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临床文献

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重复经颅磁刺激在脑卒中患者上肢运动康复中的应用效果及其影响因素

​数据显示,脑卒中死亡患者占全球总死亡人数的5.2%,70%~80%的脑卒中存活患者通常会遗留肢体功能障碍,尤其是上肢功能障碍,表现为不同程度的肌张力异常、运动协调障碍、关节活动度受限、精细运动功能丧失等,这会严重影响患者的生活质量,增加社会经济负担。目前,国内外针对脑卒中患者肢体功能障碍的康复干预技术主要包括外周康复技术、中枢干预技术以及康复工程,经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)技术作为其中一项重要的非侵入性脑皮质中枢干预技术,已被广泛应用于脑卒中患者的上肢运动康复。多项研究表明,重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)能够增强大脑半球的兴奋性,强化大脑运动皮质区域的可塑性,从而有效改善脑卒中患者的运动功能。然而目前尚未有rTMS在脑卒中患者上肢运动功能康复中应用的最佳方案。基于此,本文通过回顾既往文献,详细阐述了rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中的应用效果及其影响因素,旨在为rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中的应用提供参考。



一、rTMS概述      

rTMS技术源于1985年,其作用原理主要是通过线圈产生变化的脉冲磁场,该磁场穿透头皮和颅骨后在大脑皮质产生局部感应电流,从而兴奋或抑制局部神经元,继而产生一系列生理生化反应,进而起到调控神经的作用。根据频率,rTMS可分为高频重复经颅磁刺激(HF-rTMS)(>1Hz)和低频重复经颅磁刺激(LF-rTMS)(≤1Hz)两种模式,而Theta爆发式刺激(TBS)是rTMS的一种新模式,其可进一步分为间歇性TBS(iTBS)和持续性TBS(cTBS),其优势在于刺激时间短、效率高,能够在较短时间内产生明显的神经调节作用。

rTMS的作用主要为提高神经可塑性和改善脑血流动力学。(1)研究显示,rTMS可通过不同的频率刺激引起神经元的树突长度、分支数以及突触后致密物质发生变化,调节钙离子内流至突触后神经元的数量,从而改变突触的传递效率,即形成长时程增强(LTP)或长时程抑制(LTD),进而提高神经可塑性。MCNERNEY等基于动物实验发现,rTMS可以促进大脑皮质脑源性神经营养因子(BDNF基因的表达和胆碱能信号传导,而BDNF能够促进神经元的存活、生长和分化,提高突触可塑性,从而促进受损神经通路的修复和新神经连接的建立。XING等基于动物模型实验发现,rTMS可以通过升高N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)、α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(AMPAR)、BDNF等的表达水平来提高突触可塑性。(2)研究显示,rTMS通过兴奋神经元增加受损脑区的脑血流量、氧合血红蛋白和脑血容量。也有研究表明,rTMS可通过促进脑部神经递质的表达改善脑血流灌注,从而达到改善神经功能的效果。王景峰等研究表明,HF-rTMS能在一定程度上改善脑卒中患者脑部血供和代谢,促进BDNF表达,从而达到促进神经功能恢复的作用。


二、rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中应用的理论基础

1、大脑半球代偿理论

大脑半球代偿理论认为,脑卒中发生后,受损脑区的神经信号传导通路被中断,而健侧大脑半球的神经元与星形胶质细胞会随之发生结构性改变,构建新的神经环路,进而替代受损区域完成神经支配,实现功能代偿,达到改善患者运动功能的目的。基于这一理论,有研究者推测,通过高频刺激兴奋健侧大脑半球神经元来代偿患侧肢体功能也可能有利于促进脑卒中患者上肢运动功能的恢复。WANG等研究采用HF-rTMS干预大脑半球严重损伤患者的健侧大脑皮质,结果显示,HF-rTMS能显著提高患侧上肢Fugl-Meyer运动功能评估量表(FMA)评分及表面肌电图的均方根(RMS-SEMG),说明健侧大脑皮质功能重组与突触新生的代偿过程确实能够有效弥补受损脑区的功能缺陷,进一步证实了rTMS可以通过兴奋健侧大脑半球神经元实现功能代偿,从而促进患侧上肢功能运动恢复。

