低频电刺激在脑卒中后肢体运动功能障碍治疗中的应用_张淑君.pdf

黑龙江医学2023年1月25日第47卷第2期HEILONGJIANG MEDICAL JOURNALJan.25,2023Vol.47No.2康复医学*基金项目：长江学者和创新团队发展计划项目（No.IRT1167）；天津市科技计划项目（No.18PTLCSY00040）。通信作者：王舒，E-mail：脑卒中是影响我国居民健康的重要因素，2017年我国城市居民卒中患病率达6.3%1，全球新发卒中患者中我国占比40%2，随着医疗水平提高，脑卒中的致死率不断减低，但是研究显示仍有3/4的幸存者遗留肢体运动功能障碍3，其中仅有5%34%的患者上肢运动功能可以完全康复4，下肢经过康复能辅助步行的仅占50%，完全恢复独立步行的占7%5。卒中后的肢体功能康复是临床研究的重点。低频电刺激，即低频电脉冲疗法（Low frequency impulse electrotherapy），是应用频率1 000 Hz以下的脉冲电流治疗疾病的方法，从上世纪80年代开始，低频电刺激逐渐用于脑卒中后的肢体运动功能康复，具有兴奋神经、肌肉，促进局部血液循环、缓解疼痛等作用6。近年来低频电刺激疗法与新兴科技相结合，提供了更加丰富的电刺激治疗手段。基于此，本文对当前国内外常见低频电刺激治疗的功用、研究进展进行总结，报告如下。1卒中后运动功能康复及低频电刺激治疗机制1.1脑卒中后运动功能康复机制脑卒中的运动功能障碍早期表现为肌力、肌张力减低，灵活性丧失，后期常出现肌肉痉挛伴异常运动模式，其一系列症状属于“上运动神经元损伤综合征”，肌张力、肌力、运动模式、发育性反射等所有与运动功能相关的内容均参与评定。中枢受损后对肢体运动控制障碍的机制，可以用经典的“反射等级模型”及后来逐渐兴起的“神经网络理论”“多系统理论”来解释。反射等级模型是最经典也是最广泛接受的中枢运动控制理论，强调大脑皮层、脑干、脊髓按照由高到低的级别控制人体运动，正常情况下较高级水平的运动中枢会抑制较低水平的反射，脑卒中后高级中枢受损对下位中枢的原始反射系统失去控制，因而出现脊髓、脑干水平的低级反射。反射等级模型还指出肢体精确的运动来自中枢对外周感觉输入的控制、调整，感觉传入与处理的障碍影响肢体运动功能7。传统的Bobath康复理论就是以反射等级模型作为基础解释症状的产生，其治疗强调对异常运动进行“反射性抑制”，尽最大可能向中枢传送正常的运低频电刺激在脑卒中后肢体运动功能障碍治疗中的应用*张淑君1，张亚男1，2，3，4，刘健1，2，3，4，李礼1，2，5，王舒1，2，3，41.天津中医药大学第一附属医院，天津300381；2.国家中医针灸临床医学研究中心，天津300381；3.天津市针灸学重点实验室，天津300381；4.国家中医药管理局脑病针刺疗法重点实验室，天津300381；5.北京大学前沿交叉学科研究院，北京1000871摘要脑卒中患者常遗留肢体运动功能障碍，不仅影响患者的日常生活能力，还给社会带来沉重负担。低频电刺激自上世纪80年代开始逐渐用于脑卒中后的肢体功能康复，具有缓解痉挛，提高运动功能的作用，但是当前临床中对不同种类低频电刺激的应用较为混乱。本文对不同低频电刺激疗法的常用参数、功用及研究进展进行总结，旨在为临床应用提供一定参考。关键词低频电刺激；脑卒中；运动功能障碍doi10.3969/j.issn.1004-5775.2023.02.021学科分类代码320.54中图分类号R322.8文献标识码BApplication of Low Frequency Electrical Stimulation in the Treatment of Limb Motor Dysfunction after Stroke/ZHANG Shu-jun,ZHANG Ya-nan,LIU Jian,et al./The First Affiliated Hospital of Tianjin University of TraditionalChinese Medicine,Tianjin,300381,ChinaAbstract Patients with stroke are often left with limb movement dysfunction,which not only affects the patient s ability tofunction in daily life,but also places a heavy burden on society.Since the 1980s,low-frequency electrical stimulation has beengradually used in post-stroke limb function rehabilitation to relieve spasticity and improve motor function,but the current clinicalapplication of different types of low-frequency electrical stimulation is confusing.The article summarizes the common parameters,utilities and research progress of different low-frequency electrical stimulation therapies,aiming to provide some reference for clinical application.Keywords Low frequency electrical stimulation;Stroke;Motor dysfunction198黑龙江医学2023年1月25日第47卷第2期HEILONGJIANG MEDICAL JOURNALJan.25,2023Vol.47No.2动、感觉刺激，使高级中枢对低级中枢逐渐形成新的抑制，切断低级中枢与肢体形成的异常“短路循环”，从而在脑卒中后促进正常姿势反射的出现7-8。