神经肌肉电刺激对脑卒中早期运动功能恢复的影响

作者                           作者单位

沈光宇    南通大学附属医院康复医学科，南通 ;江苏省宜兴市第二人民医院

钱国全    南通大学附属医院康复医学科，南通 ;江苏省宜兴市第二人民医院

蔡可夫　　南通大学附属医院康复医学科，南通 ;江苏省宜兴市第二人民医院

脑卒中是一种致残率很高的疾病。脑卒中偏瘫患者的康复目标是尽可能降低残障的程度，最大限度地达到日常生活自理脑卒中后运动功能的恢复主要基于脑的可塑性和功能重组中的细胞、分子与基因调控作用，同时各种物理治疗技术在脑卒中后运动功能的恢复中有肯定的促进作用。目前康复治疗常用的物理治疗技术有手法治疗、神经生理学疗法和电刺激疗法等。其中神经肌肉电刺激疗法较为临床所重视[1]，其方法主要有经皮电刺激神经疗法和功能性电刺激疗法等。

1 对脑卒中运动功能恢复机理的研究

1.1 　 脑卒中后早期功能恢复的模式 脑卒中几小时和几天后可出现一些恢复，这可能是由于减轻了脑的水肿和动脉痉挛之故。除了伤后的立即恢复外，突触活化和功能重组是脑缺血后恢复的两种模式。中枢神经系统存在有大量的突触，正常情况下只有部分突触是经常活动的，处于阈值比较低、容易被使用的活化状态。而相当部分突触阈值很高难以被使用，呈休眠状态。突触活化就是激活早先处于静止的原始功能突触，该突触在原有结构损伤的基础上随着时间推移，正常原始功能结构被抑制或潜在的相似的突触活化。激活的静止突触形成的通路将起作用支配原来的靶器官，这些相似通路自发地发挥作用。中枢神经损伤后尽管再生受限，但其功能恢复靠轴突的分支、芽生，突触的活化实现功能重组[2]。

1.2 　 脑卒中后运动功能恢复的可能机理 (1)神经再生现象(regeneration)。中枢神经系统再生潜力是存在的，从动物实验中得知如进行移植或使用神经营养因子之后都证实有促进神经再生的能力;(2)神经结构的重组(reorganization)。按照Jackson提出“神经功能重组的层次理论”认为在高级皮质水平的控制功能损失之后，其某些功能可被皮质下水平的神经组织来执行，尽管其代偿的功能精细程度不及皮质。还有一种代替性功能机制论，即与病灶相联系的区域或健侧半球与病灶对称的区域的神经组织发挥其功能。这种潜在功能在发育中的脑组织尤其巨大，年幼儿童当脑的优势半球损毁后发生的失语症可以完全恢复[3];(3)运动通路的变化。现已证明神经发育学和神经生理学技术对脑卒中后的运动功能恢复具有双相调控效应，既有能激活运动单位募集的生理效应，也有对主缩肌过强收缩而产生疲劳的抑制效应。还有些研究结果表明，在脑卒中后运动功能恢复过程中，通过多种刺激可激活本体感觉神经的牵张反射，引起偏瘫侧相应的拮抗肌收缩，使锥体束受损后所致骨骼肌的痉挛状态缓解，肌张力降低[4];(4)运动功能恢复的影响因素。通常认为脑卒中后运动功能的恢复同样受病灶部位与大小等因素的影响。在进行有效促进时，尽管功能的恢复具有一定限度或有关键阶段，但运动功能的恢复是不能确切反映的。在早期康复中，神经细胞团具有潜在的发育成新整体的功能。不少学者发现运动功能的重组过程，实际上是运动模式的转化过程。在异常运动模式的前期和中期，以激活本体感受器及皮肤感觉的输入，恢复和建立脑细胞功能重组的反馈通路，以达到大脑可塑性在时间序列上与肢体随意运动的同步，促进随意运动中受损的神经运动反射回路形成新的联系。而到后期当脑细胞功能重建时，即运动模式中的共同运动向分离运动转化过程的神经联系改道，促使运动的自主发育单位产生新的本体感受，恢复至正常运动模式[5]。

