重復經(jīng)顱磁刺激在腦卒中后運動功能康復中的臨床應用進展

重復經(jīng)顱磁刺激在腦卒中后運動功能康復中的臨床應用進展

李 浩,楊萬章

摘要:近十幾年重復經(jīng)顱磁刺激(rTMS)開始應用到卒中后的康復治療中,現(xiàn)已成為卒中后康復領域研究的熱點。針刺聯(lián)合rTMS這種治療方法是中國傳統(tǒng)康復治療與現(xiàn)代康復治療一種新的結(jié)合方法,相得益彰。本文就目前rTMS在腦卒中后運動功能康復中的臨床應用基礎、治療方案和臨床療效歸納總結(jié)。

關鍵詞:腦卒中;重復經(jīng)顱磁刺激;運動功能障礙;康復

中圖分類號:R743 R255.2

文獻標識碼:A

doi:10.3969/j.issn.1672-1349.2015.12.014

文章編號:1672-1349(2015)12-1398-04

通訊作者:楊萬章,E mail:923233397@qq.com

作者單位:廣東省深圳市第六人民醫(yī)院(廣東深圳518000)

據(jù)最新的流行病學統(tǒng)計,腦卒中已成為導致60歲以上患者死亡的第二大原因和15歲~59歲患者死亡的第五大原因[1]。隨著醫(yī)療條件和治療技術的提高,腦卒中患者的死亡率雖有所下降,但仍有約1/2的生存患者存在不同程度的運動功能障礙,嚴重影響患者的生存質(zhì)量,給患者、家庭及社會帶來沉重負擔[2]。因此改善腦卒中患者的運動功能障礙一直是臨床康復治療的重點。經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)是Barker等[3]于1985年首先創(chuàng)立的一種皮質(zhì)刺激方法。重復經(jīng)顱磁刺激(repetitive TMS, rTMS)是1992年在TMS基礎上發(fā)展起來的新的神經(jīng)電生理技術,具有無痛、無創(chuàng)、不衰減、局部作用、操作簡便、安全有效等特點,目前已作為一種治療手段應用于腦卒中的康復研究中[4]。本文將rTMS在腦卒中后運動功能康復中的臨床應用進展歸納總結(jié)如下。

1　臨床應用基礎

1.1 基本原理 TMS是利用脈沖電流通過磁場刺激線圈產(chǎn)生脈沖磁場,作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(主要是大腦),該磁場能夠在線圈下的顱內(nèi)大腦皮質(zhì)產(chǎn)生反向感應電流,改變細胞膜電位,當感應電流強度超過神經(jīng)組織的興奮閾值時,就會引起局部大腦神經(jīng)細胞去極化,引起興奮性動作電位,產(chǎn)生一系列生理生化反應[5]。rTMS是在某一特定皮質(zhì)部位給予重復刺激的過程,不僅能影響刺激局部和功能相關的遠隔區(qū)域的大腦功能,實現(xiàn)皮質(zhì)功能區(qū)域性重建,而且產(chǎn)生的生物學效應可持續(xù)到刺激停止后一段時間,產(chǎn)生長時程效應[6]。

