薛夏利 鄧鐘義 李寧
(成都體育學(xué)院 1運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院,四川 成都 610041;2運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康研究所)
腦卒中是一個(gè)全球性的問(wèn)題〔1〕,全世界每年約有550萬(wàn)人死于腦卒中,500萬(wàn)人因腦卒中落下終身殘疾〔2〕。腦卒中已成為全球范圍內(nèi)死亡和腦卒中死亡的第二大原因,也是導(dǎo)致長(zhǎng)期嚴(yán)重殘疾的主要原因〔3,4〕。大約30%的腦卒中幸存者存在嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙,需要日常生活活動(dòng)的幫助〔5〕。研究表明上肢其康復(fù)難度高于下肢〔6~9〕,約70%患者遺留上肢功能障礙,導(dǎo)致生活質(zhì)量嚴(yán)重下降〔10,11〕。
腦機(jī)接口(BCI)是一個(gè)允許用戶通過(guò)神經(jīng)活動(dòng)來(lái)控制環(huán)境中的設(shè)備的系統(tǒng)。它可以只通過(guò)大腦活動(dòng)控制計(jì)算機(jī),而不需要肌肉控制,提供了人腦與外部設(shè)備之間的直接通信通路。腦機(jī)接口有兩大類:可植入性和非侵入性,分別以侵入性和非侵入性獲得的腦信號(hào)來(lái)區(qū)分。腦機(jī)接口技術(shù)是神經(jīng)科學(xué)和工程學(xué)的一個(gè)令人興奮的進(jìn)步。1968年,世界上第一例腦機(jī)接口技術(shù)被應(yīng)用于盲人的枕葉皮層,病人在受到刺激時(shí)能看到一閃一閃的光〔12〕。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,腦機(jī)接口作為一種新型、前沿、無(wú)痛的干預(yù)手段逐漸被應(yīng)用于腦卒中康復(fù),使患者參與腦機(jī)接口反饋訓(xùn)練〔13~16〕。在運(yùn)動(dòng)腦機(jī)接口中,來(lái)自癱瘓者運(yùn)動(dòng)皮層的電子記錄被計(jì)算機(jī)解碼,將大腦信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制外部設(shè)備的命令,用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂或通過(guò)刺激前臂肌肉來(lái)恢復(fù)癱瘓手的運(yùn)動(dòng),被認(rèn)為是腦卒中患者康復(fù)的有力工具〔17~19〕。本研究主要評(píng)估腦機(jī)接口干預(yù)對(duì)腦卒中患者上肢功能康復(fù)的有效性及其系統(tǒng)化的科學(xué)依據(jù),為該領(lǐng)域未來(lái)的研究提供一些建議。
1.1文獻(xiàn)檢索 計(jì)算機(jī)檢索PubMed、WanFang Data、CNKI和維普期刊VIP全文數(shù)據(jù)庫(kù),搜集關(guān)于腦機(jī)接口對(duì)腦卒中患者上肢功能恢復(fù)效果的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(RCT),檢索時(shí)限均為建庫(kù)至2020年1月1日。對(duì)于文章中提及的重要參考文獻(xiàn)進(jìn)行追溯查找。檢索方式采取主題詞和自由詞相結(jié)合的方式,英文檢索詞包括:Brain Machine Interface、Brain Computer Interface、Stroke、CVA等;中文檢索詞包括:腦機(jī)接口、腦卒中、功能恢復(fù)等。
1.2納入與排除標(biāo)準(zhǔn)
1.2.1納入標(biāo)準(zhǔn) 40~80歲腦卒中患者(符合腦卒中臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)),同時(shí)需經(jīng)頭顱CT或磁共振成像(MRI)等輔助檢查進(jìn)行確診。病程范圍為亞急性(發(fā)病1~3個(gè)月)或慢性(發(fā)病>3個(gè)月),腦卒中同時(shí)伴有上肢功能障礙,無(wú)嚴(yán)重認(rèn)知障礙。兩組患者性別、腦卒中類型、偏癱側(cè)別、年齡、病程等一般資料比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。其種族、國(guó)籍、性別、不限。
1.2.2排除標(biāo)準(zhǔn) ①非中、英文文獻(xiàn);②個(gè)案報(bào)道、重復(fù)發(fā)表、報(bào)道信息太少、數(shù)據(jù)不完整及僅有摘要而無(wú)全文,無(wú)法利用的文獻(xiàn);③結(jié)局指標(biāo)數(shù)據(jù)全缺失;④患者在入組前或入組后同時(shí)進(jìn)行了多項(xiàng)療法的康復(fù)治療。
1.3文獻(xiàn)篩選及偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
