经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法对脑卒中上肢和手功能的闭环康复疗效分析

脑卒中是我国成年人首要致死致残的疾病,受损脑区失去了对低位中枢的正确控制,导致肢体运动及感觉异常[1]。近年来,脑卒中上肢手功能康复的理念和技术快速发展,其中前导效应[2]和“闭环康复”[3-4]等概念兼顾了中枢和外周两个层面,给临床康复研究指明了思路。

经皮穴位电刺激(transcutaneous electrical acupoint stimulation, TEAS)是经典的外周干预技术,它结合了经皮神经电刺激和传统医学腧穴理论,在针刺穴位基础上通过低频脉冲电在特定外周靶点产生重复的刺激调节脑功能区[5],克服了传统电针刺激过强易引起的反射亢进[6],临床适用性强。阶梯式运动想象疗法(steppedmotor imagery training, SMIT)属于中枢干预技术,它包括了运动想象、运动观察、心理旋转、镜像疗法等多种训练形式,也有研究称之为分级运动想象,运动想象没有显性的运动输出,患者利用工作记忆对特定的动作进行反复地模拟,可以触发与实际运动相似的神经肌肉冲动[7-8]。

前导效应指出,通过运动观察和运动想象等预先激活运动系统起始阶段,可以增强中枢层面可塑性及后续训练效果[2]。也有学者提出“中枢-外周-中枢”的“闭环康复”概念,其核心是通过中枢干预提高神经可塑性,通过外周干预强化感觉传入和运动输入[3-4]。本课题组的前期研究已验证了TEAS作为外周干预在脑卒中康复的有效性[9-10],本研究将TEAS与中枢干预技术SMIT联合起来应用于脑卒中康复,以进一步观察其对上肢及手功能障碍的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究选择2021年1月—2023年4月在上海市静安区北部地区医疗服务共同体成员单位包括上海市第三康复医院以及静安区3家社区卫生服务中心(临汾社区卫生服务中心、彭浦新村社区卫生服务中心、彭浦镇社区卫生服务中心)康复医学科住院的患者80例,所有入选受试者均符合1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的脑卒中诊断标准,并通过头颅CT或者MRI确诊为皮层下脑卒中。本研究已通过上海静安区市北医院伦理审查委员会审批(上海静安区市北医院为静安区北部地区医疗服务共同体牵头单位,为成员单位提供课题伦理审查,伦理批件号: YL-20200516-08)。

入组标准: (1) 年龄18

80岁;(2) 首发脑卒中,病程1

6个月,一般情况稳定;(3) 无明显的认知功能障碍(简易智能精神状态检查量表≥25分);(4) 单侧上肢或手运动功能障碍(Brunnstrom手部分期Ⅰ

Ⅳ期);(5) 由Edinburgh利手问卷判断为右利手;(6) 心理旋转试验正确率≥75%;(7) 同期未参与其他研究,所有纳入的患者本人及其家属自愿参加本研究并签署知情同意书;患者在上海市居住,可配合随访。

排除标准: (1) 严重的痉挛(改良Ashworth痉挛量表>2分);(2) 偏瘫侧肢体明显的疼痛(数字疼痛模拟量表>4分);(3) 明显的感觉功能障碍、失语症、偏侧忽略、失用症、想象障碍或视听觉障碍;(4) 并发癫痫或严重心、肝、肾和造血系统等重要脏器功能衰竭;(5) 存在fMRI扫描的相关禁忌,例如体内金属异物、幽闭恐惧症等;(6) 存在酗酒或药物滥用史;(7) 不能完成基本疗程,依从性可能不好者(即不能坚持治疗及随访)。

