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双侧半球重复经颅磁刺激对脑...能及血清BDNF水平的影响_黄媛.pdf

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资源描述

1、宁夏医科大学学报45卷脑卒中是全球第三大致死和致残原因1,5575的患者经过一段时间康复治疗,仍存在不同程度的上肢运动功能障碍,给家庭及社会带来沉重负担2。此前针对脑卒中后上肢运动障碍的常规康复治疗大多为外周神经刺激3。近年重复经颅磁刺激技术(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)作为一种非侵入性、中枢刺激技术,被广泛应用于治疗脑卒中上肢运动障碍的各个时期4-6。其促进运动恢复的分子机制仍在探索中,最佳刺激方案也尚未达成共识。Guo等7研究表明,单侧高频、低频 rTMS 均可促进运动网络的重组,对脑卒中患者的运动恢复有积极的改善作用

2、;但高频可能更有助于患侧运动网络的连接重组,并实现更大的运动恢复效益。相较于假刺激和单侧刺激,联合应用低频-高频 rTMS刺激双侧大脑半球对改善脑卒中后早期运动障碍的效果更佳8-9,但该方案在脑卒中恢复期的康复治疗效果鲜有报道。由于脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)与脑卒中等神经、精神性疾病的恢复密切相关10,考虑到人类血清中成熟BDNF 的水平较高11,其在外周血中的水平可反映大脑功能12-13,所以测量个体血清 BDNF 水平具有一定的临床意义。因此本研究设计了一项前瞻性、单盲、随机对照临床试验,基于生物标记物BDNF 探讨联

3、合低频-高频治疗脑卒中恢复期患者上肢运动功能障碍的有效性和安全性及其部分作用机制。1资料与方法1.1一般资料本研究使用 G*Power 软件计算样本量。检索相关文献,以 Fugl-Meyer 运动功能评定量表上肢部分(Fugl-Meyer assessment-upper extremity,FMA-UE)作为主要指标,将治疗后各组的平均数和样本数输入软件,规定为双侧检验,=0.05,把握度(1-)=0.8,计算得到总样本量 n=42 例。考虑到20%的脱落率及各组平均分配,每组各纳入 18 例。选取 2022 年 1 月至 10 月宁夏医科大学总医院康复医学科住院部 54 例上肢有运动障碍的

4、收稿日期:2023-02-21基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划项目(2022BEG02047)作者简介:黄媛(1997),女,在读硕士研究生,研究方向:神经康复。通信作者:朱宁,主任医师,教授,硕士研究生导师,研究方向:神经康复。E-mail:双侧半球重复经颅磁刺激对脑卒中恢复期患者上肢运动功能及血清BDNF 水平的影响黄媛1,林瑞珠1,2,马良辰1,2,田富宝1,李泓钰1,2,朱宁1,2(1.宁夏医科大学临床医学院,银川750004;2.宁夏医科大学总医院康复医学科,银川750004)摘要:目的探讨双侧半球重复经颅磁刺激(rTMS)对脑卒中恢复期患者上肢运动、日常生活活动能力及血清脑源性

5、神经营养因子(BDNF)的影响。方法将符合纳入标准的 54 例脑卒中恢复期患者随机分为联合组、高频组、对照组,每组 18 例,高频组脱落 2 例,最终 16 例完成研究。各组均进行常规康复治疗,在此基础上联合组先后给予健侧半球 M1 区 1 Hz-rTMS 和患侧半球 M1 区 10 Hz-rTMS 刺激,高频组给予患侧半球 M1 区 10Hz-rTMS 刺激,对照组给予双侧假刺激,治疗前后采用 Fugl-Meyer 运动功能评定量表上肢部分(FMA-UE)、改良 Barthel 指数(MBI)对患者上肢运动功能和日常生活活动能力进行评估,并采用酶联免疫吸附法测定患者血清 BDNF 水平。结果

6、治疗 2 周后,3 组患者 FMA-UE 评分、MBI 评分及 BDNF 水平均较治疗前增高(P均0.05);与对照组相比,联合组和高频组的 FMA-UE 评分、MBI 评分及 BDNF 水平均增高(P 均0.05),且联合组上述指标优于高频组(P0.05);治疗 2 周后,血清 BDNF 水平与上肢 FMA-UE 评分呈正相关(r=0.342,P=0.013)。结论双侧半球 rTMS 刺激可有效改善脑卒中恢复期患者上肢运动功能,上调血清 BDNF 表达水平,进而提高患者日常生活活动能力。关键词:重复经颅磁刺激;脑卒中恢复期;脑源性神经营养因子;上肢运动功能中图分类号:R493文献标识码:AD