1.2 作用機制 有研究表明,腦卒中患者運動功能的康復機制與交互性半球間抑制(reciprocal interhem-i spheric inhibition,rIHI)及神經(jīng)系統(tǒng)可塑性有關[7]。腦卒中發(fā)生后,會改變皮質(zhì)的興奮性,造成患側(cè)半球運動皮質(zhì)興奮性降低,健側(cè)半球運動皮質(zhì)興奮性增高,打破正常的大腦半球初級運動區(qū)間經(jīng)胼胝體抑制通路的平衡,在臨床上阻礙運動功能的康復[8]。rTMS應用于腦卒中治療的基本原理之一就是其可調(diào)節(jié)由腦卒中導致的運動皮質(zhì)之間的興奮性失衡,低頻率rTMS可抑制大腦皮質(zhì)的興奮性,高頻率則產(chǎn)生易化作用,而且研究證實這種調(diào)節(jié)在刺激結(jié)束后仍能持續(xù)幾分鐘,其作用機制類似于神經(jīng)突觸反復激活后在海馬區(qū)觀察到的長時程抑制或長時程增強的突觸可塑性的活動依賴性[9]。此外rTMS可調(diào)整刺激區(qū)和相互作用腦區(qū)的腦代謝以及神經(jīng)元興奮性,從而改善腦卒中后運動功能[10]。Feng等[11]的動物實驗表明高頻rTMS可以明顯提高大腦中動脈梗死的大鼠病灶處三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)含量和微管結(jié)合蛋白2(microtubule associated protein 2,MAP 2)的表達。尹清等[12]研究表明rTMS具有明顯增強海馬內(nèi)源性NSCs增殖的作用。張小喬等[13]研究表明rTMS治療可以進一步激活腦梗死周邊區(qū)內(nèi)源性NSCs,同時促進其增殖,推測rTMS能調(diào)節(jié)腦缺血后神經(jīng)遞質(zhì)水平,促進神經(jīng)營養(yǎng)因子的合成。

2　臨床治療方案

rTMS治療方案是在安全有效和個體化的原則下把主要刺激參數(shù)程序化組合,通過設置不同的刺激參數(shù)產(chǎn)生抑制或易化皮質(zhì)興奮性的作用,使半球間抑制平衡正常化以改善腦卒中后的運動功能[14]。rTMS的刺激參數(shù)較多,主要包括刺激線圈、頻率、強度(MT)、部位、每次刺激脈沖總數(shù)、治療的間歇、每周刺激天數(shù)、每一療程刺激的周數(shù)、鞏固期治療的頻度等,因此目前臨床上應用rTMS治療方案的選擇尚無明確定論[15]。Fregni等[16]將1 Hz的rTMS(100% MT,1 200脈沖)作用于健側(cè)大腦主要皮質(zhì)運動區(qū),發(fā)現(xiàn)連續(xù)5 d的低頻rTMS治療能改善腦卒中后患者運動功能,并增加

運動效應及持續(xù)時間。Takeuchi等[17]將1 Hz的rTMS(90%MT,1 500脈沖)作用于健側(cè)半球皮質(zhì)運動區(qū),發(fā)現(xiàn)低頻rTMS能夠改善腦卒中患者手的運動功能。池登科等[18]將1 Hz的rTMS(60%MT,500脈沖)作用于健側(cè)半球皮質(zhì)運動區(qū),發(fā)現(xiàn)14 d的低頻rTMS可改善患者的運動功能,提高腦卒中患者的生活質(zhì)量。Emara等[19]將1 Hz的rTMS(110% MT,150脈沖)作用于健側(cè)半球運動區(qū),將5 Hz的rTMS(90% MT,750脈沖)作用于患側(cè)半球運動區(qū),發(fā)現(xiàn)治療10 d后5 Hz 和1 Hz的rTMS對于腦卒中患者運動功能障礙均有改善作用。

2.1 常規(guī)rTMS治療方案 臨床上,目前用得最多的是常規(guī)rTMS模式。常規(guī)rTMS模式根據(jù)刺激頻率的選擇有兩種,≤1 Hz的低頻刺激和>1 Hz的高頻刺激,為達到刺激部位神經(jīng)功能長時程抑制的效果,一般采用1 Hz或1 Hz以下的頻率刺激健側(cè)半球;為達到長時程增強的作用,多采用5 Hz或5 Hz以上的刺激頻率刺激患側(cè)半球,這種劃分是基于其所產(chǎn)生的生物學效應和風險程度[20]。