2 神经肌肉电刺激对脑卒中后运动功能恢复的研究

神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation， NMES)是指任何利用低频脉冲电流，刺激神经或肌肉，引起肌肉收缩提高肌肉功能，或治疗神经肌肉疾患的一种治疗方法。国外用于瘫痪治疗已有40多年历史，主要采用经皮电神经刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation，TENS)和功能性电刺激(functional electrical stimulation，FES)。近年来神经肌肉电刺激对脑卒中后偏瘫患者运动功能恢复的研究和临床应用，已得到国内外比较广泛的重视[6]。

2.1 经皮电神经刺激　 (1) TENS是将电极放在皮肤表面，通过低频脉冲直流电(>200 Hz)刺激神经纤维，达到治疗目的。第1台TENS治疗仪由Long在1974年设计并用于临床，此后TENS仪一直用于各类疼痛的治疗。大量的临床和基础研究证明其缓解疼痛的疗效比较满意，20世纪90年代开始用TENS治疗脑卒中患者，并且取得了良好的疗效;(2)TENS的特点是频率低、强度高，能引起可见的肌肉收缩。脉宽比较大(1～200 μs)，治疗时刺激电极通常放置在运动点上。现在多用调制型TENS，为系列脉冲，电流强度从0增加到预先设置的水平，持续2 s再回到0，间歇1 s。如此循环给患者一种舒服的按摩感受;(3)TENS治疗脑卒中偏瘫的临床实践：研究表明，用TENS强化治疗下肢痉挛的脑卒中患者，并与对照组加以比较。电极放置在腓总神经处，TENS的参数同前述，对照组为无感觉刺激，每次治疗1 h，每周5次，总疗程3周。结果发现TENS可以降低痉挛，增加踝最大自主等长背伸，抑制H反射。由此可知TENS可降低脑卒中患者的痉挛，改善反射和运动的控制能力[7，8]。Sonde等对28名卒中后6～12个月的上肢偏瘫患者采用低频TENS治疗3个月，3年后随访发现虽治疗组和对照组的运动功能均显著减退，痉挛加重，但日常生活活动能力对照组降低明显，而治疗组变化不大，提示可能是TENS疗效起作用。Pourala等对59例7个月～14年，平均3.3年的脑卒中患者进行3周的TENS治疗，频率为50 Hz，2分/次，2次/天，共3周。32例刺激患手、19例刺激患足、8例给予安慰剂(无电流)治疗患手，发现改良运动评估量表(modified mottion scale)、10米步行测试、偏瘫手、足的功能、上肢皮肤感觉、躯体感觉诱发电位等治疗组均较安慰组显著改善[9]。

国内韩丹等对60例缺血性脑卒中患者，早期进行4周的肢体电刺激治疗，发现可以显著提高缺血性脑卒中早期康复的效果[10]。顾敏等对60例发病14天内的脑卒中随机分为观察组和对照组各30例,观察组急性期即使用早期TENS，结果治疗后两组Fugl-Meyer积分和Barthel指数对比差异均有统计学意义，提示脑卒中患者尽早进行TENS治疗有助于改善运动功能[11]。