神经网络理论和多系统理论从另一个方面阐释了大脑对运动的控制，其认为过去的等级模型降低了运动中下位中枢、外周的作用。大量的神经元之间相互连接组成复杂的网络体系，连接的牢固性因反复使用而加强因废用而减弱，运动的产生是多系统间相互作用的综合效应，人类的实践活动在中枢神经系统的网络体系中形成了快速、优化的网络，直接对运动产生程序化的控制9。然而脑卒中使优化运动路线遭到破坏，产生运动功能障碍。这种理论是“运动再学习”康复方法的理论基础，“运动再学习”治疗强调大脑的可塑性，通过任务为中心的训练使患者对具体任务的动作形成正确认知并熟练完成，进而使神经元之间以新的连接方式完成“功能重建”。当前对于卒中后出现运动功能障碍的原因并没有定论，但是以上主流的假说为治疗提供了一定理论基础，其理论也在临床实践中不断发展、丰富。1.2低频电刺激治疗机制低频电刺激能影响肌肉神经营养因子的生成和分泌，加速神经轴突的侧支发芽和新突触产生，使型肌纤维（易疲劳）转变成型肌纤维（不易疲劳），直接缓解肌肉疲劳，提高肌力10。此外，还增强外周血管反应性，促进血管扩张，减轻组织水肿11。对痉挛肢体的电刺激，能兴奋拮抗肌下方的感觉、运动神经纤维，从而增加中枢对痉挛肌肉的交互抑制与突触前抑制，以起到缓解痉挛的效果12-13。有研究显示，电刺激还增强患侧大脑血流，提高大脑可塑性14-15。需要说明的是，上述的机制主要是对于被动的电刺激 如神经肌肉电刺激（NMES）、经皮神经电刺激（TENS）产生的效果，而使患者主动参与运动的电刺激，如功能性电刺激（FES）系统在以上机制的基础上，还通过辅助肢体完成具体任务，促进残留部分的功能重建和非损伤组织的代偿来实现卒中后的“运动再学习”16。2低频电刺激疗法的分类及应用低频电刺激发展至今，种类逐渐增多。本文根据电刺激与患者的交互特点，将低频电刺激分为NMES、TENS和FES系统。2.1NMESNMES在国内外治疗卒中后瘫痪已有40多年历史，一般的刺激频率以能引起肌肉收缩而不造成过度疲劳为标准，常选择1250 Hz，通过调节波幅（0100 mA）、波宽（0300 us）来控制肌肉收缩的力量17。Cinara Stein的Meta分析18表明，NMES结合其他治疗有效地缓解卒中后痉挛，增加关节的活动范围，并指出在增强患者对运动的控制和提高肢体运动功能方面也有获益。当前许多临床试验肯定了NMES在卒中后急性期、亚急性期对肢体运动功能的康复作用19-21，且有残余运动能力的肢体会获得更好的治疗效果，疗效持续26个月19，21。2.2TENSTENS是上世纪70年代由Long和Shealy发明并申请专利，最初是基于“闸门控制学说”，以感觉阈上的强度（不引起肌肉收缩）刺激感觉神经纤维以减轻、消除疼痛，常用的治疗参数为频率 100 Hz、波宽 100 us 的方波5。上世纪80年代以来生物工程以及信息技术的发展，使其强度、波形、频率的变化更为多样，TENS的概念不再局限于使用固定的参数治疗疼痛，凡是体表电刺激均属于广义TENS的范畴，衍生出针刺型、调制型、混合型等多种类型，在卒中肢体康复领域得到广泛应用。Kyoungsim22应用频率100 Hz，脉宽200 us的TENS对卒中患者患侧腓神经进行电刺激，并结合坐立训练，6周治疗后患者下肢痉挛改善，步行能力、平衡能力均高于假TENS结合坐立训练的对照组。Maclinco23关于TENS治疗痉挛的Meta分析显示TENS能有效减少卒中后下肢痉挛，增强下肢步行能力。2.3FES系统FES 是用低频脉冲电流刺激结构完整的下运动神经元，模拟肢体功能性活动，治疗神经肌肉疾患的一种方法。FES产生特定动作的原理在于电刺激引起运动神经纤维兴奋，其轴突的兴奋电位到达脊髓后传导至相应的肌肉（顺向传递），引起特定肌肉收缩24-25。同时FES系统在辅助完成具体动作的过程中，还可实现视觉、触觉等感觉输入，增强大脑的反馈、判断能力，使运动功能不断调整、整合。同时增加了患者完成任务的兴趣。前期研究26-27认为，FES伴特定运动训练模式，是感觉反馈与运动输出的结合，能促进神经系统可塑性，建立优化的运动通路。FES参数设置类似NMES，频率多在2060 Hz，为防止肌肉疲劳，刺激强度和刺激脉宽一般低于 100mA 和600700 us，通电断电比一般设置为 1:51:1FES 与NMES的主要的区别在于FES是通过提前编程的低频电流诱发肌肉运动，完成一个任务，而NMES则更侧重于引起肌肉收缩而作为一种物理治疗24。当前FES与机械技术、计算机技术和机器人技术相结合，在传统的功能性电刺激基础上衍生出的肌电触发FES、肌电控制FES、脑-机接口控制的FES等，不仅拓宽了FES的治疗方法，更为其应用开辟了新的领域。2.4传统FES传统FES是指开/关控制的FES，以人为设定的强度刺激相关肌肉，完成设定的动作，Khan等28设计的随机对照试验，治疗组患者FES结合物理治疗，对照组为物理治疗，治疗4周后发现FES结合物理治疗更有助于上肢运动功能恢复，并且经过随访肯定了传统 FES 的长期疗效。Marquezchin29应用 FES 治疗卒中后较重的上肢瘫痪（FMA-UE15），1月治疗后，结果显示FES加常规康复的治疗组上肢运动功能和日常生活能力均优于单纯康复的对照组。虽然传统FES已由最初为单通道发展为多通道FES，仍然难以准确地控制复杂运动，常用于卒中早期完成患者对正确运动姿势的认知。2.5肌电触发FES肌电触发FES是生物反馈治疗技术中的一个分支，能检测、转换骨骼肌主动兴奋时产生的肌电活动，当患者自主尝试肢体活动的肌电信号达到阈电位，系统产生固定参199黑龙江医学2023年1月25日第47卷第2期HEILONGJIANG MEDICAL JOURNALJan.25,2023V