1.2 研究方法

采用简单随机数字法。试验开始前采用SPSS 26.0软件生成随机序列,进行1

80的编号,符合入组标准的受试者按入组顺序与随机序列逐一对应。将随机数字升序排列,按每组40例编组,得到受试者分组编号。接着由一名未参与试验招募、数据收集及治疗过程的治疗师将80例患者分组编号分别放进80个密封不透明、大小质地完全相同的信封里,信封统一放置,打开前,参与试验实施的治疗师和患者均不知晓分组。由于本干预的特点,试验开始后,试验实施者和患者均知晓分组,但对评估者实行盲法。

试验组脱落5例,原因包括提前出院(n=4)和对研究失去兴趣(n=1),对照组脱落均为提前出院(n=4),试验组和对照组最终分别有35例和36例完成全部评估和治疗。两组患者年龄、性别和病程等基线资料差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

1.3 治疗方法

两组均患者接受常规康复治疗。在此基础上,试验组给予经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法,对照组接受相同的经皮穴位电刺激治疗和注意力无效对照干预。基于“前导”效应,阶梯式运动想象疗法和注意力无效对照干预在每日的常规康复开始前完成。

1.3.1 常规康复主要包括主被动肢体活动训练、良肢位摆放、物理因子治疗、上肢和手的任务导向作业活动训练、日常生活活动训练以及推拿、按摩等传统中医治疗,为保证研究对照的均衡性,所有的康复治疗均由专业的资深康复治疗师进行,治疗师在研究开始前都接受了标准化培训,且没有参与分组和试验前后康复评定,治疗参数为3 h/d,5 d/周,共治疗4周。

1.3.2 阶梯式运动想象疗法阶梯式运动想象疗法由三个部分组成: 运动观察(action observation)、运动想象(motor imagery)和心理旋转(mental rotation)训练。训练时,患者坐在带靠背的椅子上,头颈脊柱直立,髋膝踝关节自然弯曲90°,由受过专业技能训练的物理治疗师主导。治疗4周,5次/周,每次总时间持续30 min,各部分治疗间休息1

2 min,训练流程如下:

(1) 运动观察(8

10 min): 将患者需要进行训练的动作拍摄成视频,嘱患者坐在电脑屏幕前,患者双眼距离电脑在70

80 cm左右,患者将双手放在桌子上。打开动作视频,要求患者集中注意力观看视频,并在观察同时尝试进行想象和动作模仿。动作视频包括不同拍摄角度,例如正前方角度、侧前方角度、侧后方角度等(图1A)。

(2) 运动想象(8

10 min): 治疗师通过语言引导患者想象自己正处于一个温暖、舒适的环境中,逐渐放松全身的肌肉。接着,治疗师语言引导患者进行偏瘫侧上肢和手部的基础动作想象,例如上抬手臂、屈伸肘关节、旋前旋后前臂、环转屈伸腕关节、握拳以及打开手掌等。然后,治疗师语言引导患者进行上肢功能性活动和与上肢相关的日常生活活动(例如洗漱、梳头等)。最后,治疗师提醒患者脱离想象的环境,重新回到身处的治疗室环境中,引导患者认真听房间灯管的嗡嗡声、感受所处治疗室的温度、观察房间的布置等。在整个训练流程中,患者需要采用第一人称的动觉运动想象进行训练,想象任务的难度需要循序渐进。训练过程中,治疗师还需要密切观察患者的精神集中情况和对训练的反馈,从而保证运动想象训练过程中的质量(图1B)。

(3) 心理旋转训练(6

8 min): 使用6个角度(0°、60°、120°、180°、240°、300°)的左手或右手的掌侧图案作为视觉刺激,患者根据屏幕图片中出现的旋转到不同角度的左手/右手,尽可能在保持正确率的情况下尽快判断左右/正反并按下按键。测试软件将自动记录患者的正确率和反应时间(图1C)。

1.3.3 经皮穴位电刺激治疗如图1D所示,采用120Z型经皮电神经刺激治疗仪(上海诺诚电生理有限公司,型号MyoNet-COW)。患者坐位或仰卧位,用75%的乙醇棉球穴位脱脂,正负电极分别置于患者患肢的手三里穴和外关穴,并用胶带固定。TEAS治疗每周进行5次(每次30 min,4周)。刺激参数: (1) BrunnstromⅠ

