低頻電刺激治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻的研究進(jìn)展①

吳族勇，李策，白玉龍

低頻電刺激治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻的研究進(jìn)展①

吳族勇，李策，白玉龍

腦卒中后偏癱下肢常表現(xiàn)為足下垂內(nèi)翻，嚴(yán)重影響患者的步行能力。電刺激療法是臨床常用的矯治方法之一。本文綜述低頻電刺激在腦卒中后足下垂內(nèi)翻康復(fù)治療中的應(yīng)用，比較和分析神經(jīng)肌肉電刺激和功能性電刺激的臨床療效與各自優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其機(jī)制進(jìn)行探討。

低頻電刺激；腦卒中；足下垂內(nèi)翻；康復(fù)；綜述

[本文著錄格式]吳族勇，李策，白玉龍.低頻電刺激治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻的研究進(jìn)展[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2015,21 (3):260-263.

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在腦卒中后足下垂、內(nèi)翻的康復(fù)治療中，主要目標(biāo)是提高患者的步行能力，幫助患者提高步行速度，擺動(dòng)相廓清[6]，支撐相使整個(gè)足部穩(wěn)定地與地面接觸，使得髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉能夠有效地完成動(dòng)作[2]。

早期康復(fù)技術(shù)主要是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，包括放松痙攣肌肉、誘發(fā)軟癱肌肉的主動(dòng)收縮和維持關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的訓(xùn)練。減重步行訓(xùn)練對(duì)早期步行能力的恢復(fù)有明顯的促進(jìn)作用[7]。但該訓(xùn)練有一定的缺點(diǎn)，如訓(xùn)練需要2～3名治療師參與，降低了工作效率。

水中訓(xùn)練不但可以減輕部分體重，還可以通過(guò)水的壓力、浮力、溫度改善心肺功能，減低肌肉的張力，比減重步行訓(xùn)練效果更佳[8]。缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，維護(hù)花費(fèi)很高。

踝足矯形器(ankle-foot orthosis,AFO)也是治療足下垂內(nèi)翻的常用方法之一，它把踝關(guān)節(jié)固定在中立位，提高肢體行走過(guò)程中的廓清能力。然而這種方式由于限制了踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，有可能造成肌肉的逐步萎縮[9-10]。

許多研究證明，在腦卒中后足下垂內(nèi)翻的治療中給予肉毒毒素注射，可以有效減輕肌肉的高張力和痙攣，對(duì)治療下肢痙攣患者具有良好的效果[11]；先用利多卡因進(jìn)行診斷性阻滯后再行肉毒毒素注射，可縮短療程，而且在對(duì)步態(tài)、日常生活活動(dòng)能力(activities of daily living,ADL)、肢體運(yùn)動(dòng)功能方面的長(zhǎng)期療效亦優(yōu)于直接肉毒毒素注射[12]。但對(duì)于由踝關(guān)節(jié)周圍肌力不平衡造成的足下垂內(nèi)翻并沒(méi)有效果[13]。

低頻電刺激是康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用的治療措施之一，它應(yīng)用頻率在1000 Hz以下的脈沖電流對(duì)疾病進(jìn)行治療，常見的方法包括神經(jīng)肌肉電刺激(neuromuscular electrical stimulation, NMES)、功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)、經(jīng)皮神經(jīng)電刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation,

TENS)。在廣義上，NMES也包括后者。對(duì)于TENS的研究除針對(duì)疼痛的治療外，大多數(shù)針對(duì)腦卒中的研究是以肌痙攣患者為研究對(duì)象，而直接針對(duì)腦卒中后足下垂內(nèi)翻的研究甚少。

大量臨床研究表明，低頻電刺激治療對(duì)腦卒中偏癱患者的足下垂內(nèi)翻有良好的矯治作用，能明顯改善患者的偏癱步態(tài)，提高其生活自理能力，降低致殘率[5]。

