Theta 爆发刺激和功能性电刺激在中风康复中的功效

背景

目前涉及常规物理疗法 (PT) 的管理策略在促进中风后的运动恢复方面效果有限。 找到一种有效的干预措施来改善偏瘫患者的运动恢复对于改善功能结果和实现独立生活非常重要。

受伤后，大脑会经历其功能的重大重组，从而导致功能恢复，这需要数周至数月的时间。 这种损伤后重组主要发生在前运动皮层、背外侧前额叶皮层和辅助运动区，它们被认为在任何类型的脑损伤后的恢复中起着最重要的作用。 可以通过增强皮质可塑性来促进这种重组过程的治疗方法可能在改善神经元损伤后的功能结果方面具有非常重要的作用。

中枢和外周刺激都有可能改善急性中风后的皮质重组和功能恢复。 先前的研究已经证实，在急性中风后，同侧半球的兴奋性降低可以通过刺激同侧半球或抑制对侧半球来增加。发生这种情况是因为一个半球通过胼胝体对另一个半球产生抑制作用抑制。 在初步研究中，已证明将高频重复经颅磁刺激 (rTMS) 应用于运动皮层会增加皮质脊髓兴奋性，从而增强运动功能。 Theta Burst Stimulation (TBS) 是一种以较低强度提供 rTMS 而没有任何重大不良反应风险的新方法，已被发现对慢性和急性中风患者是安全的。 在这方面，间歇性 TBS (iTBS) 对大脑有刺激作用，而连续 TBS (cTBS) 对大脑有抑制作用。 在初步研究中，应用于同侧半球的间歇性 TBS (iTBS) 和应用于对侧半球的连续 TBS (cTBS) 已被证明可以在实验设置期间改善麻痹手的运动功能和皮质脊髓输出。 然而，这种策略对功能结果的长期影响以前没有研究过。 同样，功能性电刺激 (FES) 是一种外周刺激形式，当应用于麻痹性上肢肌肉时，已显示可改善急性或亚急性中风患者的上肢功能活动。

因此，TBS 和 FES 都有可能改善运动功能和缺血性中风后的功能结果。 然而，这些策略尚未在临床环境中使用，并且它们在促进运动恢复方面优于传统 PT 的作用尚未得到证实。 如果被证明是有用的，这些技术有可能改善中风后令人沮丧的功能结果。 本研究的目的是确定 TBS 或 FES 作为中风患者康复物理治疗的辅助手段的疗效。

方法 研究环境和参与者 本研究是一项单盲随机对照试验，旨在评估 TBS 和 FES 在改善急性中风后运动功能方面优于标准 PT 的功效。 这项研究是在印度喀拉拉邦特里凡得琅的 Sree Chitra Tirunal 医学科学与技术研究所神经病学系进行的。 我们在 28 个月的时间里从门诊和住院病房招募了连续的患者。 本研究包括大脑中动脉供血区首次缺血性卒中患者，他们在发病后 10 天到 30 天内就诊，并且能够提供知情同意和理解指令。 所有患者均接受了 1.5 T MRI，并记录了 MCA 区域的单一梗塞，没有其他病变。 所有患者都接受了标准的医疗和康复护理，包括被动和主动 PT。 该研究得到机构伦理委员会 (SCT/IEC/223) 的批准。 所有患者都提供了接受试验的书面知情同意书。 符合纳入和排除标准的连续患者被随机分配到三组之一：(1) 按照预定义方案接受 TBS 以及标准 PT 的患者（A 组）； (2) 根据预定义协议接受 FES 和标准 PT 的人（B 组）； (3) 单独接受 PT (PT) 的人（C 组）。

随机分配和序列生成采用区组随机法将患者随机分为三组。 隐蔽分配由主要研究者根据块随机表将受试者盲目分配到不同组以接受指定的干预

盲法 在提供知情同意书后，第一个共同研究者最初评估了满足纳入和排除标准的受试者的所有结果测量和神经生理学参数。 符合研究条件的患者由主要研究者分配到不同的干预组。 干预由第二位共同研究者对所有受试者进行。 后续评估由第一位对干预组分配情况不知情的共同研究者完成。

结果测量 由于我们主要想评估上肢功能，因此我们使用 Fugl Meyer 评估 (FMA) 量表作为主要结果测量来评估上肢运动功能。 这是用于评估上肢功能的 66 分制量表，是用于此目的的标准工具。 此外，我们使用改良 Rankin 量表 (mRS) 评估总体结果，使用美国国立卫生研究院卒中量表 (NIHSS) 评估卒中严重程度，使用 Barthel 指数 (BI) 评估日常生活活动。 这三个量表用作次要结果测量。