1.3.1文獻(xiàn)篩選 由2名研究者獨(dú)立篩選文獻(xiàn)、提取數(shù)據(jù)等資料,最后匯總。在缺乏共識(shí)的情況下,研究人員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行討論以達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)篩選時(shí)首先閱讀文題,在排除明顯不相關(guān)的文獻(xiàn)后,進(jìn)一步閱讀摘要和全文以確定是否納入。對(duì)于符合納入標(biāo)準(zhǔn)的研究,獲得全文文章。資料提取內(nèi)容包括:①納入研究的基本信息:研究題目、患者特征等;②試驗(yàn)的納入與排除標(biāo)準(zhǔn);③干預(yù)措施;④關(guān)注的結(jié)局指標(biāo)和結(jié)果測(cè)量數(shù)據(jù)。
1.3.2納入研究的偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 由2名研究者獨(dú)立評(píng)價(jià)納入研究的偏倚風(fēng)險(xiǎn),最后匯總。在缺乏共識(shí)的情況下,由第三人評(píng)價(jià)。偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用國(guó)際常用的Cochrane手冊(cè)5.1.0推薦的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具〔20〕。文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)估的主要內(nèi)容包括:①是否隨機(jī)分組;②是否分配隱藏;③盲法情況(參與者、實(shí)施者、評(píng)價(jià)者);④結(jié)果數(shù)據(jù)的完整性;⑤選擇性報(bào)告;⑥其他偏倚來(lái)源。低偏倚風(fēng)險(xiǎn)用“是”表示,高偏倚風(fēng)險(xiǎn)用“否”表示,對(duì)于文中未提及的信息用“不清楚”表示。
1.4結(jié)局指標(biāo) 上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分(FMA-UE),分值越高代表上肢功能越好。其他相關(guān)指標(biāo)作為參考。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用RevMan5.3軟件對(duì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。效應(yīng)量計(jì)算:使用相同結(jié)果測(cè)量的研究,計(jì)算平均差異(MD)和相應(yīng)的95%置信區(qū)間(CI)。若使用不同結(jié)果測(cè)量的研究,則選定結(jié)果測(cè)量的平均值變化的標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差以加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差均差(SMD)表示。用χ2檢驗(yàn)多個(gè)同類研究的合并統(tǒng)計(jì)量是否具有顯著性意義,根據(jù)χ2值得到該統(tǒng)計(jì)量的概率P值。異質(zhì)性檢驗(yàn):干預(yù)效果的異質(zhì)性是不可避免的,因?yàn)榧{入的試驗(yàn)在研究設(shè)計(jì)上存在差異。納入研究結(jié)果間的異質(zhì)性采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行分析(檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P=0.10),同時(shí)結(jié)合I2定量判斷異質(zhì)性大小。若P>0.10,I2<50%,則表明各研究間具有同質(zhì)性,應(yīng)選用固定效應(yīng)模型分析;若P≤0.10,I2>50%,則表明各研究間存在異質(zhì)性,應(yīng)選用隨機(jī)效應(yīng)模型分析。Meta分析的水準(zhǔn)設(shè)為P<0.05。對(duì)于明顯的異質(zhì)性則采用亞組分析或敏感性分析進(jìn)行處理或只描述性分析。
2.1文獻(xiàn)篩選流程及結(jié)果 各數(shù)據(jù)庫(kù)檢索共獲得235篇相關(guān)文獻(xiàn)(PubMed 178篇、CNKI 26篇、VIP 14篇、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)17篇),刪除重復(fù)獲得文獻(xiàn)213篇,閱讀題目和摘要初篩排除文獻(xiàn)181篇,閱讀全文復(fù)篩排除文獻(xiàn)數(shù)據(jù)不全10篇,指標(biāo)不符合13篇,最終納入定量合成meta分析文獻(xiàn)9篇〔21~29〕,包括226例患者。