1 腦卒中足下垂內(nèi)翻的機(jī)理及低頻電刺激治療機(jī)制

1.1 腦卒中足下垂內(nèi)翻機(jī)理

腦卒中后足下垂、內(nèi)翻常被認(rèn)為是足背屈障礙的形成伴隨足內(nèi)翻，這種痙攣畸形導(dǎo)致異常的步態(tài)模式，即擺動(dòng)相前腳著地而非足跟著地，因不能穩(wěn)定地站立而導(dǎo)致姿勢(shì)和步態(tài)異常[14]。這是由于患側(cè)小腿前肌群和外側(cè)肌群麻痹，小腿后肌群痙攣牽拉，從而導(dǎo)致脛骨前、外側(cè)肌群與脛骨后肌群的平衡失調(diào)所致[15]。這種異常的運(yùn)動(dòng)模式與一系列復(fù)雜的因素相關(guān)，包括肌痙攣、肌無(wú)力、感覺運(yùn)動(dòng)功能的損害等[16]。腦卒中后造成足下垂、內(nèi)翻的伸肌痙攣模式，如長(zhǎng)時(shí)間未予積極處理或處理不當(dāng)，可能造成踝關(guān)節(jié)的損傷[6]。

1.2 低頻電刺激治療的機(jī)制

腦的可塑性和再學(xué)習(xí)理論是腦卒中后功能恢復(fù)的主要機(jī)制之一。許多基礎(chǔ)和臨床研究已經(jīng)證明低頻電刺激治療可促進(jìn)腦功能重組及細(xì)胞結(jié)構(gòu)可塑性改變[17]。低頻電刺激可以增強(qiáng)脛前肌和腓骨長(zhǎng)、短肌肌力，減輕腓腸肌痙攣，改善脛骨前、外側(cè)肌群與脛骨后肌群的平衡關(guān)系，促進(jìn)偏癱側(cè)足下垂、內(nèi)翻和痙攣步態(tài)的改善[18]，其機(jī)制可能是通過(guò)上調(diào)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的生成和分泌，加速神經(jīng)軸突的側(cè)支發(fā)芽和新突觸的產(chǎn)生，促進(jìn)Ⅱ型肌纖維(易疲勞)轉(zhuǎn)變成Ⅰ型肌纖維(不易疲勞)[18]。金冬梅等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ES能使急性腦梗死大鼠運(yùn)動(dòng)功能明顯改善，且腦缺血半影區(qū)的微管相關(guān)蛋白-2表達(dá)明顯增強(qiáng)，而后者在增強(qiáng)微管的穩(wěn)定性、促進(jìn)神經(jīng)元的發(fā)育和分化及樹突的重建等方面有重要作用[19]。向云等研究發(fā)現(xiàn)，低頻電刺激可以促進(jìn)急性腦梗死大鼠腦部堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)和表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor,EGF)的表達(dá)，促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，從而改善偏癱側(cè)肢體的行為學(xué)功能，增強(qiáng)腦的可塑性[20]。

有研究證明，NMES可以有效促進(jìn)腦卒中后患者肢體運(yùn)動(dòng)功能的改善[21]，其機(jī)制涉及增強(qiáng)肌力、減輕疼痛、增加運(yùn)動(dòng)范圍，以及減輕肌肉的痙攣[21-22]。此外，NMES可以有效促進(jìn)肌肉蛋白的合成，減少肌肉萎縮，但NMES并不能很好地保存肌肉的力量[23]。

許多研究已經(jīng)證明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性是NMES治療腦卒中患者功能恢復(fù)的潛在機(jī)制[24]，但是很少有直接的研究證明NMES引起的腦卒中后患者肢體痙攣的下降與特定的脊髓路徑之間的聯(lián)系。盡管痙攣形成的具體病理生理機(jī)制并沒(méi)有被徹底揭示，但是一系列的證據(jù)表明，痙攣肌的張力增高和反射亢進(jìn)與調(diào)節(jié)牽張反射的脊髓通路功能異常有關(guān)，如果NMES引起的腦卒中后患者肢體痙攣的下降與特定的脊髓路徑之間確有某種聯(lián)系的設(shè)想是正確的話，則可用于指導(dǎo)NMES治療腦卒中患者治療參數(shù)的選擇[25]。也有研究通過(guò)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(motor-evoked potentials,MEPs)，發(fā)現(xiàn)FES用于治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻的機(jī)制是通過(guò)促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束通路之間的聯(lián)系[24]。

Joa等用FES刺激健康人群腕關(guān)節(jié)，同時(shí)通過(guò)功能性磁共振成像(functional magnetic resonance image,fMRI)觀察發(fā)現(xiàn)，腦相應(yīng)區(qū)域有明顯腦功能活動(dòng)，當(dāng)FES與“自主收縮”(voluntary contraction)聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，這種現(xiàn)象更加明顯[26]。Hara等通過(guò)近紅外光譜分析技術(shù)觀察到，使用FES可增加腦卒中患者患側(cè)感覺運(yùn)動(dòng)皮層的腦血流量[27]。