2、大脑半球交互抑制(IHI)理论

IHI理论是rTMS应用于脑卒中康复的重要理论基础,该理论认为,双侧大脑半球通过胼胝体连接,存在相互竞争的关系,如果一侧大脑半球活动增强,则另一侧大脑半球的活动减弱,正常情况下,双侧大脑半球间的兴奋性处于动态平衡状态。发生脑卒中时,患侧大脑的皮质脊髓束(CST)受损,打破了双侧大脑半球间的平衡,患侧大脑皮质兴奋性下降,健侧大脑半球皮质兴奋性增高,从而导致肢体运动功能障碍。rTMS可通过HF-rTMS兴奋患侧大脑皮质及LF-rTMS抑制健侧大脑皮质的兴奋,来调节双侧大脑半球的活动,解除健侧大脑半球对患侧大脑半球的抑制,从而促进患侧上肢功能的恢复。多项研究表明,rTMS可调节大脑皮质兴奋/抑制平衡,从而促进患侧大脑功能的恢复,证实了IHI理论的可行性。


三、rTMS在脑卒中患者上肢运动中的应用效果

1、LF-rTMS

临床上常采用1Hz的LF-rTMS来治疗脑卒中后上肢运动功能障碍。YAMADA等研究显示,在接受常规康复治疗的基础上,采用1Hz的LF-rTMS干预健侧大脑初级运动皮质区(M1区)可提高脑卒中患者患侧Fugl-Meyer运动功能评估量表上肢部分(FMA-UE)评分、沃尔夫运动功能测试(WMFT)评分,证明1Hz的LF-rTMS有利于脑卒中患者上肢运动功能的恢复。KESER等研究表明,LF-rTMS作用于健侧大脑的治疗方案较HF-rTMS作用于患侧大脑的治疗方案更有利于脑卒中患者上肢运动功能的恢复。CHO等进行的一项多中心、双盲、随机对照试验结果表明,LF-rTMS作用于健侧大脑皮质可有效恢复亚急性、皮质下和脑干缺血性脑卒中患者的上肢运动功能。YUKAWA等进行的一项前瞻性研究发现,LF-rTMS可改善脑卒中恢复期严重上肢偏瘫患者的痉挛症状,并能够诱导肢体功能恢复。综上,LF-rTMS能有效改善脑卒中患者的上肢运动功能。

2、HF-rTMS

多项研究表明,HF-rTMS可能通过增强患侧大脑运动皮质神经元的活动提高神经可塑性,从而改善脑卒中患者上肢运动功能。姚恩平等研究将50例脑卒中患者随机分为试验组和对照组,试验组采用5Hz的HF-rTMS干预患侧M1区,对照组采用假刺激,结果显示,试验组运动诱发电位(MEP)波幅、手握力、FMA-UE评分高于对照组,指出HF-rTMS能有效兴奋患侧大脑皮质,促进患侧上肢运动功能的恢复。AHMED等进行的系统评价和网络荟萃分析结果表明,HF-rTMS可改善脑卒中急性期、恢复期和后遗症期患者上肢运动功能和日常生活活动能力(ADL)。多项研究显示,采用HF-rTMS干预健侧M1区更有利于大脑半球严重损伤患者患侧上肢运动功能的恢复。

综上,HF-rTMS能通过兴奋大脑皮质有效改善脑卒中患者的上肢运动功能,然而临床实践时需要严格控制其刺激强度和频率,因为过高的刺激强度或频率、长时间刺激等均有可能导致头痛、癫痫发作等不良反应。

