周圍性面癱的神經(jīng)假體治療

王宇娟(綜述)，李克勇(審校)

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

周圍性面癱是臨床常見病、多發(fā)病，以單側最為多見，一旦發(fā)生應及時治療;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，而引起較為嚴重的并發(fā)癥和后遺癥。對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。電流刺激作用對于周圍性面癱早期功能恢復和晚期肌肉萎縮都有一定的促進作用。近年來隨著人工器官和可植入醫(yī)療器件的很大發(fā)展和進步，電子耳蝸、人工視覺假體等更多應用于臨床。因而，也有學者考慮到以可植入假體代替面神經(jīng)功能用于周圍性面癱的治療?，F(xiàn)就此方面予以綜述。

1 周圍性面癱概況

周圍性面癱是臨床常見疾病、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，無性別差異，以單側多見，雙側同時發(fā)生者少見(占周圍性面癱的0.3%～2%［2］)。目前我國約有510萬患者，部分人遷延不愈或本身無法痊愈，給患者及家庭帶來巨大的痛苦。其癥狀是患側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、鼓頰和噘嘴等動作、面部疼痛麻木，可伴有不規(guī)則面肌抽動和面肌聯(lián)合運動，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)腫瘤手術和聽神經(jīng)瘤手術等造成，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)減壓手術和面神經(jīng)移植手術。此外，還有非手術治療，如電刺激治療和祖國傳統(tǒng)醫(yī)學治療。面神經(jīng)減壓術適合于面神經(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，且有一定的時間限制，神經(jīng)受壓時間過長即使手術也無法達到很好的效果，所以該治療方法對病患限制較多，應用有局限。較多應用于面神經(jīng)斷離患者的是面神經(jīng)吻合術和神經(jīng)移植術。但是，這兩種治療方法尚存在著一些待解決的問題，主要是神經(jīng)軸突生長從中樞端向周圍生長，移植的神經(jīng)僅起橋梁作用;如果斷離位置很高，生長的面神經(jīng)需很長時間才能到達支配的肌肉［3］。而肌肉一旦失去神經(jīng)支配過久就會發(fā)生廢用性萎縮，所以即使神經(jīng)經(jīng)過一段時間的生長到達面肌，也無法改變肌纖維的減少，而造成患側永遠遺留面癱［4］。另外，運動終板(神經(jīng)-肌接頭)的萎縮，數(shù)量的減少也是面癱不能恢復的原因。即使面癱部分恢復，術后也經(jīng)常產(chǎn)生連帶運動、“鱷魚”淚等并發(fā)癥。電刺激治療和祖國傳統(tǒng)醫(yī)學治療多用于手術治療后康復階段，對于神經(jīng)生長有一定刺激作用，但仍無法替代手術成為有效的治療手段。

2 電流刺激對神經(jīng)損傷的作用

有文獻報道應用局部皮膚電刺激促進面神經(jīng)生長［5］，也有直接應用局部電刺激眼輪匝肌恢復了面癱患者的眨眼功能［6，7］，還有動物實驗報道電刺激可促使神經(jīng)生長因子濃度上升的［5］。此外，電刺激的時間與治療的效果也密切相關，研究表明長期的脈沖刺激可以更好地促進神經(jīng)再生，減輕后遺癥癥狀［8］。可見，電刺激對于面神經(jīng)生長和面肌功能的恢復有一定的作用。但是上述這些實驗中，刺激并不是持續(xù)存在，長期刺激也只是指每日6 h，持續(xù)6個月的治療［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，在治療時對患者的活動也有限制性。有學者在1986年提出了在面癱犬模型，采用健側眼輪匝肌收縮的肌電靈敏度作為患側眼輪匝肌運動觸發(fā)器的可行性［10，11］。Somia等［5］研究者發(fā)現(xiàn)在雙側周圍性面癱犬模型中，運用多通道電刺激眼輪匝肌所需電流強度明顯低于單通道電刺激。還有學者研究發(fā)現(xiàn)對于喉神經(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)移植術效果，有助于防止去神經(jīng)面肌發(fā)生廢用性萎縮［12］。有學者研究長期電流脈沖對于縮短神經(jīng)肌肉傳導潛伏期和改善面癱后遺癥臨床癥狀有明顯效果［13］。

3 可植入器件的應用

用合適的電流強度直接電刺激人體肌肉的安全性已為多數(shù)學者公認，如心臟起搏器與除顫器。植入式器件在生物醫(yī)學中已被廣泛應用，例如視覺補償系統(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，如人工耳蝸、心臟起搏器與除顫器?，F(xiàn)有的人工假肢系統(tǒng)中，已經(jīng)有人通過采集肌電信號控制假肢的運動［7］。這些工作對采集面肌電信號具有很大的參考價值。