2.2納入研究的基本特征及偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 納入研究的基本特征見(jiàn)表1,偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果均為隨機(jī)分組;結(jié)果數(shù)據(jù)均完整;均無(wú)選擇性報(bào)告研究結(jié)果;其他偏倚來(lái)源均不清楚;分配隱藏除文獻(xiàn)〔22〕為不清楚外,均為是;盲法評(píng)估中,對(duì)研究或干預(yù)實(shí)施者除文獻(xiàn)〔28〕為不清楚外,均為低,對(duì)結(jié)局測(cè)量者均為低。納入文獻(xiàn)的偏倚風(fēng)險(xiǎn)比例圖見(jiàn)圖1,納入文獻(xiàn)的偏倚風(fēng)險(xiǎn)總結(jié)圖見(jiàn)圖2。
表1 納入研究的基本特征
圖1 納入文獻(xiàn)的偏倚風(fēng)險(xiǎn)比例圖
圖2 納入文獻(xiàn)的偏倚風(fēng)險(xiǎn)總結(jié)圖
2.3Meta分析結(jié)果
2.3.1總體分析恢復(fù)效果比較 納入的9項(xiàng)研究〔21~29〕均報(bào)道了BCI輔助訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者FMA-UE評(píng)分的影響。各研究間存在同質(zhì)性,P>0.10,I2<50%,故采用固定效應(yīng)模型分析。結(jié)果顯示:BCI輔助訓(xùn)練與其他康復(fù)方式相比,總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.39,95%CI(0.13~0.66),P=0.004〕,提示在常規(guī)治療基礎(chǔ)上使用BCI輔助訓(xùn)練對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,見(jiàn)圖3。
圖3 腦卒中患者上肢功能恢復(fù)效果FMA評(píng)分的比較(固定效應(yīng)模型)
2.3.2亞組分析恢復(fù)效果比較
2.3.2.1不同分期:處于亞急性期和慢性期恢復(fù)效果FMA評(píng)分的比較 按照腦卒中患者的病程時(shí)間,將患病1~3個(gè)月的患者分為亞急性期,共3項(xiàng)研究〔22,25,28〕,69例患者;3個(gè)月以上的患者分為慢性期,共6項(xiàng)研究〔21,23,24,26,27,29〕,157例患者。各研究間存在異質(zhì)性,P≤0.10,I2>50%,故采用隨機(jī)效應(yīng)模型分析。結(jié)果顯示:BCI輔助訓(xùn)練對(duì)亞急性期患者與慢性期患者相比,總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.33,95%CI(0.01~0.65),P=0.04〕,提示患者在亞急性期使用BCI輔助訓(xùn)練比處于慢性期使用對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,見(jiàn)圖4。
2.3.2.2不同治療時(shí)間恢復(fù)效果FMA評(píng)分的比較 按照對(duì)腦卒中患者的干預(yù)治療時(shí)間,將治療時(shí)間為4 w的分為一組,共納入6項(xiàng)研究〔21,23~27〕,153例患者;將治療時(shí)間8 w的分為一組,共納入2項(xiàng)研究〔28,29〕,46例患者。各研究間存在同質(zhì)性,P>0.10,I2<50%,故采用固定效應(yīng)模型分析。結(jié)果顯示:BCI輔助訓(xùn)練4 w與8 w相比,總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.38,95%CI(0.10~0.67),P=0.008〕,提示患者使用BCI輔助訓(xùn)練4 w比8 w對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,見(jiàn)圖5。
2.3.2.3不同治療方式恢復(fù)效果FMA評(píng)分的比較 按照腦卒中患者干預(yù)治療方式,將治療方式分為BCI治療組、BCI+MI治療組和BCI+FES治療組,BCI組共納入2項(xiàng)研究〔23,26〕,64例患者;BCI+MI組共納入2項(xiàng)研究〔25,27〕,34例患者。BCI+FES組共納入4項(xiàng)研究〔22,24,28,29〕,103例患者。各研究間存在同質(zhì)性,P>0.10,I2<50%,故采用固定效應(yīng)模型分析。結(jié)果顯示:BCI+FES治療組患者與BCI治療組和BCI+MI治療組相比,總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.48,95%CI(0.19~0.76),P=0.001〕,提示BCI+FES治療比單純BCI和BCI+MI治療對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,見(jiàn)圖6。
圖6 不同治療方式:BCI組、BCI+MI組和BCI+FES組恢復(fù)效果FMA評(píng)分的比較(固定效應(yīng)模型)