3、TBS

HUANG等及CHEN等的荟萃分析和系统评价发现,iTBS能显著提高脑卒中患者FMA-UE、改良Ashworth量表(MAS)、ADL量表评分,证实了iTBS在改善脑卒中患者大脑皮质可塑性、上肢运动功能方面的有效性。一项Meta分析结果显示,iTBS能增加脑卒中患者患侧大脑皮质兴奋性,促进上肢运动功能的恢复,且1200脉冲的治疗方案比传统的600脉冲的治疗方案的临床疗效更好,而目前关于cTBS对脑卒中患者上肢运动功能治疗效果的研究数据相对不足。VINK等的一项随机对照研究中,60例脑卒中患者随机接受cTBS治疗或伪刺激治疗,刺激靶点为健侧大脑M1区,结果显示,cTBS能改善患者上肢运动功能,减轻上肢残疾程度,减少日常生活活动的依赖,缩短住院时间。KUZU等研究发现,连续10次cTBS治疗能有效改善脑梗死恢复期患者的上肢运动功能。

综上,TBS可通过改善大脑皮质可塑性改善脑卒中患者上肢运动功能。

4、联合治疗

4.1 不同模式rTMS联合治疗

LI等研究将90例脑卒中患者分为LF-rTMS组、小脑cTBS组、LF-rTMS+小脑cTBS组,结果显示,LF-rTMS+小脑cTBS组MAS评分低于LF-rTMS组和小脑cTBS组,FMA评分、改良Barthel指数(modified Barthel index,MBI)高于LF-rTMS组和小脑cTBS组,证实LF-rTMS联合小脑cTBS比单独LF-rTMS、小脑cTBS能更有效地减轻脑卒中患者的肌肉痉挛,改善肢体运动功能。王展波等研究分别采用HF-rTMS(20Hz,应用于患侧M1区)联合LF-rTMS(1Hz,应用于健侧M1区)、LF-rTMS、HF-rTMS和假刺激治疗脑卒中患者,结果显示,接受HF-rTMS联合LF-rTMS治疗的患者FMA评分、MBI、病灶侧MEP波幅高于接受LF-rTMS、HF-rTMS和假刺激治疗的患者。李桂英等研究显示,与HF-rTMS(10Hz)、LF-rTMS(1Hz)单纯治疗相比,HF-rTMS联合LF-rTMS治疗能更明显地提高脑梗死偏瘫患者血清5-羟色胺(5-HT)、多巴胺(DA)、BDNF水平,缩短MEP潜伏期、运动传导时间(CMCT),提高FMA评分、Berg平衡量表评分、Barthel指数。

综上,不同模式rTMS联合治疗对脑卒中患者上肢运动功能的改善效果优于单纯治疗。

4.2 rTMS联合其他方法

rTMS联合其他治疗方法的形式多种多样,其中临床应用比较多的有rTMS联合虚拟现实技术、rTMS联合镜像疗法、rTMS联合康复机器人、rTMS联合针灸疗法。杨双月等将1Hz的LF-rTMS、虚拟情景互动机器人训练应用于脑卒中患者的上肢运动康复中,结果显示,联合组(在虚拟情景组治疗基础上增加LF-rTMS治疗)FMA-UE评分、偏瘫上肢功能测试-香港版评分、患侧与健侧腕背伸肌的肌电均方根值比值、MEP波幅高于对照组(采取常规康复治疗)和虚拟情景组(采取常规康复治疗联合上肢虚拟情景互动机器人训练),联合组皮质潜伏期短于对照组和虚拟情景组。陈本梅等研究显示,1Hz的LF-rTMS和镜像疗法均可提高脑卒中偏瘫患者患侧皮质MEP波幅、缩短中枢CMCT,促进患者上肢功能恢复,且两者联合的改善效果更为显著。ZHANG等研究发现,iTBS联合镜像疗法能加强健康人群大脑双侧前运动皮质之间的功能连接以及受刺激大脑半球运动皮质内的同侧功能连接。仇慕磊等研究采用1Hz的LF-rTMS(刺激健侧大脑皮质M1手功能区)与康复机器人联合治疗脑卒中手功能障碍患者,治疗4周后发现,联合组皮质MEP波幅、患侧FMA-UE评分、运动强度指数(MI)高于单一治疗组(仅接受1Hz的LF-rTMS治疗),CMCT短于单一治疗组。陈迎年等研究发现,LF-rTMS联合分期针刺疗法可有效改善脑卒中后偏瘫患者上肢表面肌电信号,促进上肢运动功能恢复,并能有效减上肢痉挛症状,提高患者ADL。