Ⅱ期: 采用兴奋性刺激模式,频率2

4 Hz,脉宽200 μs,强度以患者能耐受又能引起肌肉轻微收缩为准;(2) BrunnstromⅢ

Ⅳ期: 采用抗痉挛模式,频率50 Hz,脉宽200 μs,刺激时间5 s,休息时间5 s,强度以患者能耐受为主,最好能引起患者明显的腕、手抬离床面;(3) BrunnstromⅤ期: 采用增强肌力模式,频率4 Hz,脉宽200 μs,连续刺激,强度以患者能耐受为主,最好可引起明显手指跳动。

1.3.4 注意力无效对照训练注意力无效对照干预作为阶梯式运动想象疗法的对照治疗,内容主要为脑卒中康复相关的健康宣教、病情讨论、心理咨询、阅读患者手册、观看治疗录像和自然风景纪录片。每次30 min,每周5次,共持续4周。

1.4 评定方法

两组受试者在治疗前和治疗4周后,由经过规范化康复评定培训的医生进行评定,为保证盲法,医师在评估时不知道患者的分组情况。评估的内容包括:

1.4.1 Fugl-Meyer上肢运动功能评定量表(Fugl-Meyer assessment-upper extremities, FMA-UE) 共有9个大项,33个小项,涉及上肢的反射活动、稳定性、分离运动及协调性等。评分共3级,0分表示不能完成,1分表示可部分完成,2分表示充分完成,共66分。FMA-UE量表的得分还可以进一步分为远端腕手部分(0

24分)和近端肩肘部分(0

42分)。该量表具有良好的信度和效度,得分越高则上肢功能越好[11]。

1.4.2 积木盒障碍测试(boxing and blocking test, BBT) 通过计量受试手60 s内移动的小方块数来测试手部总体灵活性,要求是把一英寸见方的小方块从一侧越过中间挡板移动到另一侧[12]。

1.4.3 改良Ashworth评分(modified Ashworth scale, MAS) MAS分6级,主要评定肘、腕部的肌张力,分别将0级、Ⅰ级、Ⅰ+级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级,记为0分、1分、1.5分、2分、3分、4分,分值越高肌张力越高[13]。

1.4.4 改良Barthel指数(modified Barthel index, MBI) 该量表是在Barthel指数评分的基础上改良而来,用于评定患者日常生活的独立能力,内容主要涉及吃饭、穿衣等活动,共分5级,总分100分,得分越高,级别越高,代表患者日常生活独立性越好[14]。

1.5 统计学处理

本研究采用Epidata 3.1软件由两个数据录入人员对实验数据进行双份录入,采用SPSS 25.0软件进行统计分析。采用Shapiro-Wilk法检验数据的正态性,采用Levenne法进行方差齐性检验。正态分布的计量资料用均值±标准差

表示,康复干预前后功能评分比较采用配对t检验,组间比较采用独立样本t检验。计数资料以n(%)表示,比较采用χ2检验。等级资料采用Wilcoxon检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。心理旋转实验的反映时间、正确率与FMA-UE评分变化值的相关性均采用Spearman相关分析。

2 结果

2.1 两组患者治疗前后上肢运动功能评分比较

治疗前两组患者的FMA-UE总评分、FMA-UE上肢功能评分、FMA-UE手功能评分和BBT手部总体灵活性评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗4周后两组患者的FMA-UE总评分、FMA-UE上肢功能评分、FMA-UE手功能评分均显著增加(P<0.001),而试验组相比对照组增加明显,差异均有统计学意义(P<0.05),见表2

4。治疗4周后两组手部总体灵活性评分均较治疗前增加,差异有统计学意义(P<0.001),试验组BBT评分较对照组增加显著,组间比较无差异(P>0.05),见表5。