2.2 模式化rTMS治療方案 模式化重復經(jīng)顱磁刺激(patterned rTMS,prTMS)是2008年國際TMS研討會新提出的專業(yè)術語。prTMS與常規(guī)rTMS的刺激序列不同,其增加了各種爆發(fā)式簇狀或叢狀刺激模式,每一個叢、簇相當于常規(guī)rTMS中的一個脈沖,多個叢刺激組合在一起相當于常規(guī)rTMS的一個串刺激。叢狀刺激模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理性動作電位爆發(fā)性放電模式,現(xiàn)在用得最多的theta節(jié)律刺激,是一種混合性刺激模式,是5 Hz的叢狀刺激,刺激脈沖數(shù)為600個,3個脈沖為一叢(burst),叢內(nèi)脈沖頻率為50 Hz。連續(xù)(continuous)重復頻率5 Hz的叢狀刺激稱為cTBS,連續(xù)刺激,用時40 s;間歇性(intermittent)的TBS稱為iTBS,刺激2 s,停8 s,用時190 s[21]。研究表明, cTBS模式雖然是5 Hz內(nèi)攜帶50 Hz的高頻連續(xù)刺激,但卻不引起神經(jīng)功能興奮性增加,而能快速引出神經(jīng)功能的抑制性作用;iTBS模式則可誘導神經(jīng)功能產(chǎn)生長時程興奮性增加。TBS模式刺激每次只需40 s 至3 min,較常規(guī)刺激模式相比,刺激時間大大縮短,能夠滿足日常大量治療患者的臨床需要,提高設備的使用效益[22]。

3　臨床療效

近幾年國內(nèi)外現(xiàn)有研究對rTMS應用于腦卒中患者運動功能康復的效果存在爭議,如Kakuda等[23]和Conforto等[24]的研究認為rTMS對腦卒中患者運動功能的康復起積極作用;而Seniów等[25]和Hao等[26]研究則認為目前的證據(jù)尚不能證明rTMS可以作為一種常規(guī)治療方法來提高腦卒中患者的運動功能。

Conforto等[24]研究結(jié)果顯示,1 Hz的rTMS早期作用于腦卒中患者健側(cè)大腦半球運動皮質(zhì),治療2周后患者的Jebsen手功能測試結(jié)果有明顯提高,尤其1個月后患者“撿起小物體”“疊加跳棋”的能力有明顯改善,提示rTMS能有效改善腦卒中偏癱患者手的運動功能。Sasaki等[27]研究結(jié)果顯示,高頻rTMS和低頻rTMS治療5 d后,腦卒中患者手的捏力與敲擊頻率較假刺激組有明顯提高,但高頻刺激組更明顯,而高頻刺激組和低頻刺激組之間的差異不明顯,提示高頻rTMS在腦卒中恢復早期較低頻rTMS能更有效促進上肢運動功能的恢復。Seniów等[25]研究結(jié)果顯示,腦卒中患者接受3周1 Hz的rTMS治療后,Wolf運動功能測試、美國國立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評分的結(jié)果與假刺激組相比并無明顯改變,隨訪3個月時得到類似結(jié)論,表明rTMS對健側(cè)大腦半球運動皮質(zhì)的抑制作用并沒有提高患肢早期的運動功能康復效果,認為在以后的大樣本臨床試驗研究中,分組時要考慮殘存運動功能或者是客觀反映興奮和抑制狀態(tài)的生理指標,這樣可能得到滿意的結(jié)果。Hao等[26]通過搜集信息數(shù)據(jù)庫納入19個試驗共588例患者,最后研究結(jié)果提示目前的一些研究結(jié)果并不支持rTMS可以單獨作為一種常規(guī)治療用于腦卒中患者,在以后的研究中仍需要大樣本試驗來驗證合適的rTMS治療方案和長期治療效果。