腦卒中是我國(guó)腦血管疾病的主要死亡原因〔30〕。近年來(lái),我國(guó)腦卒中患者平均年齡呈下降趨勢(shì),平均發(fā)病年齡約為63歲〔31〕。因此,中年人群也應(yīng)當(dāng)引起重視,預(yù)防大于治療,降低可以改變的危險(xiǎn)因素,高血壓、糖尿病、吸煙等及生活方式因素,如肥胖、飲食、營(yíng)養(yǎng)不良和缺乏體育活動(dòng)〔32〕。腦卒中常導(dǎo)致多種運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、認(rèn)知和其他損傷,也是導(dǎo)致上肢遠(yuǎn)端功能運(yùn)動(dòng)障礙的主要原因,這些損傷是由神經(jīng)組織損傷引起的。因此,成功的康復(fù)治療必須通過(guò)促進(jìn)大腦剩余的神經(jīng)元連接〔33〕。
BCI技術(shù)作為一種新型、前沿的技術(shù),輔助腦卒中患者上肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。提供了通往大腦可塑性的大門,改變著人類與世界的互動(dòng)方式。目前,上肢功能的治療方式大致可分為外周神經(jīng)干預(yù)和中樞神經(jīng)干預(yù)。外周神經(jīng)干預(yù)方式有強(qiáng)制性運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)統(tǒng)合訓(xùn)練等,而中樞神經(jīng)干預(yù)方式主要是BCI〔19,29〕。為比較BCI輔助訓(xùn)練與其他康復(fù)訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者上肢功能恢復(fù)的效果,本研究選用了目前臨床上常用的上肢功能評(píng)分,它能夠評(píng)估上肢的損傷程度及評(píng)估治療效果。瑞典學(xué)者Fugl-Meyer 主要根據(jù)Brunnstrom的觀點(diǎn),設(shè)計(jì)了定量化的Fugl-Meyer 評(píng)價(jià)法并于1975年發(fā)表,該量表是一種完善的腦卒中運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法,專門用于腦卒中偏癱的評(píng)測(cè)〔34~36〕。它迭代地確定癱瘓肢體的每個(gè)關(guān)節(jié)的活動(dòng)情況。此外,它還被推薦用于腦卒中康復(fù)試驗(yàn)。與其他測(cè)量麻痹性肢體功能障礙的方法不同,其需要很少的家庭用品和很少的設(shè)置。加之該量表信度和效度均較高,故被醫(yī)護(hù)人員及治療師們?cè)谂R床和科研中廣泛使用。因此,本研究將FMA-UE選為主要臨床結(jié)局指標(biāo)。
本文Meta分析結(jié)果表明BCI輔助訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者上肢功能的改善有積極的作用,符合以往的研究結(jié)論,比單純常規(guī)治療更有效〔37~40〕。 可以認(rèn)為,BCI直接控制是運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的關(guān)鍵治療因素,BCI輔助訓(xùn)練通過(guò)引起神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù),從而改善運(yùn)動(dòng)功能。經(jīng)過(guò)BCI訓(xùn)練和常規(guī)治療后的上肢功能恢復(fù)效果,達(dá)到了對(duì)腦卒中患者有顯著臨床影響的運(yùn)動(dòng)改善水平,說(shuō)明BCI輔助的康復(fù)訓(xùn)練是導(dǎo)致患者上肢運(yùn)動(dòng)功能改善的一個(gè)重要因素。同時(shí)提示BCI技術(shù)可作為腦卒中后上肢康復(fù)的有效干預(yù)手段。亞組分析恢復(fù)效果比較:在亞急性期使BCI輔助訓(xùn)練比處于慢性期使用對(duì)對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,但此結(jié)論仍有爭(zhēng)議,根據(jù)以往的研究表明,處于亞急性的患者有部分程度的自發(fā)回復(fù)的可能性,其機(jī)制為腦卒中后引發(fā)一系列細(xì)胞和分子參與,促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)和自我恢復(fù)〔41〕。故此結(jié)果仍需進(jìn)一步的探討與研究,但可以表明BCI訓(xùn)練不僅可以用于患者急性、亞急性的康復(fù)期,而且可以促進(jìn)患者在慢性期更好的恢復(fù),這與其他研究結(jié)果一致〔42〕;使用腦機(jī)接口輔助訓(xùn)練4 w比8 w對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,但由于本研究納入的樣本量較少,該結(jié)論還需在以后的相關(guān)研究中探討;使用BCI+FES治療比單純BCI和BCI+MI治療對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯,這與以往研究結(jié)果一致〔43,44〕,表明BCI+FES可以潛在地誘導(dǎo)與運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的神經(jīng)改善。