经颅磁刺激在康复领域应用的文献计量分析

发布时间: 2025-06-24

经颅磁刺激 (transcranial magnetic stimulation, TMS)是一种神经电生理技术,利用脉冲磁场作用于大脑,在脑内诱发感应电流,使脑内产生一系列生理生化反应,从而实现治疗效果。由于TMS具有无创、无痛、不良反应少、操作简单、安全可靠等优点,近几年来,TMS被广泛应用在康复领域。


Citespace是一款基于Java的可视化文献计量学分析软件,由美国Drexel大学陈超美团队开发。它通过绘制可视化科学知识图谱能够直观地展示科学知识的结构、规律和分布情况。本研究基于Web of Science (WOS)核心合集数据库,检索近10年TMS在康复领域的相关文献,利用CiteSpace软件对相关文献进行分析,概述该领域的研究现状、热点及前沿趋势。

一、TMS在康复领域应用:热度攀升


1、年发文量

2014年至2024年间年发文量总体趋势逐年递增。其中,2022年发文量最多,为143篇。见图1。


二、国家与机构:合作共发展


在国家层面,中国、美国、意大利、日本、加拿大等国家突出发文量位居前列。其中,意大利、加拿大、美国的中心性较高,表明这3个国家与其他国家交流合作比较紧密。

从机构角度,美国哈佛大学发文量最多,为55篇。美国国立卫生研究院和美国斯伯丁康复医院的中心性最高。形成了紧密网络协作。


三、关键词


1、共现分析

以“keyword”为节点运行CiteSpace,生成节点为403、连线为685的关键词共现网络图。见图5。排除与检索策略相关的主题词,共现频次排名前10的关键词分别是脑卒中、无创脑刺激、可塑性、皮质兴奋性、θ爆发刺激、上肢、运动诱发电位、诱导运动疗法、皮质重组、失语症。见表4。

2、聚类分析

选用LLR算法对关键词进行聚类分析,生成关键词聚类图。关键词聚类分析模块值Q=0.714,平均轮廓值S=0.792。见图6。TMS在康复领域的相关研究,共形成14个聚类。关键词聚类标签及主要关键词见表5。

3、突现分析

对关键词进行突现性分析得到关键词突现图。突现强度排名前10的关键词依次为手功能、单侧空间忽略、上肢康复、人类运动皮质、前运动皮质、未受影响的半球、脑瘫、脑卒中后吞咽困难、脑机接口、运动诱发电位。其中,脑机接口是近两年该领域出现的突现词。见图7。

四、研究热点


1、多模态联合治疗

TMS与功能性近红外光谱(fNIRS)、 肌电图 (EMG)、经颅直流电刺激(tDCS)等康复新兴技术的联合应用,能够实现精准的神经调控与动态监测。fNIRS是近年来新兴的一种非侵入性的脑功能成像技术,它可实时监测TMS刺激后脑区的血流动力学变化,为治疗效果提供即时反馈。同时,fNIRS可直观地帮助定位TMS刺激的目标脑区。TMS-fNIRS联合应用可有效改善脑卒中后运动功能、失语症,同时也为TMS刺激后的皮质兴奋性、抑制性变化等机制研究提供了新手段。

EMG是一种肌肉电生理监测手段,可实时监测反馈目标肌肉的电活动,同时它可量化TMS诱发的运动诱发电位(MEP)。TMS-EMG联合应用可以检测评估皮质脊髓束的完整性,同时EMG的反馈可协同TMS促进运动功能恢复。tDCS和TMS同属于非侵入性脑刺激技术,但二者调控机制不同。tDCS是利用微弱直流电(1~2mA)调节大脑皮质的神经细胞活动。TMS结合tDCS的双模式刺激通过调节半球间抑制失衡和增强突触可塑性,改善患者运动等功能。

TMS与诱导运动疗法、运动表象疗法、镜像疗法等康复治疗技术的结合应用,通过TMS神经调控和行为训练的协同效应,可以促进功能康复的最大化。TMS通过中枢干预促进功能脑区激活从而提高神经可塑性。诱导运动疗法通过重复性的外周干预持续向中枢神经系统提供感觉信息并强化正确的运动模式从而提高神经可塑性。运动表象疗法、镜像疗法是基于镜像神经元理论的内源性中枢干预方法,这两种方法要求患者在大脑中主动发出指令,以激活相应的大脑区域,促进神经重塑。基于“中枢-外周-中枢”闭环康复理论,TMS与这3种康复技术的结合可以形成“闭环”式的信息双向正反馈,最终使得大脑可塑性和运动等功能得到提升。