2.2 功能性电刺激　 (1)FES是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的刺激程序来刺激肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。因此FES所刺激的肌肉在解剖上和生理上应具备完整的神经支配，但失去了收缩功能或失去了中枢神经的支配(如脊髓或脑损伤);(2)与TENS相比，FES可产生即刻的功能性活动，如上肢瘫痪患者手部肌肉在受到刺激时，可产生即刻的抓握动作，下肢瘫痪患者(截瘫、偏瘫)的腿部肌肉在受到刺激时，可以产生功能性行走。吞咽障碍患者在咽喉部受到刺激时可产生吞咽动作等。几十年来，FES一直用于脊髓损伤和脑血管意外所引起的肢体瘫痪，其主要目的是增加关节活动范围，提高肌肉的功能如收缩力、耐力，诱发反射活动等[6];(3)FES治疗脑卒中偏瘫的临床实践：最早报道FES用于脑卒中偏瘫患者治疗的美国医师Liberson(1961)利用FES刺激腓神经，成功地矫正了偏瘫患者的足下垂，为FES在脑卒中偏瘫后运动功能恢复方面的应用开创了先河。此后Magnusson等对78例慢性脑卒中偏瘫患者中38例采用FES+康复治疗，其余患者用一般康复治疗。发现可明显改善患者平衡、运动和日常生活活动能力，且效应可维持到治疗后2年以上[12]。Cauraugh等对病程超过1年的慢性脑卒中偏瘫患者也采用肌电触发的FES治疗，刺激频率50 Hz，强度14～29 mA，30分/次，3次/周，共12次，发现可明显改善上肢腕、指的伸展功能[13]。Pandyan研究发现，FES可以增加腕、指的主动伸展活动和力量，增加腕的被动伸展及减少被动伸展的阻力[14]。Popovic等对脑卒中患者采用频率为50 Hz，脉宽300 μs，强度15～45 mA，30分/天的FES治疗，3周后发现手腕、手指功能缺失较轻的患者效果明显[15]。

刘忠良等研究发现功能性电刺激合并早期的康复治疗，对提高患者的步行和生活自理能力，提高生活质量，预防继发损害有重要意义[16]。方华等亦发现早期给予FES治疗后患者上下肢Fugl-Meyer积分和日常生活活动能力Barthel指数与未予治疗组差异有统计学意义，表明脑卒中患者早期给以FES治疗，可以帮助患者更加快地恢复肢体运动功能[17]。

2.3 神经肌肉电刺激临床治疗的相关问题

2.3.1 适应证 FES和TENS均适用于脑损伤后的肢体瘫痪康复治疗(包括急性期和恢复期)，FES还可用于脑损伤引起的吞咽障碍，构音障碍，大小便失禁等。

2.3.2 禁忌证 (1)佩带心脏起搏器者，特别是按需心脏起搏器(可能会影响起搏器的正常功能，引起室颤);(2)外周血管性疾病，如静脉血栓形成，可能会引起栓子脱落;(3)对刺激不能提供感觉反馈的患者，如婴幼儿，老人，精神疾患;(4)下列部位不能放置电极：颈动脉窦处(电流可能会影响血压和心脏收缩，引起心率失常);感染部位(可以加重感染);孕妇的躯干部位(可以引起子宫收缩);手术部位(肌肉收缩可以引起伤口裂开);恶性肿瘤，皮肤感觉缺损或对电极过敏的部位。

2.3.3 注意事项 (1)治疗前准备：治疗前先向患者解释治疗时的感觉，确定刺激的部位，治疗参数，电极大小及其放置部位;(2)电极及放置：电极的大小应随所刺激的肌肉大小来决定。大肌肉用大电极，小肌肉用小电极。大电极能产生较强的收缩而不引起疼痛，但若电极大于需要刺激的肌肉，刺激时电流会扩散到附近不需要刺激的肌肉甚至是拮抗肌。相反若电极明显小于肌肉，刺激时电流强度可能会太大而超过了患者的耐受性。电极通常放置在外周神经或肌肉的运动点上。运动点是指在肌肉的皮肤上用最小剂量的电流就可以激发肌肉收缩的位置。一般来说，肢体和躯干肌肉的运动点位于运动神经进入肌肉的位置;(3)电流刺激：从低强度开始，逐渐增加到患者的最大耐受强度;(4)治疗时间：根据病情TENS每次治疗30～60 min，FES每次治疗15～30 min，每天治疗1～2次或每周治疗3次。2周为1个疗程，根据需要可治疗2～3个疗程或更长时间。

就目前临床观察与实验看，对电刺激疗法所涉及的物质基础和机制还缺乏全面系统的认识[18，19]。

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