2 低頻電刺激在治療腦卒中足下垂內(nèi)翻的應(yīng)用

2.1 NMES

NMES應(yīng)用一定的電流，通過(guò)電極作用于特定的肌肉或運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，當(dāng)電流達(dá)到一定的強(qiáng)度則引起肌肉的收縮[28]，促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)和感覺功能的恢復(fù)[29]。近年來(lái)，多通路神經(jīng)肌肉電刺激(multiple current pathways NMES,m-NMES)被認(rèn)為是一種更合適的選擇，它具有更大的電極和多個(gè)電流通路，與傳統(tǒng)的NMES相比，m-NMES能夠產(chǎn)生更強(qiáng)大的肌肉收縮并且可以減輕不舒適的感覺[30]。

Knutson等對(duì)26例慢性腦卒中偏癱足下垂患者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照研究，比較普通NMES與對(duì)側(cè)控制的神經(jīng)肌肉電刺激(contralaterallycontrolledneuromuscularelectricalstimulation, CCNMES)治療效果[31]。所謂CCNMES即采用一定強(qiáng)度的電流作用于踝關(guān)節(jié)周圍肌肉或神經(jīng)，使得踝關(guān)節(jié)背屈，電流的強(qiáng)度與健側(cè)踝關(guān)節(jié)自然背屈角度成正比，這需要一種特殊的裝有傳感器的機(jī)械襪來(lái)監(jiān)測(cè)，通過(guò)健側(cè)肢體踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈的狀態(tài)改變傳感器的阻抗，從而調(diào)節(jié)刺激器的輸出電壓，進(jìn)而改變患側(cè)刺激的強(qiáng)度[32]。結(jié)果顯示，盡管兩種治療方法都可以減輕下肢功能障礙，但是并不支持CCNMES比NMES能更有效地促進(jìn)慢性腦卒中患者功能的恢復(fù)[31]。

目前，很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為，腦卒中后有效康復(fù)治療的關(guān)鍵因素是重復(fù)性、任務(wù)導(dǎo)向性訓(xùn)練，即訓(xùn)練應(yīng)是高強(qiáng)度和重復(fù)性的[33]。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者研究重復(fù)性任務(wù)訓(xùn)練結(jié)合NMES對(duì)腦卒中后下肢功能的影響，結(jié)果證明，NMES結(jié)合重復(fù)性任務(wù)訓(xùn)練比單獨(dú)應(yīng)用NMES更能有效地改善患者下肢的運(yùn)動(dòng)功能[34]。

2.2 FES

與NMES不同，F(xiàn)ES采用一定強(qiáng)度的低頻脈沖電流，按照預(yù)先編訂的程序作用于喪失功能的器官或肢體，以刺激運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，誘發(fā)肌肉運(yùn)動(dòng)或模擬正常的自主運(yùn)動(dòng)來(lái)替代或矯正器官和肢體功能[35]。1961年以來(lái)，F(xiàn)ES被廣泛應(yīng)用于偏癱患者足下垂的治療[36-37]。影響FES治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻效果的因素除了心理方面外，還包括患者的心血管能力和神經(jīng)肌肉功能[38]，因此根據(jù)患者個(gè)體差異，有針對(duì)性地選擇合理的治療方式十分必要。

劉翠華等為30例腦卒中后足下垂內(nèi)翻患者在常規(guī)藥物、康復(fù)治療的基礎(chǔ)上增加步態(tài)誘發(fā)FES治療，2周后患者下肢步行功能有明顯改善，步速、體位轉(zhuǎn)移能力、上下樓梯能力均明

顯提高，生理耗能降低[39]。游國(guó)清等的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究顯示，治療2～3周后，與安慰組和對(duì)照組比較，F(xiàn)ES組痙攣(肌張力、跟腱反射、踝陣攣)的發(fā)展明顯減慢，痙攣程度明顯減輕，踝背屈功能及臥位和坐位平衡能力明顯提高[40]。

有研究表明，F(xiàn)ES與踝足矯形器一樣，對(duì)腦卒中足下垂內(nèi)翻都是實(shí)用的，具有長(zhǎng)期較好成本-效益的治療方式[41]。有研究者發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ES與傳統(tǒng)的物理療法聯(lián)合應(yīng)用治療腦卒中后足下垂內(nèi)翻，比單獨(dú)應(yīng)用FES或物理療法能更有效地減輕痙攣、增加背屈肌的力量[22,42-43]。