2、改善脑卒中后上肢运动功能

脑卒中是我国居民第一位死亡原因,也是成年人致残的首位病因。大约75%以上的脑卒中患者会遗留上肢运动障碍,尤其以手功能障碍突出,严重影响患者的生活质量。常规的传统康复技术对脑卒中患者的上肢运动功能恢复疗效有限。因此,探索有效的康复策略最大限度地恢复上肢功能是脑卒中康复的重点。

TMS基于电磁感应原理,通过调节大脑皮质兴奋性从而诱导和促进大脑功能重组,达到改善脑卒中患者上肢运动功能的目的。众多研究表明TMS可改善脑卒中后不同时期的上肢运动功能。并且,越来越多的研究结合fNIRS、EMG、tDCS、镜像疗法等多模态的康复治疗策略,辅助TMS治疗脑卒中后上肢运动障碍。

Du等发现,接受患侧高频rTMS治疗和健侧低频rTMS治疗的急性缺血性脑卒中患者的上肢运动功能均有显著改善,并通过功能核磁共振证实rTMS的治疗效果在干预后持续至少3个月。Wang等发现,与常规康复治疗相比,健侧低频rTMS治疗和患侧高频rTMS治疗均可显著改善亚急性缺血性脑卒中患者的上肢运动功能和日常生活能力,且健侧低频rTMS治疗效果更优于患侧高频rTMS治疗。Kondo等证实,健侧低频rTMS结合作业治疗训练和连续θ爆发刺激结合作业治疗训练,两组均可改善慢性脑卒中患者的上肢运动功能,且健侧低频rTMS治疗组上肢功能改善更明显。Long等研究表明,在改善早期脑卒中患者上肢运动水平方面,患侧高频rTMS与健侧低频rTMS联合刺激组比单一健侧低频rTMS刺激组更有效,并且患者有更好的耐受性。

Chen等指出,在皮质脊髓兴奋性以健侧半球主导恢复的脑卒中患者中,患侧半球前运动皮质(PMC)激活与偏瘫侧上肢近端运动功能正相关,而健侧半球的初级运动皮质(M1)激活与PMC激活呈负相关。此外,Chen等还发现TMS结合fNIRS、EMG可以更全面地预测脑卒中后上肢运动功能恢复,尤其是上肢远端功能更依赖患侧半球的兴奋性,而上肢近端功能可能通过健侧半球代偿。

Kwon等系统地比较双模式脑刺激(rTMS联合tDCS)的不同组合策略对脑卒中后运动功能恢复的影响,证实阴极tDCS(健侧M1)同步联合10Hz rTMS(患侧M1)是促进脑卒中后运动功能恢复的最佳组合。Cho等也证实,同步双模式刺激(患侧M1区10Hz rTMS联合健侧M1阴极tDCS)在亚急性期脑卒中患者中显著优于单模式 rTMS治疗,尤其在改善患者上肢功能方面。Lee等通过静息态功能核磁共振发现,rTMS联合tDCS的双模式刺激可能通过增强患侧M1与健侧M1的直接连接(如胼胝体纤维束),以及增强双侧半球的间接连接(如基底节-丘脑网络),从而显著改善亚急性期脑卒中后上肢运动功能及脑网络连接效率。rTMS联合tDCS的双模式脑刺激为脑卒中后的早期康复提供了安全、高效的非侵入性神经调控策略, 具有重要的临床意义。

Zhao等的一项Meta分析显示,在改善脑卒中(尤其是亚急性期)患者的上肢功能和日常生活能力方面,rTMS与镜像疗法联合治疗显著优于单一疗法。


3、改善脑卒中后失语症

脑卒中后失语症是脑卒中后除运动功能障碍外的第二大常见的功能障碍。研究显示,约1/3的脑卒中幸存者会遗留失语症。失语症常常使得脑卒中患者逐渐回避社交活动,影响患者日常生活和工作,甚至会导致患者抑郁、焦虑、自卑等心理问题,使患者生活质量严重受损。因此,脑卒中后的失语症应引起我们的重视。