7、OI:10.16050/ki.issn1674-6309.2023.04.008文章编号:1674-6309(2023)04-0376-06论著第 45 卷4 期2023 年 4 月宁夏医科大学学报Journal of Ningxia Medical University3764期脑卒中恢复期患者作为研究对象。采用随机数表法将 54 例患者随机分为 3 组:联合组(n=18)、高频组(n=18)、对照组(n=18)。受试者对其随机分组未知,并对结局指标评估人员设盲。本试验方案经宁夏医科大学总医院科研伦理审查委员会批准(KYLL-2021-1082),并在中国临床试验注册中心注册(ChiCTR2

8、200060201)。所有患者在参与前均对本研究知晓并签署知情同意书。1.1.1纳入标准1)患者脑卒中诊断符合 中国脑血管病防治指南(2007 年版)14中关于脑梗死和脑出血的相关诊断标准,并经颅脑 CT 或 MRI 证实为单侧大脑半球者;2)病程为 30180 d,且生命体征平稳、意识清晰、愿意配合者;3)首次发病者;4)年龄 3075 岁;5)上肢 Brunnstrom 分期为25 期15。1.1.2排除标准1)病情不平稳,进展性脑卒中、恶性进行性高血压或脑梗死后继发脑出血者;2)二次或反复多次脑卒中患者;3)有明显颅内压增高指征者;4)有经颅磁刺激治疗禁忌证者,如患有癫痫、植入起搏器或药

9、物泵、颅骨内或眼睛中有金属物体等;5)合并认知功能障碍的患者;6)合并恶性肿瘤的患者;7)合并严重的肺、心、肝、肾功能障碍患者。1.2治疗方法联合组、高频组、对照组均根据患者疾病特点接受脑卒中二级预防用药及常规康复治疗,由有工作经验且通过培训考核的治疗师进行训练指导。在此治疗基础上使用 CCY-I 经颅磁刺激仪(武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司),直径125 mm 的圆形线圈,分别给予 3 组不同的 rTMS刺激方案。1.2.1常规康复治疗常规康复训练参照 中国脑卒中康复治疗指南(2011 完全版)16规定进行运动训练,主要包括:1)良肢位摆放及主动被动关节活动度训练;2)核心肌力训练、平衡训

10、练及步行训练;3)痉挛的防治;4)手的精细能力训练及日常生活自理能力训练。作业治疗、物理治疗每次各 40 min,2 次/d,5 次/周,持续 2 周。1.2.2经颅磁刺激治疗1)治疗前首先确定刺激靶点及静息运动阈值。使用配套定位帽,在 M1区寻找刺激 10 次至少有 5 次能在手拇短展肌检测到至少 50 V 振幅的运动诱发电位(motorevoked potential,MEP),则该点为刺激靶点,该刺激强度为该侧半球静息运动阈值(resting motorthreshold,RMT)。2)治疗时患者呈仰卧位放松状态,避免活动头部,圆形线圈中点对准 M1 区的刺激靶点,线圈中点平面与颅骨相切

11、,线圈柄与水平面呈 45角,尽量减少线圈与目标皮层的距离。联合组:首先作用于健侧半球 M1 区刺激靶点,1 Hz,90%RMT,600 脉冲,连续刺激,刺激间隔 1 s,共 10 min;然后刺激患侧半球 M1 区靶点,10 Hz,90%RMT,600 脉冲,间歇刺激,刺激间隔 9 s,共 10 min。高频组:作用于患侧半球 M1区刺激靶点,10 Hz,90%RMT,1 200 脉冲,间歇刺激,刺激间隔 9 s,共 20 min。对照组:与联合组刺激参数一致,进行假刺激(线圈与靶点呈 90,无输出但治疗时播放rTMS 声音)。所有治疗严格按 2020 年 TMS 操作指南进行17。治疗过程中

12、密切监测患者生命体征及不良反应,治疗结束患者无不适感后离开。1.3评价指标分别在治疗前、治疗 2 周后对受试者进行临床行为评估和血清检测分析。由 2 名经验丰富、已通过相关培训且对分组情况未知的康复治疗师进行评估。1.3.1FMA-UE 量表该量表包含上肢的反射、协调、稳定性评估及肩、肘、腕、手的运动评估等 9项。每项分为 3 个等级,共 66 分。分值越低则上肢运动功能障碍越严重18。1.3.2改良 Barthel 指数(modified Barthel index,MBI)采用 MBI 评价患者日常生活活动能力19,总分 100 分,50 分为严重功能缺损,50 分MBI75 分为中度功能

13、缺损,75 分MBI0.05)。治疗 2 周后,3 组患者 FMA-UE评分均较治疗前增高(P 均0.05)。3 组治疗后组间比较差异有统计学意义(P0.05),两两比较发现,治疗后联合组、高频组 FMA-UE 评分均高于对照组(P 均0.05),且联合组治疗后的 FMA-UE评分高于高频组(P0.05),见表 2。表 23 组患者治疗前后 FMA-UE 评分比较(xs,分)组别n治疗前治疗后联合组1813.395.6329.618.60*#高频组1613.504.5623.567.48*#对照组1812.836.4216.507.45*F 值0.07012.497P 值0.9320.030与

