療技術(shù)，希望在不久的將來得到廣泛應(yīng)用。