針刺結(jié)合微電子神經(jīng)橋治療中風(fēng)偏癱的新思路

錢琴琴 ，高建蕓，王志功，呂曉迎

(1.東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院針灸科，江蘇南京 210009； 3.東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所，江蘇南京210096； 4.東南大學(xué)生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210096)

·綜 述·

針刺結(jié)合微電子神經(jīng)橋治療中風(fēng)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(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院針灸科，江蘇南京 210009； 3.東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所，江蘇南京210096； 4.東南大學(xué)生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210096)

中風(fēng)發(fā)病率高、致殘率高，我國偏癱患者人數(shù)在逐年增加。針刺是治療中風(fēng)偏癱的主要手段之一，經(jīng)皮穴位電刺激也發(fā)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(yù)先設(shè)定的模式做機(jī)械式的抖動(dòng)。微電子神經(jīng)橋在應(yīng)用中采用體表電極將獲取的肌電信號(hào)進(jìn)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(tǒng)的針刺與微電子神經(jīng)橋相結(jié)合，就能精準(zhǔn)地將采集的信號(hào)輸入到需要的部位，支配偏癱肢體產(chǎn)生和諧的指定動(dòng)作，也可以解決微電子神經(jīng)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(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能重建。

中風(fēng)偏癱; 針刺; 微電子神經(jīng)橋; 文獻(xiàn)綜述

中風(fēng)具有高死亡率、高致殘率、高復(fù)發(fā)率等特點(diǎn)，《中國心血管病報(bào)告2013》指出中國目前中風(fēng)患者至少700萬，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)[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(duì)中國偏癱病人適用的康復(fù)技術(shù)，能極大地推動(dòng)我國殘障人群康復(fù)醫(yī)療的發(fā)展。作者就目前針刺技術(shù)和經(jīng)皮穴位電刺激治療中風(fēng)偏癱的優(yōu)勢與不足進(jìn)行探討，認(rèn)為利用微電子神經(jīng)橋理論與針刺相結(jié)合將會(huì)為中風(fēng)偏癱的治療開辟新的思路和方法。

1 針刺在治療中風(fēng)偏癱中的運(yùn)用

1.1 中風(fēng)偏癱的毫針針刺治療

早在《內(nèi)經(jīng)》中針刺的方法治療中風(fēng)偏癱就已有詳細(xì)的記載：“凡刺之方，必別陰陽”。杜元灝[3]經(jīng)過文獻(xiàn)研究統(tǒng)計(jì)之后把中風(fēng)后遺癥放入針灸Ⅱ級(jí)病譜中，并認(rèn)為在中風(fēng)恢復(fù)期和后遺期針灸治療應(yīng)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(chǔ)上發(fā)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(jīng)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(fù)期和后遺癥期所選的穴位和刺激手法都有所區(qū)別。有學(xué)者將傳統(tǒng)中醫(yī)經(jīng)絡(luò)理論與現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)中關(guān)于偏癱患者神經(jīng)功能恢復(fù)方面的理論相結(jié)合，在不同階段取穴針灸屈、伸肌治療中風(fēng)偏癱，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)針刺相比療效要好[4]。在取穴規(guī)律方面，有研究顯示針灸治療中風(fēng)弛緩性癱選用4條陽經(jīng)，分別為手足陽明、督脈、足少陽經(jīng)，治療痙攣性癱則以手陽明經(jīng)、手足少陽經(jīng)及足太陽經(jīng)4條經(jīng)脈為主，上肢配心包經(jīng)，下肢配足陽明經(jīng)或足太陰經(jīng)[5]。穴位使用頻次最高的為陽明經(jīng)穴，如合谷、曲池、足三里、肩髃、陽陵泉等。