14、同组治疗前比较*P0.05;与对照组比较#P0.05;与高频组比较P0.05)。治疗 2 周后,3 组 MBI 评分均较治疗前增高(P 均0.05)。3 组治疗后组间比较差异有统计学意义(P0.05)。两两比较发现,治疗后联合组、高频组 MBI 评分均高于对照组(P 均0.05),见表 3。表 33 组患者治疗前后 MBI 评分比较(xs,分)组别n治疗前治疗后联合组1843.6713.3765.7816.35*#高频组1644.6914.8159.1312.12*#对照组1843.1720.1251.2819.13*F 值0.0373.582P 值0.9630.035与同组治疗前比较*P0.

15、05;与对照组比较#P0.05)。治疗 2 周后,联合组、高频组、对照组血清 BDNF 浓度均较治疗前升高(P 均0.05)。3 组治疗后组间比较差异有统计学意义(P0.05)。两两比较发现,治疗后联合组、高频组血清 BDNF 浓度均高于对照组,联合组血清BDNF 浓度高于高频组(P 均1 Hz为高频,1 Hz 为低频21。在 rTMS 的相关研究中,半球间竞争(interhemispheric inhibition,IHI)模型是其促进大脑重塑的重要理论支持,该模型认为健康大脑半球间是相互抑制的动态平衡关系,低频 rTMS 可抑制健侧运动皮层的兴奋性,高频则能促进患侧皮层兴奋,可用于恢复两侧

16、皮质因脑损伤被打破的平衡22。一项 Meta 分析表明,早期脑卒中患者病变半球运动皮质兴奋性低于健侧23。影像学研究24也发现,脑卒中后两侧大脑半球运动皮质间的功能连接减少,这正是偏瘫患者上肢运动出现障碍的关键原因。而 rTMS 基于 IHI 模型,可通过调控大脑皮质兴奋性(1 Hz 可抑制靶区兴奋性,10 Hz 对靶区产生易化作用)诱发一系列生理生化反应,增强神经元可塑性,促进脑损伤修复4-6,达到改善上肢运动功能的目的。Li 等25研究发现,相较于假刺激组,1 Hz 低频与 10 Hz 高频单独刺激一侧大脑半球能增高脑卒中急性期患者 FMA 的运动功能评分,但低频组与高频组疗效差异无统计学

17、意义。最新研究26显示,与单侧刺激和假刺激相比,联合低频-高频刺激双侧大脑半球治疗脑卒中急性期上肢运动障碍效果更好。此前 Askin 等27和 Kim 等28同样发现,单侧低频、高频 rTMS 对改善脑卒中恢复期患者运动功能亦优于常规治疗组。基于上述研究,本研究为了观察联合低频-高频 rTMS 对脑卒中恢复期上肢运动障碍患者是否同样有效,给予不同频率 rTMS 刺激方案后发现,低频-高频联合刺激双侧半球比单侧高频刺激患侧半球效果更好。该结果与此前脑卒中急性期的研究结果相一致,但仍需要更多验证。本研究采用 FMA-UE 和 MBI 量表评估治疗后脑卒中恢复期患者上肢运动功能的改善情况及患者在家庭

18、、工作、社会中残存及再恢复的能力。结果表明,联合组和高频组的 FMA-UE 及MBI 评分均较对照组增加,且治疗后联合组的FMA 评分亦高于高频组。表明联合低频-高频rTMS 刺激双侧半球比单侧高频刺激患侧半球对改善脑卒中恢复期患者上肢运动的疗效更好。本研究中联合组与高频组的 MBI 评分差异无统计学意义,可能与评估时部分有自理能力的患者存在家属代劳现象有关。Sung 等29将 54 例脑卒中恢复期患者随机分为联合 1 Hz-间歇性 爆发 rTMS 双侧刺激、健侧 1 Hz、患侧间歇性 爆发刺激、假刺激 4 组,接受 20 次/d,5 d/周,持续 4 周治疗,发现与单侧刺激相比,联合组的 W

19、olf 运动功能测试、FMA 评分改善更显著。本研究结果与上述研究中联合抑制性-兴奋性 rTMS 结果相一致,可能与联合刺激较单侧刺激进一步加强了半球间竞争的协调有关。因此,还需要更多研究验证其在多中心、大样本量中的影响。BDNF 在脑卒中的病理生理发生、发展过程中发挥着重要作用30-32。BDNF 通过与酪氨酸激酶 B受体(TrkB)结合,可诱导神经元存活,增加神经可塑性11。有研究33表明,rTMS 可以影响突触连接强度和信息传递效率,通过高频产生长时呈增强(long-term potentiation,LTP)和低频产生长时呈抑制(1ong-term depression,LTD)作用来