Kesar等通過(guò)一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，比較變頻式(variable-frequency trains,VFTs)FES和普通恒頻式(constant-frequency trains,CFTs)FES對(duì)腦卒中偏癱足下垂患者的治療效果，結(jié)果顯示，變頻式FES組較普通FES組改善足下垂作用更明顯[44]。

所有伴有足下垂的患者都意味著皮質(zhì)脊髓束與踝背屈肌之間聯(lián)系減弱。Stein等為了找到一種更好地改善皮質(zhì)脊髓束傳導(dǎo)通路之間聯(lián)系的方法，通過(guò)組合8種不同的治療方法，尋找最佳的治療組合方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)短時(shí)間應(yīng)用FES、經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)和自主收縮可以有效促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束傳導(dǎo)通路之間的聯(lián)系，三種治療方式結(jié)合應(yīng)用效果更佳[45]。

徐旭東等采用Meta分析，對(duì)全世界FES矯正腦卒中足下垂患者步態(tài)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，F(xiàn)ES能提高腦卒中足下垂患者步行速度，但其他指標(biāo)療效尚不能確定，因而提出應(yīng)將結(jié)合多種測(cè)試方法和建立定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系作為今后腦卒中足下垂電刺激治療的重點(diǎn)研究方向之一[35]。

此外，利用肌電、傾角感應(yīng)等方法提供反饋，并適時(shí)調(diào)整刺激電流或電壓，以減少能量消耗、減輕肌肉疲勞、增加安全閾值的新型FES亦是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[46]。

3 發(fā)展趨勢(shì)

1961年，Liberson 等開發(fā)一套FES裝置并首次用于腦卒中后足下垂的治療，取得良好療效[36]。其后有許多功能更加完善的低頻電刺激儀相繼問(wèn)世，從單通道發(fā)展到多通道多部位刺激，從傳統(tǒng)的有線連接發(fā)展到無(wú)線信號(hào)傳輸，從足底開關(guān)觸發(fā)到步態(tài)誘發(fā)，從體表電極片發(fā)展到皮下電極植入以刺激深部肌群等[47]。

NMES、FES均是臨床上用于矯治腦卒中足下垂、內(nèi)翻的常見低頻電刺激治療方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型的功能更加完善的低頻電刺激儀相繼問(wèn)世，臨床實(shí)踐也證實(shí)了各類低頻電刺激在治療腦卒中足下垂、內(nèi)翻的重要作用。

但由于各種電刺激儀的研究設(shè)計(jì)、電極放置方式、導(dǎo)聯(lián)數(shù)目和測(cè)量指標(biāo)等方面差異較大，以及臨床研究中對(duì)腦卒中患者電刺激治療時(shí)間和部位不完全相同、刺激參數(shù)(如頻率、強(qiáng)度、時(shí)間等)不一致、刺激的同時(shí)所結(jié)合的康復(fù)治療方案差異較大、缺少設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩嘀行呐R床研究等，其臨床康復(fù)治療效果仍存在一定爭(zhēng)議[48]。

此外，有關(guān)電刺激促進(jìn)偏癱肢體功能恢復(fù)的具體機(jī)制仍未完全明了，目前認(rèn)為電刺激可以促進(jìn)腦血管重構(gòu)、腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變，但仍需更多的證據(jù)支持及進(jìn)一步深入的研究。

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Advance in Low Frequency Electrical Stimulation for Varus Dropped Foot in Stroke Patients(review)

WU Zu-yong,LI Ce,BAI Yu-long
Department of Rehabilitation Medicine,Huashan Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China

A varus dropped foot,one of the most common deformities of hemiplegic lower limb in stroke patients,significantly affected the ability of ambulation.Electric stimulation therapy was one of mostly used techniques for this problem.This paper focused on the application of low frequency electric stimulation in the treatment of the varus dropped foot in stroke patients,analyzed the clinical efficacy and advantage of neuromuscular electrical stimulation and functional electrical stimulation,and the discussion of their mechanism.

low frequency electrical stimulation;stroke;varus dropped foot;rehabilitation;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.03.004

R743.3

A

1006-9771(2015)03-0260-04

2014-10-21

2014-11-26)

上海市衛(wèi)計(jì)委科研項(xiàng)目(No.20134124)。

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，上海市200040。作者簡(jiǎn)介：吳族勇(1986-)，男，漢族，福建建甌市人，碩士，醫(yī)師，主要研究方向：腦卒中的康復(fù)機(jī)制與基礎(chǔ)研究。通訊作者：白玉龍。E-mail:dr_baiyl@126.com。