2.2 两组患者治疗前后肘关节、腕关节肌张力比较

治疗前两组患者肘关节、腕关节改良Ashworth评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);两组治疗后肘关节、腕关节改良Ashworth评分与治疗前比较无明显变化差异无统计学意义(P>0.05),见表6、7。

2.3 两组患者治疗前后日常生活能力评分比较

治疗前两组患者MBI指数评分比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后两组患者的MBI指数评分相比治疗前均明显增加,差异均具有统计学意义(P<0.001);试验组MBI指数评分相比对照组明显增加,组间比较无差异(P>0.05),见表8。

2.4 运动想象和上肢运动功能恢复的相关性分析

试验组患者上肢运动功能总评分、上肢近端运动功能评分及远端运动功能评分变化值均与治疗前心理旋转反应时间呈负相关,且上肢远端的手运动功能评分变化值与治疗前心理旋转反应时间的相关性较近端大,说明试验组恢复得更好,且恢复程度受基线运动想象能力的影响。对照组运动功能评分变化值与治疗前心理旋转反应时间无显著相关性,提示对照组虽干预治疗后运动功能有所改善,但这个改善不受治疗前运动想象能力影响,见表9。

3 讨论

本研究基于“中枢-外周-中枢”闭环康复理论[3-4],该理论提出将中枢干预和外周干预结合,中枢干预直接调节大脑兴奋性,提高突触重塑效率,外周干预强化感觉和运动等输入,诱导突触形成,通过双向正反馈促进脑卒中患者感觉运动区的激活,增强脑卒中功能恢复中至关重要的损伤脑可塑性[15]。本研究中,FMA-UE总评分、FMA-UE近端评分、FMA-UE远端评分变化显著,BBT、MAS、MBI评分均不显著,其中,MAS与既往研究一致,经皮穴位电刺激对痉挛无效[16]。因此,本研究结果表明基于“闭环康复”的经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法对上肢功能改善有促进作用。

经皮穴位电刺激基于我国中医经络理论,将经皮神经电刺激与针灸穴位相结合,以实现治疗相应疾病的目的,具有无创安全、简便易用的特点[14]。经皮神经电刺激开始主要用于镇痛解痉[17]、提高运动功能及心肺适能等方面[18]。因被证实有类针刺效应,有学者将经皮神经电刺激的电极置于穴位上,衍生出了经皮穴位电刺激[19]。研究发现经皮穴位电刺激具有促进局部神经反射、加速血液循环,增加肌肉力量及收缩强度的效应,能够向中枢传入信息冲动,增强脑功能区兴奋性,进而促进运动神经元细胞修复及脑功能重建,一定程度上改善患者运动功能及日常生活能力[20-21]。脑卒中肢体功能恢复选穴规律的文献计量学综述中提到,手三里穴(58次)和外关穴(38次)使用频率居上肢穴位前五。配伍分析中,三里穴和外关穴支持度为22.95,置信度为92.86,关联规则综合来看居于上肢穴位选取前列。中医学中三里穴为阳明大肠经之经穴,可舒筋通络、消肿止痛,有效缓解上肢不遂,外关穴为手少阳三焦经之穴位,能联络气血,补阳益气,对肘臂屈伸不利的治疗适应良好[22-23];西医解剖学中手三里穴下主要肌肉为桡侧腕长、旋后肌、短伸肌,外关穴下主要肌肉为指伸肌、示指伸肌、小指伸肌[24]。在团队前期的研究中,经皮穴位电刺激直接作用于三里穴和外关穴已取得显著的临床疗效,能有效调和了脏腑脉络痹阻,推动气血运行,使得偏瘫肢体肌肉得到濡养,从而有效促进肢体活动的恢复,体现了“辨证选穴,局部选穴”及“腧穴所在,主治所在”的原则[9-10]。然而有大样本研究发现,6周的经皮穴位电刺激对脑卒中后的手功能的恢复没有增益效应,12周干预后,试验组和对照组仅伸腕力量有微弱的差异[16]。外周干预主要作用在于强化输入,单纯的外周干预在临床应用中的局限已初步显现,而中枢结合外周的干预模式互相补充,其良好的适应性和显著的优越性已在临床研究中初步显现[25-26]。