1.2 電針治療中風(fēng)偏癱

建立在針灸基礎(chǔ)上的電針療法在治療中風(fēng)偏癱中的運(yùn)用也越來越普遍，不但可以克服手捻針運(yùn)針不能持久、易疲勞等不足，而且其動(dòng)力作用較大，治療時(shí)興奮效應(yīng)占優(yōu)勢。在機(jī)制的研究上，有學(xué)者報(bào)道電針治療缺血性中風(fēng)后遺癥能刺激經(jīng)絡(luò)，激發(fā)經(jīng)氣緩解血管痙攣，使腦血管擴(kuò)張，腦血流量增加，腦組織血氧利用率得到提高[6]。也有學(xué)者認(rèn)為電針能調(diào)節(jié)腦內(nèi)微環(huán)境的變化，促進(jìn)缺血所引發(fā)的相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，從而分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子對(duì)腦損傷起到保護(hù)作用[7-8]。在臨床上電針治療中風(fēng)偏癱可以選取不同的部位，主要有夾脊穴、蹺脈穴、經(jīng)筋結(jié)點(diǎn)、神經(jīng)干、陰經(jīng)穴和陽經(jīng)穴等。不同頻率治療中風(fēng)偏癱的療效也不同，其中對(duì)于緩解偏癱患者肢體痙攣狀態(tài)，選用高頻率電針刺激緩解中風(fēng)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(xù)波的使用可以很好地規(guī)避神經(jīng)適應(yīng)性的問題，同時(shí)具有多種頻率組合的電脈沖更容易刺激肌肉，使之產(chǎn)生節(jié)律性運(yùn)動(dòng)，更利于肌肉張力得到鍛煉，這種治療效果是單一的連續(xù)波無法實(shí)現(xiàn)的。

2 經(jīng)皮穴位電刺激在治療中風(fēng)偏癱中的應(yīng)用

2.1 經(jīng)皮穴位電刺激在現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)發(fā)展中應(yīng)運(yùn)而生

在目前針對(duì)腦卒中后肢體癱瘓的康復(fù)治療中，除了傳統(tǒng)針刺療法，功能電刺激(functional electrical stimulation,FES)已然成為一種廣泛應(yīng)用的治療方法[11-12]。FES是通過一段人工預(yù)先設(shè)定的脈沖電流信號(hào)序列來刺激受損傷的神經(jīng)或肌肉，使之產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。1961年美國醫(yī)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，F(xiàn)ES已在世界范圍內(nèi)成為癱瘓肢體康復(fù)治療的重要方法之一。

之后有醫(yī)者發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)生即刻功能性活動(dòng)以治療疾病的效果更好，這樣一種方法便是經(jīng)皮穴位電刺激(transcutaneous electrical accupoint stimulation， TEAS)。根據(jù)骨度分寸法來定位的穴位位置相對(duì)固定，經(jīng)絡(luò)上可以選擇的穴位也比較多，能左右遠(yuǎn)近搭配使用，相較于經(jīng)皮神經(jīng)電刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation,TENS)鎮(zhèn)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(nèi)輸入。兩者與傳統(tǒng)的針刺相比，人力都得到很大程度的節(jié)省，而且TEAS無痛無創(chuàng)易于操作，病人在家即可自己使用，因此較廣泛的運(yùn)用于治療腦卒中后偏癱患者肢體功能恢復(fù)。

2.2 TEAS在中風(fēng)偏癱治療中的研究近況

TEAS一般選擇的電流強(qiáng)度興奮Ⅱ類纖維而不使Aδ和C類纖維興奮，這樣神經(jīng)粗纖維被激活，產(chǎn)生內(nèi)源性阿片樣物質(zhì)，減輕疼痛感[14]，因此會(huì)對(duì)減輕中風(fēng)偏癱后的肢體疼痛有不錯(cuò)的療效。在1998年，美國密蘇里州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員認(rèn)為，電針和TEAS作用于穴位的鎮(zhèn)痛作用要比單純的針灸來的明顯[15]。也有學(xué)者[16-17]指出，TEAS可以得到針灸及電針灸相同的外周血液動(dòng)力效應(yīng)，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(huì)使治療效果不同。有實(shí)驗(yàn)表明，使用100 Hz的電脈沖對(duì)經(jīng)皮穴位進(jìn)行刺激的效果最佳[18-19]。TEAS可以對(duì)肌梭進(jìn)行刺激，刺激信息通過Ⅰ類神經(jīng)傳入纖維被傳入脊髓神經(jīng)中樞，繼而做出牽張反射的指令，使癱瘓肌肉產(chǎn)生收縮[20]。有關(guān)TEAS對(duì)偏癱康復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究開展了不少，例如2007年，香港理工大學(xué)的S.M.Ng和W.Y.Hui-chan在一項(xiàng)針對(duì)長期腦卒中后患者的下肢運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的研究中證實(shí)，TEAS與面向作業(yè)訓(xùn)練療法相結(jié)合能明顯改善患者的屈肌肌力、步態(tài)速度，緩解屈肌的痙攣狀態(tài)[21]。