通過(guò)這種結(jié)合,BCI在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)和肌肉再教育方面具有未來(lái)的意義,可以治療由腦卒中及其他神經(jīng)疾病引起的神經(jīng)缺陷〔45〕。BCI結(jié)合功能性電刺激系統(tǒng)為基礎(chǔ)的治療干預(yù)可以改善腦卒中患者上肢的運(yùn)動(dòng)功能,特別是中、重度、慢性患者,效果改善更明顯。BCI結(jié)合運(yùn)動(dòng)想象則可使腦區(qū)保持活躍,相應(yīng)提高患者運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)的能力,從而有利于患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練〔25,27〕。同時(shí)提示BCI結(jié)合功能性電刺激及腦機(jī)接口結(jié)合運(yùn)動(dòng)想象在腦卒中后的康復(fù)治療中具有很好的應(yīng)用前景。越來(lái)越多的BCI模式被開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,旨在提高因中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷而無(wú)法從事任務(wù)的個(gè)體的功能和生活質(zhì)量。
本研究的局限性:①納入的9篇文獻(xiàn)均為小樣本研究,缺乏大樣本的研究數(shù)據(jù)支撐,結(jié)論可能會(huì)受到影響;②部分納入研究存在一定的偏倚風(fēng)險(xiǎn),可能存在測(cè)量、評(píng)估等偏倚;③常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練治療無(wú)統(tǒng)一化規(guī)范,可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性;④患者功能采評(píng)分方式受主觀因素影響,可能會(huì)給結(jié)果帶來(lái)偏倚以致所得的結(jié)論不可靠。
BCI輔助訓(xùn)練在腦卒中患者的康復(fù)中顯示出良好的前景,根據(jù)加拿大的一項(xiàng)研究表明,約15%的醫(yī)生認(rèn)為對(duì)BCI比較熟悉,整體知曉率較低。只有醫(yī)生和患者都參與進(jìn)來(lái),共同促進(jìn)BCI項(xiàng)目的發(fā)展,才能幫助患者更好的恢復(fù)〔46〕。同時(shí)有助于醫(yī)生進(jìn)行更多更高質(zhì)量的研究闡明其機(jī)制作用,并區(qū)分哪些類型的BCI能帶來(lái)最好的恢復(fù)效果。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),應(yīng)將研究工作標(biāo)準(zhǔn)化,并明確說(shuō)明方法。在此基礎(chǔ)上,對(duì)今后的研究提出了一些建議。納入標(biāo)準(zhǔn)需要考慮幾個(gè)方面,如每個(gè)患者的特征,男女比例、年齡、病變部位和利手須確保盡可能同質(zhì)。這些特征可能會(huì)影響對(duì)BCI系統(tǒng)的控制。為了避免發(fā)生在急性期的任何自發(fā)恢復(fù)的可能性,盡可能減少可變性,慢性腦卒中患者應(yīng)作為首選。為了更好了解BCI輔助訓(xùn)練的作用機(jī)制,建議研究隨機(jī)分成3組:①試驗(yàn)組(BCI輔助訓(xùn)練,無(wú)任何其他干預(yù)),②傳統(tǒng)療法組(分析療法的影響),③傳統(tǒng)療法與虛假BCI治療組。通過(guò)這樣的試驗(yàn)設(shè)計(jì),研究人員可以更好區(qū)分,恢復(fù)效果是來(lái)自傳統(tǒng)療法、BCI的神經(jīng)反饋,還是兩者的結(jié)合。未來(lái)的研究將有助于闡明哪種BCI模式最有效,并以此設(shè)計(jì)更有針對(duì)性的干預(yù)措施。未來(lái)的BCI干預(yù)研究還應(yīng)納入來(lái)自廣泛的神經(jīng)學(xué)和人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料的腦卒中患者。同時(shí)建議在未來(lái)能夠開(kāi)發(fā)出更多簡(jiǎn)易便攜式的家用BCI系統(tǒng)。
綜上所述,當(dāng)前有限證據(jù)表明,BCI輔助訓(xùn)練可有效提高腦卒中患者上肢功能恢復(fù)效果;在亞急性期使用BCI輔助訓(xùn)練比處于慢性期使用對(duì)對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯;使用BCI輔助訓(xùn)練時(shí)間4 w比8 w更有優(yōu)勢(shì);BCI+FES治療比單純BCI和BCI+MI治療對(duì)上肢功能恢復(fù)效果更明顯。受納入研究數(shù)量和質(zhì)量的限制,上述結(jié)論仍需更多高質(zhì)量研究予以驗(yàn)證,但研究結(jié)果顯然支持BCI輔助訓(xùn)練可作為腦卒中后上肢功能康復(fù)訓(xùn)練的有效干預(yù)手段。