阶梯式运动想象疗法是由患者自身集中注意力,利用残存的认知及感知在内心模拟某一特定动作,而没有动作输出[27]。认知心理学的广泛研究表明,运动意象是学习和优化一般运动性能和运动技能的有效手段[28],其训练形式[29]主要包括运动想象(motor imagery, MI)、运动观察(action observation, AO)和心理旋转训练。研究表明运动想象激活的大脑功能活动区与实际运动相似,包括初级运动皮层、辅助运动区、背外侧前额叶皮质、顶下小叶和小脑等部位,这使得MI能够用和实际动作执行类似的方式在中枢层面干预运动功能。运动观察的神经生理学基础主要为镜像神经元系统[30],该理论揭示了人类自己执行动作及观察他人进行同样的活动时激活的神经元相同。同时,仅仅有运动意图时,这些神经元同样可以被激活。Ertelt等[31]应用行动观察疗法治疗8例慢性脑卒中患者,结果表明在4周的治疗过程中,上肢运动功能有显著改善,通过功能性磁共振成像发现试验组双侧腹侧运动前皮层、双侧颞叶上回、辅助运动区和对侧上边缘回激活比对照组显著增加。大量研究已分别证实MI和AO对脑卒中患者运动功能的增益效果,但联合干预的研究较少。Choi等[32]结合运动观察及运动想象训练研究中风患者上肢功能和皮层神经元兴奋性的变化,为MI和AO联合训练严重脑卒中患者运动障碍时上肢功能的增强和皮质脊髓的激活提供了科学依据。运动想象的基线能力会影响试验组的腕和手运动功能的恢复,筛查运动想象能力在阶梯式运动想象疗法中至关重要。心理旋转是筛查运动想象能力的一种较为客观的测试,通过受试者对空间内旋转到不同角度的三维图形的正反及左右的识别的反应时间与正确率来评价运动想象能力的强弱,是目前主流的筛查运动想象适宜训练患者的方式[33]。本研究将特定时间内能以较高正确率完成测试作为受试者入组标准,筛选了适合进行意向性运动的患者参与试验,在此基础上应用心理旋转实验与上肢功能进行相关性分析,一定程度减小了个体差异,避免了没有运动想象能力的患者对试验结果的干扰。本研究应用心理旋转实验与上肢功能进行Spearman相关性分析,结果表明试验组FMA-UE评分变化值与治疗前心理旋转反应时间呈负相关,此与周慧琳等[34]研究结果基本一致,本研究表明运动想象的基线能力会影响试验组的腕和手运动功能的恢复,筛查运动想象能力在阶梯式运动想象疗法中至关重要。此外,研究中存在运动想象能力强,但恢复不理想的患者,即运动想象能力强是运动想象训练有效的必要但非充分条件。

经皮穴位电刺激和阶梯式运动想象疗法结合,对患者残存的运动功能没有要求,对于符合阶梯式运动想象疗法要求的患者,即使处于早期或运动功能严重丧失,也能主动参与到康复中来,并获得较为理想的疗效。

本研究发现经皮穴位电刺激治疗联合阶梯式运动想象疗法治疗可有效改善脑卒中的上肢运动功能,在挑选适合接受阶梯式运动想象训练的患者时,需要筛查患者的运动想象能力。本研究患者治疗依从性良好,无不良反应,脱落率低,治疗方案便于临床推广。本研究也存在一些局限性,例如受试者为急性卒中恢复期患者,研究结果受自发恢复影响较大,当前的训练内容缺少日常生活能力相关的任务,本研究的样本量也有所欠缺,此外,未来还需要通过影像工具探索运动想象的内在神经重塑机制。

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