3 針刺及TEAS治療的優(yōu)勢和不足

中醫(yī)認(rèn)為針刺能夠疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)和陰陽、扶正祛邪。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為針剌可通過改善血液流變學(xué)、腦部血液供應(yīng)和微循環(huán)，達(dá)到幫助偏癱患者實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的目的。針刺還避免了藥物的毒副反應(yīng)，對(duì)中風(fēng)后遺癥的預(yù)防和生活質(zhì)量的提高都起到積極的作用。同時(shí)該療法簡、便、廉、驗(yàn)，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(fēng)偏癱需要的療程較長，不能讓患者產(chǎn)生即刻功能性的運(yùn)動(dòng)，電針和TEAS產(chǎn)生的也只是機(jī)械式的抖動(dòng)，刺激模式大多事先設(shè)定，而且只靠簡單的脈沖刺激產(chǎn)生的動(dòng)作和正常人肢體動(dòng)作和諧度相去較遠(yuǎn)。和患者主動(dòng)訓(xùn)練的恢復(fù)方法相比，在接受電針和TEAS治療的過程中患者大部分時(shí)間處于被動(dòng)接受治療的狀態(tài)，主動(dòng)參與的機(jī)會(huì)很少，在這點(diǎn)上存在一定的不足。隨著治療時(shí)間的延長，患者在身體和心理上會(huì)存在不同程度的耐受，勢必也會(huì)影響其臨床效果。再者，針刺治療中風(fēng)后遺癥方法頗多、流派繁雜，沒有相對(duì)統(tǒng)一的規(guī)范，這使目前針刺治療中風(fēng)偏癱的臨床和科研均顯混雜，創(chuàng)新較少，思維局限，發(fā)展比較緩慢[22]。因此，尋找一種既集合電針和TEAS的治療優(yōu)點(diǎn)又能讓患者主動(dòng)參與運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的治療方法很有意義。

4 針刺治療中風(fēng)偏癱引入微電子神經(jīng)橋理論與方法的現(xiàn)狀與可行性

4.1 微電子神經(jīng)橋

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

圖1 微電子神經(jīng)橋

Fig 1 Microelectronic neural bridge

4.2 微電子神經(jīng)橋的研究成果和應(yīng)用現(xiàn)狀

微電子神經(jīng)橋的概念在2004年首次提出后，課題組已經(jīng)設(shè)計(jì)了幾代混合集成和單片集成的微電子神經(jīng)橋，并開展一系列以大鼠和脊蟾蜍為模型的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。在實(shí)現(xiàn)大鼠運(yùn)動(dòng)功能重建中，先在大鼠脊髓選定位置進(jìn)行功能電刺激，獲取誘發(fā)控制左腿動(dòng)作的坐骨神經(jīng)信號(hào)，再將該信號(hào)經(jīng)微電子神經(jīng)橋放大后傳送給癱瘓的右腿坐骨神經(jīng)，使得失去運(yùn)動(dòng)能力的右腿發(fā)出動(dòng)作，該實(shí)驗(yàn)方案采集動(dòng)作控制的原始信號(hào)作為神經(jīng)橋的輸入信號(hào)，為控制更準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)的肢體行為提供了可能[25]。經(jīng)過10多輪的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在大鼠脊髓上確定了多個(gè)動(dòng)作控制位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了微電子輔助的神經(jīng)信號(hào)再生，得到了肌肉動(dòng)作響應(yīng)，驗(yàn)證了受損脊髓神經(jīng)的功能重建的思想。為了解決中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)源難以獲取的問題，課題組又展開了健康肢體神經(jīng)信號(hào)控制癱瘓肢體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，并于2010年利用“微電子神經(jīng)橋”和3G無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了千里之外(北京-南京)兩只蟾蜍坐骨神經(jīng)的遠(yuǎn)程橋接和兩只蟾蜍左腿在醋酸刺激下的同步縮腿動(dòng)作(圖2)，驗(yàn)證了“無線遠(yuǎn)程異體神經(jīng)功能重建”的科學(xué)設(shè)想。