20、调控皮质脊髓的兴奋性、促进神经的可塑性。本研究结果显示,联合组较高频组和对照组血清 BDNF水平升高,说明健侧低频联合患侧高频 rTMS 治疗方案可以促进脑卒中恢复期患者 BDNF 水平的提高,其促进作用优于单纯患侧高频 rTMS 治疗。一项非随机临床对照实验发现,低频 rTMS 可以通过增加 BDNF 水平改善受影响肢体的运动功能34。另一项研究35表明,在脑卒中恢复期,相较于对照组,高频 rTMS 联合认知训练可通过升高血清 BDNF 水平来有效改善卒中后患者的认知障碍。本研究结果中高频组的 BDNF 水平变化与上述研究相一致,且 rTMS 双侧半球刺激较患侧高频刺激更能上调血清 BDNF

21、 水平。另外,本研究还发现,血清 BDNF 水平变化与运动恢复(以 FMA 计算)存在正相关,提示运动功能的恢复与 rTMS 升高血清中 BDNF 水平有关。原因可能是双侧刺激加强了半球间竞争的协调,rTMS通过调控大脑半球兴奋性,促进神经元细胞中的BDNF 上调,增加突触的可塑性30,36,加快大脑皮质重组37,从而使脑卒中恢复期患者上肢运动功能得以改善。综上所述,本研究可初步证实联合健侧低频和患侧高频 rTMS 刺激双侧大脑半球比患侧高频组别n治疗前治疗后联合组189.172.2813.663.15*#高频组1610.022.8712.802.99*#对照组189.632.3110.662

22、.81*F 值0.5034.827P 值0.6080.012表 43 组患者治疗前后血清 BDNF 水平比较(xs,ng mL-1)与同组治疗前比较*P0.05;与对照组比较#P0.05;与高频组比较P0.05。黄媛,等.双侧半球重复经颅磁刺激对脑卒中恢复期患者上肢运动功能及血清BDNF水平的影响379宁夏医科大学学报45卷rTMS 在促进上肢运动恢复上显示出更好的临床效果,可能与其较好的上调血清 BDNF 水平有关。从安全性出发,本研究过程中除了个别患者在首次干预时有轻微可忍受的头痛外,未出现癫痫等其他严重不良事件,说明本研究引入的刺激参数是安全耐受的。但本研究为单中心、小样本试验,今后可开

23、展多中心研究,以不断完善优化联合刺激方案参数,使 rTMS 更好地应用到脑卒中患者的康复治疗中。参考文献:1 Feigin VL,Brainin M,Norrving B,et al.World StrokeOrganization(WSO):Global Stroke Fact Sheet 2022J.International Journal of Stroke:Official Journal ofthe International Stroke Society,2022,17(1):18-29.2 Cantero-Tellez R,Naughton N,Algar L,et al.Ou

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26、ialmagnetic stimulation induces quantified functional andstructural changes in subcortical stroke:a combinedarterial spin labeling perfusion and diffusion tensorimaging study J.Frontiers in Human Neuroscience,2022,16(4):829688.7 Guo Z,Jin Y,Bai X,et al.Distinction of high-and low-frequency repetitiv

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47、ing from StrokeHUANG Yuan1,LIN Ruizhu1,2,MA Liangchen1,2,TIAN Fubao1,LI Hongyu1,2,ZHU Ning1,2(1.School of Clinical Medicine,Ningxia Medical University,Yinchuan750004,China;2.Department ofRrehabilitation Medicine,the General Hospital of Ningxia Medical University,Yinchuan750004,China)Abstract:Objecti

48、veTo investigate the effects of bilateral hemispheric rTMS on upper limb movement,activi-ties of daily living,and serum brain-derived neurotrophic factor(BDNF)in recovering stroke patients.MethodsFifty-four patients recovering from stroke were randomly divided into the combined group,(下转第 405 页)黄媛,等

49、.双侧半球重复经颅磁刺激对脑卒中恢复期患者上肢运动功能及血清BDNF水平的影响3814期high frequency group,and control group,with 18 cases in each group,while the high frequency group shed 2cases due to personal reasons,and finally,16 cases completed the study.All groups underwent conventional re-habilitation treatment,based on which the co

50、mbined group was given 1 Hz-rTMS M1 area of the unaf-fected hemisphere and 10 Hz-rTMS stimulation of the M1 area of the affected hemisphere,the high frequencygroup was given 10 Hz-rTMS stimulation of M1 area of the affected hemisphere,and the control group was givenbilateral sham stimulation.The pat

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