近幾年有學者研究認為[28],rTMS與傳統(tǒng)康復治療方法相聯(lián)合,在將來可能會成為一種互補的輔助方法提高腦卒中后運動功能障礙的康復效果。武慧麗等[29]研究結(jié)果顯示,10 Hz的rTMS聯(lián)合調(diào)神通絡針刺法用于缺血腦卒中后運動功能障礙患者,治療2個療程后發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療組較單純針刺組療效更顯著,肯定了rTMS對本病的輔助療效。鄭蘇等[30]研究分期針刺配合50 Hz的rTMS治療腦卒中患者,結(jié)果顯示分期針刺配合rTMS,能夠改善腦卒中患者的肢體運動能力和神經(jīng)缺損,提高臨床療效。鄭蘇等[31]通過研究50 Hz的rTMS配合針刺對腦梗死患者血漿神經(jīng)元特異性烯醇酶(NSE)的影響發(fā)現(xiàn),rTMS配合針刺能夠明顯的降低NSE水平含量,修復神經(jīng)功能缺損,提高患肢的運動能力,并且通過磁共振波譜觀察發(fā)現(xiàn),rTMS配合針刺能夠加快N乙?；扉T冬氨酸(NAA)釋放,促進乳酸(Lac)清除及神經(jīng)功能重建。針刺治療卒中歷史悠久,療效肯定,方法安全,是目前治療的積極有效手段,針刺聯(lián)合rTMS這種治療方法是中國傳統(tǒng)康復

治療與現(xiàn)代康復治療一種新的結(jié)合方法,相得益彰。

目前rTMS對腦卒中患者運動功能改善的臨床療效主要靠Fugl Meyer運動評分、Barthel指數(shù)、運動誘發(fā)電位(motor evoked potential,MEP)來評估。近幾年有研究將rTMS與fMRI、PET、NIRS等神經(jīng)功能成像設備聯(lián)合應用,Salatino等[32]采用fMRI技術研究低頻rTMS作用于腦卒中患者健側(cè)皮質(zhì)運動區(qū)后神經(jīng)可塑性的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過5 d的低頻rTMS,腦卒中患者的運動功能是有改善的,而且這種改善與健側(cè)半球興奮性的降低和皮層功能重組有關。這種通過將rTMS與影像設備聯(lián)合來實時觀察rTMS作用過程中的腦血流、分子代謝以及分子生物學情況,為研究rTMS的作用機制和最佳治療參數(shù)提供了更多的研究方法。

4　問題及展望

雖然rTMS對腦卒中后運動功能康復的作用機制仍不明確,需要進一步的探索和驗證,其臨床療效也存在爭議,但它的出現(xiàn)為腦卒中后運動功能的康復提供了一種新型、無創(chuàng)的治療方法。神經(jīng)功能成像設備的發(fā)展為更準確地驗證rTMS的臨床療效,闡明其作用機制提供了更多的研究方法。因此在今后的臨床試驗設計中,應盡可能的開展大樣本、多中心隨機試驗來保證結(jié)果的科學、合理、有力性,在療效的評估上,與神經(jīng)功能成像設備聯(lián)合,保證結(jié)果的客觀性,更準確地驗證rTMS對腦卒中后運動功能障礙的康復效果。在治療方法的選擇上,探索傳統(tǒng)康復方法與rTMS可行的結(jié)合點,提高臨床療效,更好地將rTMS應用到腦卒中后的康復治療和科研中。

參考文獻:

[1] Sun H,Zou X,Liu L.Epidemiological factors of stroke:A survey of the current status in China[J].J Stroke,2013,15(2):109 114.

[2] 姚滔濤,王寧華,陳卓銘.腦卒中運動功能訓練的循證醫(yī)學研究[J].中國康復醫(yī)學雜志,2010,25(6):565 570.

[3] Barker AT,Jalinous R,Freeston IL.Non invasive magnetic stimulation of human motor cortex[J].Lancet,1985,1(8437):1106 1107.

[4] Cortes M,Black Schaffer RM,Edwards DJ.Transcranial magnetic stimulation as an investigative tool for motor dysfunction and recovery in stroke:An overview for neurorehabilitation clin-i cians[J].Neuromodulation,2012,15(4):316 325.

[5] Najib U,Bashir S,Edwards D,et al .Transcranial brain stimulation:Clinical applications and future directions[J].Neurosurg Clin N Am,2011,22(2):233 251.

[6] Pinter MM,Brainin M. Role of repetitive transcranial magnetic stimulation in stroke rehabilitation[J]. Front Neurol Neurosci, 2013,32:112 121.