当前的研究中使用TMS治疗失语症的方案以调控半球间平衡和增强左半球代偿为核心,联合言语训练和fNIRS等多模态干预可显著提升疗效。

Abo等发现,低频rTMS可有效改善慢性失语症患者的言语功能。Abo等的研究根据功能磁共振检查和失语症类型确定刺激区域。非流利性失语症患者接受额下回低频rTMS治疗后,患者的听觉理解、阅读理解和复述能力显著改善;流利性失语症患者接受颞上回低频rTMS治疗后,患者的自发言语方面有显著改善。Zheng等研究发现,连续θ爆发刺激作用于右侧颞上回后部,可改善脑卒中恢复中期失语症患者的言语功能,尤其是听觉理解和复述能力。Dammekens等采用高频rTMS刺激脑卒中后失语症患者的左额下回,持续3周,结果显示患者的复述、命名和理解能力有显著改善。Ren等研究发现,左侧额上回的间歇性θ爆发刺激和右侧额上回的持续性θ爆发刺激均可以改善脑卒中恢复期失语症患者的言语功能。Hara等发现,fNIRS引导的选择性rTMS疗法结合强化言语训练对于脑卒中后慢性失语症患者的言语功能有显著改善。根据干预前的fNIRS结果,将8例脑卒中后慢性失语症患者分为左半球激活组和右半球激活组,给予左半球激活组右侧额下回低频rTMS治疗,给予右半球激活组右侧额下回高频rTMS治疗,干预11d后,两组标准失语症语言测试总分均显著提高,相对于干预前表现出更好的言语功能。干预前后的变化分数在两组之间没有显著性差异。

TMS联合多模态康复治疗手段为失语症提供了创新的治疗策略。结合fNIRS或功能核磁共振等精准的神经影像技术可能是未来的研究趋势,以便根据个体的脑网络特征定制个体化的康复治疗方案,最大限度地恢复言语功能。


4、探索大脑神经可塑性

基于大脑的神经可塑性,结合多模态康复治疗策略,TMS治疗通过调节大脑皮质兴奋性、改变大脑功能连接,达到功能重组的目的。

Du等研究发现,低频rTMS可以降低受刺激皮质的兴奋性,高频rTMS可以提高受刺激皮质的兴奋性,二者直接通过调节大脑皮质的激活程度从而促进急性缺血性脑卒中患者的上肢运动功能恢复。Wang等发现,给予健侧PMC低频rTMS治疗后,可以降低健侧大脑半球对患侧大脑半球的抑制,健侧PMC与患侧M1连接增强,使得慢性脑卒中患者的运动功能得到显著改善;同时,健侧PMC在对半球间失衡的调节方面发挥着与健侧M1类似的作用。Cai等结合fNIRS和TMS技术,研究慢性脑卒中患者的功能连接和皮质脊髓束的完整性,结果发现,与轻、中度上肢运动障碍患者相比,重度上肢运动障碍患者表现出PMC与M1连接增强,这可能是脑卒中后上肢运动功能恢复的补偿机制或神经重塑策略。此外,他们研究还发现 MEP缺失在重度上肢运动障碍患者中更常见。Bembenek等研究表明,TMS诱发的MEP可评估及预测脑卒中患者的运动功能预后。这提示我们在临床实践中,应该结合fNIRS、EMG等技术全面评估患者的脑功能及肢体功能状态,以便制定针对性的、个性化的康复治疗方案。


五、研究趋势

关键词突现可以体现该领域研究热点的历史演变以及最新的研究趋势。脑机接口(BCI)是近两年该领域出现的突现词。BCI是一种新兴的人机交互方式,是指通过技术手段实现大脑与外部数字设备之间的通讯、控制和直接交互,而无需依赖传统的肢体动作或语言输出。Sánchez-Cuesta等研究表明,联合rTMS与沉浸式多模态BCI-虚拟现实训练(VR)通过协同作用,使皮质-皮质下连接增强,改善脑卒中恢复后期患者的上肢运动功能,疗效优于传统康复。Afonso等证实,双侧rTMS联合VR-BCI训练可改善慢性脑卒中患者的手功能。Johnson等发现,rTMS联合VR-BCI训练可使健侧皮质对患侧皮质的抑制显著减少,而患侧皮质对健侧皮质的抑制显著增加。此外,通过功能磁共振发现患侧手部跟踪任务中表现出显著的患侧皮质激活。rTMS结合VR-BCI训练有效地促进了脑卒中后的运动功能恢复。在临床应用中,可以根据BCI监测到的脑电数据,对TMS治疗参数和VR任务难度进行实时、动态的调整。BCI技术在TMS康复领域的应用说明神经康复逐渐从传统的物理治疗向精准化、智能化交互的康复技术手段转变。


六、总结

近10年TMS在康复领域的研究热度总体呈上升趋势,研究热点聚焦于应用包括TMS在内的多模态联合治疗,改善脑卒中患者的上肢功能、失语症,以及探索大脑神经的可塑性。未来研究需重点关注TMS与脑机接口技术的深度融合,实现TMS治疗的个体化及精准化。


注文章出处:赖海芳,刘本慧,崔立军等.经颅磁刺激在康复领域应用的文献计量分析.[J].中国康复理论与实践.2025.