考慮到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，這一思想應(yīng)用于癱瘓病人還有一定的難度，所以近3年來實(shí)施了“先外周后中樞”和“先體外后體內(nèi)”研究路線。沿這一路線提出了應(yīng)用于偏癱病人肢體運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果[26-28]?；谇捌诘膭?dòng)物實(shí)驗(yàn)，在人體實(shí)驗(yàn)上，首先通過體表肌電信號(hào)探測和體表刺激構(gòu)建癱瘓肢體功能重建系統(tǒng)，并進(jìn)行了手部簡單動(dòng)作(屈腕、伸腕、抓握、指伸)的功能重建實(shí)驗(yàn)。通過陣列式的探測電極尋找最佳體表肌電探測位點(diǎn)，采集運(yùn)動(dòng)時(shí)健康肢體的神經(jīng)、肌肉電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)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(shí)現(xiàn)健康肢體控制癱瘓肢體運(yùn)動(dòng)、偏癱患者健側(cè)手帶動(dòng)患側(cè)手抓握東西等。

4.3 針刺結(jié)合微電子神經(jīng)橋治療中風(fēng)偏癱的可行性

在課題組開展的利用“微電子神經(jīng)橋”系統(tǒng)和功能電刺激原理實(shí)現(xiàn)癱瘓肢體運(yùn)動(dòng)功能重建研究過程中發(fā)現(xiàn)：植入式電極刺激神經(jīng)選擇性好，靈敏度高，卻因需要手術(shù)，短期內(nèi)難以進(jìn)入臨床試驗(yàn)；體表電極刺激神經(jīng)肌肉容易進(jìn)入臨床試驗(yàn)，但是存在選擇性和靈敏度不理想的問題。由于神經(jīng)解剖系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，怎么根據(jù)患者的病情狀況選擇恰當(dāng)?shù)拇碳の稽c(diǎn)是現(xiàn)在研究需要突破的難點(diǎn)。然而，找到易于操作又相對(duì)固定，治療又有特異性的刺激點(diǎn)，則穴位無疑是最佳的選擇。故若將針刺經(jīng)絡(luò)腧穴與微電子神經(jīng)橋相結(jié)合，先采集健康肢體或患者健側(cè)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，利用微電子神經(jīng)橋使神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)正常通暢，通過針刺經(jīng)絡(luò)腧穴輸出到癱瘓肢體，讓異體健康肢體帶動(dòng)患者患肢或者讓患者的健側(cè)帶動(dòng)患側(cè)做康復(fù)訓(xùn)練，從簡單到復(fù)雜精細(xì)的動(dòng)作，有望幫助偏癱患者逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(tǒng)醫(yī)學(xué)有著豐富的臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(yī)理論中的穴位選擇方法對(duì)研究具有很好的借鑒參考作用。另一方面，針刺結(jié)合微電子神經(jīng)橋的治療方法開創(chuàng)了基于中醫(yī)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(diào)節(jié)和控制，為科學(xué)規(guī)范地發(fā)展傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，開展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究和原理分析提供了方便。作者認(rèn)為，將針刺結(jié)合微電子神經(jīng)橋用于治療中風(fēng)偏癱患者，幫助其運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)將會(huì)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(duì)機(jī)體雙向調(diào)節(jié)的作用保證患者經(jīng)絡(luò)氣血的通暢，在此基礎(chǔ)上更保證了動(dòng)作的協(xié)調(diào)訓(xùn)練以幫助運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。目前該方法已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上取得了明顯效果，在人體臨床研究中，也初步得出了產(chǎn)生和諧腕背伸和五指指屈動(dòng)作的穴位組合，接下來更多具體動(dòng)作的穴位組合“配方”將會(huì)被找到。

傳統(tǒng)的針灸技術(shù)以其微創(chuàng)、精準(zhǔn)、有效的特點(diǎn)，用來避免植入式電極的手術(shù)創(chuàng)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(zhǔn)地支配偏癱肢體進(jìn)行具體動(dòng)作的康復(fù)訓(xùn)練，最終達(dá)到使偏癱肢體動(dòng)起來的目的。讓針刺與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，也可以使兩者在治療方法和學(xué)科理論上優(yōu)勢互補(bǔ)，若這一治療思路能逐步實(shí)現(xiàn)偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能的重建，無疑為偏癱患者的康復(fù)帶來了極大的希望。

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2015-01-19

2015-03-19

江蘇省攀登計(jì)劃(BK2008032)；江蘇省科技支撐計(jì)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

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R743.3; R454.1; R245

A

1671-6264(2015)04-0644-05

10.3969/j.issn.1671-6264.2015.04.033