综上,rTMS联合其他方法的形式丰富多样,且治疗效果优于单一治疗,未来可在临床上推广使用。


四、rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中应用效果的影响因素

1、刺激参数

1.1 刺激频率

WANG等研究分别对240例缺血性脑卒中患者采用0.5Hz的LF-rTMS、10Hz的HF-rTMS和假刺激进行治疗,结果显示,接受0.5Hz的LF-rTMS治疗的患者FMA-UE评分高于接受10Hz的HF-rTMS治疗的患者,且美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分、改良Rankin量表(mRS)评分低于接受10Hz的HF-rTMS、假刺激治疗的患者,MEP潜伏期、CMCT短于接受10Hz的HF-rTMS、假刺激治疗的患者。然而高天昊等研究表明,LF-rTMS组(1Hz的LF-rTMS刺激健侧M1区)与HF-rTMS组(10Hz的HF-rTMS刺激患侧M1区)的MEP引出率均升高,而两组间无明显统计学差异;HF-rTMS组FMA-UE评分高于LF-rTMS组。同时,王丽研究表明,LF-rTMS(1Hz的LF-rTMS刺激健侧M1区)和HF-rTMS(10Hz的HF-rTMS刺激患侧M1区)均可有效改善脑卒中后偏瘫患者的肢体功能,且HF-rTMS的改善效果优于LF-rTMS。此外,一项Meta分析显示,≥10Hz的HF-rTMS对脑卒中患者上肢运动功能的改善效果优于3 Hz和5Hz的HF-rTMS,并推荐不同病情脑卒中患者均可首选≥10Hz的HF-rTMS以改善其上肢运动功能。

综上,刺激频率是rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中应用效果的影响因素,然而目前关于哪种刺激频率的rTMS改善脑卒中患者上肢运动功能的效果最好尚未有统一结论,这可 能与患者的个体差异、病情严重程度及病程等有关。因此,需要进一步开展大样本量、多中心的研究,以明确不同类型脑卒中患者的最佳刺激频率。

1.2 刺激强度

不管是HF-rTMS还是LF-rTMS,《经颅磁刺激操作指南》均推荐临床及科研使用80%~120%静息运动阈值(RMT)作为刺激强度的标准。傅彩峰等研究显示,100% RMT的HF-rTMS在提高脑梗死早期上肢功能障碍患者上肢运动功能、神经兴奋性及改善脑血流灌注方面优于80% RMT的HF-rTMS。然而一项系统评价和Meta分析结果显示,采用≤80% RMT的cTBS刺激小脑较采用>80% RMT的cTBS刺激小脑更能提高脑卒中亚急性期患者FMA-UE评分,更有利于患者上肢运动功能的恢复。

综上,刺激强度也是影响rTMS在脑卒中患者上肢运动康复中应用效果的重要因素,刺激强度过低可能无法达到有效的治疗效果,刺激强度过高则可能诱发癫痫、耳鸣等不良反应。此外,刺激强度的选择还可能受刺激部位、刺激模式等的影响,且哪种刺激强度的rTMS对脑卒中患者上肢运动功能的改善效果最好,仍需进一步探索。