可植入微機電系統(tǒng)(microelectrical mechanical system，MEMS)是指在生物體內(nèi)進行生物醫(yī)學診斷和治療的微機電系統(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技術和生物醫(yī)學工程結合的產(chǎn)物。它用來測量生命體內(nèi)的生理、生化參數(shù)的長期變化和診斷、治療某些疾病，實現(xiàn)在生命體自然狀態(tài)下的體內(nèi)直接測量和控制功能，也可用來代替功能已喪失的器官。近年來生物材料的發(fā)展、分子生物學取得的進步、MEMS技術的迅速發(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越具有生物兼容性。人造器官排斥性減小，并可長達幾十年在人體內(nèi)工作，不但改善了患者的生活質量，延長了其壽命，而且恢復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，而且治療過程融入患者的日常生活，對患者的影響減至最低。

采用植入式微機電系統(tǒng)主要具有如下優(yōu)點:①可保證生物體在處于自然的生理狀態(tài)條件下對各種生理、生化參數(shù)進行連續(xù)的實時測量與控制;②采用植入式測量裝置后，體內(nèi)的信息不需經(jīng)皮膚測量，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便于對器官和組織的直接調控，能獲得理想的刺激和控制響應，有利于損傷功能的恢復和病情的控制。

4 神經(jīng)假體

近幾年基于MEMS技術的神經(jīng)假體引起了國內(nèi)外的廣泛關注。神經(jīng)假體是一類針對神經(jīng)組織的人工假體，直接對神經(jīng)器官和組織采用電刺激調控，以替代或修復人體神經(jīng)器官和組織的全部或部分功能。目前國內(nèi)外在神經(jīng)假體方面的研究取得了可喜的進展。如已商用化的人工耳蝸技術。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)毛細胞。通過麥克風和發(fā)射裝置將聲信號傳給體內(nèi)的接受器，接受器將電信號通過刺激電極作用于耳蝸內(nèi)的聽神經(jīng)而產(chǎn)生聽覺。人工耳蝸是重度以上的感音性耳聾患者唯一有效的康復方法［15］。美國南加州大學Humayun以及德國Zrenner等開展了人工視覺假體研究，研究人員用電荷耦合器件相機將圖像信號轉化為電信號，采用無線方式將信號傳到視網(wǎng)膜表面或視網(wǎng)膜下的微刺激電極并刺激視覺細胞，從而使盲人產(chǎn)生光的感覺［16-18］。對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極大的痛苦，研究人員采用骶神經(jīng)前根電刺激法來控制排尿。美國Cyberkinetics Neurotechnology Systems最近演示了用可植入的微電極陣列所構成的BrainGate接口芯片，這種芯片包含100個微電極陣列。該陣列被植入頭皮，以拾取大腦的電信號。由美國Utah大學開發(fā)的微電極陣列已獲準在人體上試用［19］。2006年7月Nature期刊上報道植入該微電極陣列的受試者用思維控制計算機及電視等的研究?？梢娍芍踩胛C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技術的柔性可植入微電極是實現(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部分的肌電信號，另一方面需要采用微電極刺激患側的面肌產(chǎn)生運動。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重要方面，必須保證植入電極材料對人體無毒性、無刺激性，對人體組織、血液、免疫等系統(tǒng)不產(chǎn)生不良反應。植入材料工作中不會降解或釋放出損害被植入動物或患者健康的有害物質。對于植入式微電極，材料的穩(wěn)定性是需要考慮的一個重要因素，因為一旦電極植入動物或患者體內(nèi)，往往要保留幾個月甚至幾十年。因此要維持電極的正常工作，電極材料必須能夠長時間抵抗動物體液環(huán)境中的各種酶、電解質等物質的攻擊和腐蝕。因此分析微電極的失效機制以保證長期植入的穩(wěn)定性是非常必要的［20，21］。

面神經(jīng)高位缺損患者目前無可行的治療手段，基于柔性MEMS技術的人工面神經(jīng)將MEMS技術和生物醫(yī)學工程有機結合，不需要面神經(jīng)解剖結構的完整，也不需要神經(jīng)/肌接頭的參與，可以成為一種新的獨立治療面癱的方法，具有重要的科學研究價值和應用前景。

［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，朱國斌.雙側同時發(fā)生的面神經(jīng)麻痹:病例報告與文獻復習［J］.中國耳鼻咽喉頭頸外科，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，2005，8(3):374-379