在基线 (T1) 应用结果量表，然后在入组后一个月 (T2)、三个月 (T3)、六个月 (T4) 和一年 (T5) 进行后续评估。

样本量计算 本研究的主要结果测量是一年时上肢功能的 Fugl Meyer 评估。 先前的研究表明，对照组受试者的 FMA 分数在一年内增加了 16.5 ± 9.4。 21 我们假设，对于具有临床意义的结果，干预措施应该比对照组增加 10 分。 为实现这一目标，需要每组 14 名患者的样本量，以达到 80% 的功效，并将 alpha 固定为 5%。 在我们研究所之前进行的一项研究中，卒中后一年的死亡率为 27.2%，其中 72.1% 在卒中后 10 天内死亡。 2 由于计划纳入中风发作 10 至 30 天的患者，考虑到 10 天后 7.6% 的死亡率，每组所需的样本量为 16 人。 考虑到 20% 的退出率，我们计算出每组 20 名患者的样本量是足够的。

TMS 协议 我们使用 Magstim Rapid2（惠特兰，威尔士，英国）刺激器评估基线时两个半球的静息运动阈值 (RMT)，该刺激器具有 8 字形线圈，外部环路直径为 9 厘米。 在让患者舒适地坐在扶手椅上后，在运动皮层 (M1) 上使用后-前方向来呈现最佳头皮位置，以在对侧第一背侧骨间 (FDI) 肌肉中引发 MEP。 RMT 最初是从同侧半球评估的，然后是按照标准技术从对侧半球评估的。 使用增益为 1-2 mv 的 Ag-AgCl 电极从 FDI 肌肉双侧记录表面肌电图 (EMG)。 信号被过滤（10Hz-10KHz），然后存储用于离线分析。 给予高增益的 EMG 信号的视听反馈以帮助受试者保持完全放松。

除了如下所述的标准 PT 之外，A 组患者还接受 TBS。 促进性间歇性 TBS (iTBS) 给予同侧半球，抑制性连续 TBS (cTBS) 给予对侧半球。 刺激的强度为 RMT 的 60%。 每 10 秒以 5 赫兹的频率应用 10 次高频刺激（3 次 50 赫兹脉冲）的 iTBS 协议，总共 600 次脉冲。 当同侧运动区 (<0.05mV) 未引出 MEP 时，在对侧运动区的镜像位置施加与对侧半球相同的 100% 刺激强度。 14 给予连续 TBS，强度为 RMT 的 60%，3 个 50 Hz 脉冲，每 200 ms 重复一次，总共 600 个脉冲。 iTBS 和 cTBS 每周交付 3 次，持续 4 周。

功能性电刺激。 使用 Mega XP（Cyber​​medic Corporation，韩国）进行电刺激。 患者以坐姿接受电刺激，受影响的手臂放在枕头上，电极根据仪器的 FES (F) 模式的模式 3 [抓握/屈曲/伸展，PATT（模式运动）] 定位。 该机器的刺激控制器单元可以提供频率为 35 Hz、脉冲宽度为 200 µs、强度为 10~50 mA 的交流电。 刺激器被设置为通过收缩和放松传递间断的脉冲序列，以模拟上肢在功能位置的提升。 FES 组刺激疗程每天 30 分钟，每周 3 次（隔天），持续 4 周，并与物理治疗同步进行。

物理治疗方案 研究中的所有患者均遵循以下物理治疗方案： 所有关节的被动/主动运动范围 (ROM)；负重和支持反应；达成活动；抓住、保持和释放；和日常生活的上肢活动（ADL）。 对所有患者进行物理治疗干预，每周 5 天，持续 1 个月。 第二位合作研究者对每位患者的物理治疗进行了修改，以便他或她能够在干预后独立或在家庭成员的帮助下进行练习，并被指示每天练习一小时。 此外，所有患者在第二位共同研究者的指导下继续接受家庭护理物理治疗师每周 1-2 次的家庭物理治疗。 研究人员使用日志来监控每位患者在家锻炼的实际时间。

统计方法 我们使用描述性统计来总结数据。 在人口统计数据和基线测量方面，各组的基线可比性通过卡方检验和方差分析进行评估。 对非正态数据进行倒数、对数和指数变换，并进行 Komogrov-Smirnov 和 Shapiro-Wilks 检验以评估正态性。 使用 ANOVA 分析参数测量，然后使用 bonferroni 校正进行事后分析。 重复测量方差分析用于找出组间和组内的变异性。 使用 Kruskal Wallis 检验分析非参数测量，然后使用 Mann Whitney U 检验进行事后分析。 Friedmans 检验和 Kendalls W 检验用于发现三组在一年内的变化。 所有分析均使用 SPSS 17.0 版完成，p 值小于 0.05 被认为具有显着性。