1.3 序列参数

JIN等采用10Hz的HF-rTMS干预健康受试者,结果显示,序列刺激持续时间为2s、序列间隔时间为25s能增加MEP波幅,并能增强受刺激中枢区域与其他大脑区域的功能连接,序列刺激持续时间为5s、序列间隔时间为100s也能产生相同的效应,而当序列刺激持续时间为5s、序列间隔时间为25s时,MEP波幅没有变化,由此可见,序列参数可显著影响HF-rTMS对大脑神经元的调节作用。有研究采用刺激强度为90%RMT、刺激频率为5Hz的rTMS刺激手部运动皮质区以诱发额部-枕部方向的电流,结果显示,当序列刺激持续时间为100μs和120μs时,大脑皮质的兴奋性显著增加,但是当序列刺激持续时间为80μs时,却观察不到上述结果。靳静娜等研究发现,采用序列刺激时间为5s、序列间隔时间分别为25、50、100s的10Hz rTMS及伪rTMS刺激11名健康受试者M1区,并采集刺激前后闭目静息态脑电信号,提取双侧运动区各频段功率谱密度,结果显示,不同序列间隔时间的rTMS对双侧运动区脑活动的影响存在差异,因此在设置治疗方案时要慎重选择序列间隔时间。

综上,序列参数同样会影响rTMS对脑卒中患者上肢运动功能的治疗效果。目前关于不同序列参数的rTMS对脑卒中患者上肢运动功能治疗效果比较的文献较少,没有足够的证据确定rTMS的最佳序列参数。

2、靶点选择与定位的准确性

在脑卒中患者上肢运动康复中,rTMS常选用M1区作为刺激靶点,2020年的《重复经颅磁刺激治疗应用的循证指南》推荐,在脑卒中急性期对健侧M1区进行LF-rTMS干预以促进手部功能恢复(A级证据),但其也指出该干预方法在促进脑卒中患者上肢运动功能恢复方面具有一定局限性且受患者个体差异影响。陈松美等研究显示,在脑卒中重度上肢偏瘫患者中,对健侧背外侧前运动皮质(cPMd)施加5Hz的HF-rTMS干预,相比对健侧M1区施加1 Hz的LF-rTMS干预,能更有效地提高FMA-UE评分。也有研究显示,针对大脑半球严重损伤患者,相对于采用HF-rTMS干预健侧M1区,采用HF-rTMS干预健侧cPMd能更好地促进患者患侧上肢运动功能的恢复。

除了靶点的选择,靶点定位的准确性也是影响rTMS改善脑卒中患者上肢运动功能效果的重要因素。目前,临床上广泛应用的是国际脑电10-20定位法,国内很多经颅磁刺激仪生产厂商也依据国际脑电10-20定位法研发了TMS定位帽,但如果定位帽佩戴不正确、操作者不熟悉大脑解剖结构,会影响靶点定位的准确性,此外,不同患者头颅大小存在10%~20%的差异。随着科技的进步,有学者提出实时交互式经颅磁刺激功能磁共振成像(TMS-fMRI)技术、TMS与脑电图结合技术、导航经颅磁刺激(nTMS)技术等多种新型靶点定位法,其能更精准地定位刺激靶点,但因科室间配合协调存在困难以及操作设备较为昂贵,其在医疗机构使用率较低。

综上,靶点选择与定位的准确性均会影响rTMS在脑卒中患者上肢运动功能康复中的应用效果。


五、小结

综上所述,不管是LF-rTMS、HF-rTMS还是TBS,各种模式的rTMS均能有效促进脑卒中患者上肢运动功能恢复,且≥10Hz的HF-rTMS的效果可能更好,而当大脑半球严重损伤时,更推荐采用HF-rTMS干预健侧M1区。相比于单一的治疗模式,不同模式的rTMS联合应用或者rTMS联合其他治疗方法的康复效果更好。此外,刺激参数(刺激频率、刺激强度、序列参数)、靶点选择与定位的准确性均会影响rTMS对脑卒中患者上肢运动功能的恢复效果。但是目前尚无关于针对脑卒中患者的最佳rTMS治疗方案,仍需进一步的大样本量、多中心研究探讨。


注文章出处:李翠,古剑雄等.重复经颅磁刺激在脑卒中患者上肢运动康复中的应用效果及其影响因素.实用心脑血管病杂志.2026.34(04):25-30.