[7] 莊立.重復經(jīng)顱磁刺激改善缺血性腦卒中運動功能的作用機制[J].中國神經(jīng)免疫學和神經(jīng)病學雜志,2009,16(3):213 216.

[8] Corti M,Patten C,Triggs W. Repetitive transcranial magnetic stimulation of motor cortex after stroke:A focused review[J].Am J Phys Med Rehabil,2012,91(3):254 270.

[9] 沈瀅,單春雷,殷稚飛,等.重復經(jīng)顱磁刺激在腦卒中后運動功能康復中的應用[J].中國康復醫(yī)學雜志,2012,27(12):1162 1166.

[10] Guse B,Falkai P,Wobrock T,et al .Cognitive effects of high frequency repetitive transcranial magnetic stimulation:A systematic review[J].J Neural Transm,2010,117(1):105 122.

[11] Feng HL,Yan L,Cui LY.Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on adenosine triphosphate content and microtubule associated protein2 expression after cerebral ischemia reperfusion injury in rat brain[J].Chin Med J(Engl),2008,121(14):1307 1312.

[12] 尹清,劉宏亮,武繼祥,等.重復經(jīng)顱磁刺激對局灶性腦缺血大鼠海馬內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖的影響[J].中國微侵襲神經(jīng)外科雜志,2009(8):368 371.

[13] 張小喬,李鸝,馬國平,等.重復經(jīng)顱磁刺激對腦梗死大鼠梗死側(cè)皮質(zhì)內(nèi)源性神經(jīng)干細胞激活、增殖的影響[J].卒中與神經(jīng)疾病雜志,2012(2):7679.

[14] Hoyer EH,Celnik PA.Understanding and enhancing motorrecovery after stroke using transcranial magnetic stimulation[J].Restor Neurol Neurosci,2011,29(6):395 409.

[15] Lefaucheur JP.Stroke recovery can be enhanced by using repetitive transcranial magnetic stimulation(rTMS)[J].Neurophysiol Clin,2006,36(3):105 115.

[16] Fregni F,Boggio PS,Valle AC,et al .A shamcontrolled trial of a 5 day course of repetitive transcranial magnetic stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients[J].Stroke,2006,37(8):2115 2122.

[17] Takeuchi N,Tada T,Toshima M,et al .Inhibition of the unaffected motor cortex by 1 Hz repetitive transcranial magnetiv stimulation enhances motor performance and training effect paretic hand in patients with chronic stroke[J].J Rehabil Med,2008,40(4):298 303.

[18] 池登科,吳愛玲,龔凌云,等.重復經(jīng)顱磁刺激在卒中后運動功能康復中的作用[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2008,6(6):743 744.

[19] Emara TH,Moustafa RR,Elnahas NM,et al .Repetitive transcranial magnetic stimulation at 1Hz and 5Hz produces sustained improvement in motor function and disability after ischaemic stroke [J].Eur J Neurol,2010,17(9):1203 1209.

[20] Rossi S,Hallett M,Rossini PM,et al .Safety,ethical considerations,and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research[J].Clin Neurophysiol,2009,120(12):2008 2039.

[21] Ackerley SJ,Stinear CM,Barber PA,et al . Combining theta burst stimulation with training after subcortical stroke[J].Stroke, 2010,41(7):1568 1572.

[22] Huang YZ,Edwards MJ,Rounis E,et al .The theoretical model of theta burst form of repetitive transcranial magnetic stimulation [J].Clin Neurophysiol,2011,122(5):1011 1018.

[23] Kakuda W,Abo M,Kobayashi K,et al .Anti spastic effect of low frequency rTMS applied with occupational therapy in post stroke patients with upper limb hemiparesis[J].Brain Inj,2011, 25(5):496 502.

[24] Conforto AB,Anjos SM,Saposnik G,et al .Transcranial magnetic stimulation in mild to severe hemiparesis early after stroke:A proof of principle and novel approach to improve motor function [J].J Neurology,2012,259(7):1399 1405.

[25] Seniów J,Bilik M,Lesniak M,et al .Transcranial magnetic stimulation combined with physiotherapy in rehabilitation of poststroke