吞咽肌不同强度电刺激对急性缺血性卒中吞咽障碍患者脑血流灌注参数的影响

张 京，吴海艳，肖 娟

作者单位：100038北京市，首都医科大学附属北京世纪坛医院神经内科(张京，吴海艳)；首都医科大学宣武医院康复医学科(肖娟)



吞咽肌不同强度电刺激对急性缺血性卒中吞咽障碍患者脑血流灌注参数的影响

张 京，吴海艳，肖 娟

作者单位：100038北京市，首都医科大学附属北京世纪坛医院神经内科(张京，吴海艳)；首都医科大学宣武医院康复医学科(肖娟)

【摘要】目的通过观察吞咽肌低频电刺激对脑血流的影响，探讨吞咽肌低频电刺激治疗急性缺血性卒中吞咽障碍的机制。方法选取2012年1月—2013年5月于首都医科大学附属北京世纪坛医院治疗的由真性球麻痹所致吞咽障碍的急性缺血性卒中患者35例为研究对象。分别以0、3、5、7、9 mA的刺激强度刺激吞咽肌，2 h后记录患侧颅内外血管〔大脑前动脉(ACA)、大脑中动脉(MCA)、大脑后动脉(PCA)、眼动脉(OA)、颈内动脉虹吸部(CS)、椎动脉(VA)、基底动脉(BA)、小脑后下动脉(PICA)、颈总动脉(CCA)、颈内动脉(ICA)、颈外动脉(ECA)〕血流动力学参数，包括收缩期峰值血流速(Vs)、舒张期低值血流速(Vd)及平均血流速(Vm)。结果吞咽肌不同刺激强度下，MCA、VA及PICA Vs比较，差异有统计学意义(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，VA及PICA Vd比较，差异有统计学意义(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，MCA、VA、BA及PICA Vm比较，差异有统计学意义(P<0.05)。MCA、VA、PICA Vs与刺激强度呈正相关(rs=0.324、0.363、0.415，P<0.05)。颅内外血管Vd与刺激强度均无直线相关性(P>0.05)。MCA、VA、BA、PICA Vm与刺激强度呈正相关(rs=0.316、0.358、0.259、0.407，P<0.05)。结论吞咽肌低频电刺激可能增强延髓及部分高级中枢的脑血流，从而达到神经中枢对吞咽动作的控制和吞咽功能改善的治疗作用。

吞咽障碍是急性缺血性卒中患者常见的神经功能症状，其中延髓梗死所致的吞咽神经核团病变即真性球麻痹为吞咽障碍的重要病因[1]。目前，除传统的吞咽摄食训练外，吞咽肌低频电刺激治疗因其操作便捷、疗效显著正逐渐成为近年来临床开展的新技术。虽然吞咽肌低频电刺激治疗效果已得到临床认可，但其作用机制尚不十分明确。本研究在吞咽肌不同强度低频电刺激的条件下，通过超声多普勒检测脑血流参数的变化，探讨脑血流变化在低频电刺激治疗中的作用。

1对象与方法

1.1病例纳入与排除标准纳入标准：(1)符合第四届全国脑血管病学术会议修订的急性缺血性脑卒中诊断标准[2]；(2)经MRI(DWI序列及Flair序列)证实为延髓单侧梗死灶；(3)发病后出现误吸症状；(4)出现以下1项及以上临床体征：①腭垂偏移，②一侧软腭下移，③张口时软腭上提力弱，④吞咽时喉头上举超过1 s,⑤下颌反射减弱或消失，⑥咽反射减弱或消失，⑦软腭反射减弱或消失，⑧咽部感觉迟钝或消失；(5)洼田饮水试验[3]：安静状态下坐位或立位饮清水30 ml所需时间超过5 s或出现呛咳。排除标准：(1)既往有精神障碍病史；(2)智力低下；(3)严重认知障碍；(4)恶性肿瘤；(5)耳聋及严重言语理解障碍。

1.2研究对象选取2012年1月—2013年5月于首都医科大学附属北京世纪坛医院治疗的由真性球麻痹所致吞咽障碍的急性缺血性卒中患者35例为研究对象，其中男23例，女12例；平均年龄(66.8±7.8)岁；美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)[4]评分(7.6±1.3)分，简式Fugl-Meyer运动功能量表(FMA)[5]评分(57.2±14.5)分，改良巴氏指数评分[6](58.7±11.4)分。

1.3方法

1.3.1吞咽肌低频电刺激应用VocaStim-Master型电刺激治疗仪(德国PHYSIOMED公司)对吞咽肌进行低频脉冲电刺激。电刺激前准备：患者空腹取坐位，躯干垂直于地面90°，清除口腔分泌物和残存唾液，0.9%氯化钠溶液湿润电极紧贴于皮肤。阴极置于枕部正中线枕骨粗隆下3 cm，阳极置于颈部前正中线甲状软骨下1.5 cm。刺激波形：方波。刺激频率：0.2 Hz。单次脉冲刺激时长：200 ms，每次脉冲刺激均有声音信号“滴”声反馈，提示患者尝试主动上抬环状软骨完成吞咽动作。总刺激时间：40 min，刺激强度：0、3、5、7、9 mA，不同刺激强度间隔24 h。

1.3.2评价方法应用FV-5018型彩色超声经颅多普勒血管检查仪(日本SONY公司)测量颅内外血管血流动力学参数。探头频率：2 MHz(颅内动脉)或4 MHz(颅外动脉)。探头位置选取经影像学证实病变侧的颅内外血管：(1)颞窗(眼眶外缘与耳屏之间)：大脑前动脉(ACA)、大脑中动脉(MCA)、大脑后动脉(PCA)；(2)眼窗(闭合眼睑上方)：眼动脉(OA)、颈内动脉虹吸部(CS)；(3)枕窗(枕骨粗隆下)：椎动脉(VA)、基底动脉(BA)、小脑后下动脉(PICA)；(4)颈总动脉搏动处：颈总动脉(CCA)；(5)下颌角处：颈内动脉(ICA)、颈外动脉(ECA)。探测参数：(1)收缩期峰值血流速(Vs)，即频窗内收缩期频谱包络线最高点的血流数值；(2)舒张期低值血流速(Vd)：即频窗内舒张期频谱包络线最低点的血流数值；(3)平均血流速(Vm)：即一个完整心动周期频窗内频谱包络线面积积分的平均值。探测时间：在低频电刺激治疗前利用心电监护仪记录呼吸、脉搏和血氧含量的变化区间，治疗2 h生命体征恢复到治疗前水平后进行测量。

2结果

2.1不同刺激强度下颅内外血管Vs比较吞咽肌不同刺激强度下，ACA、PCA、OA、CS、BA、CCA、ICA及ECA Vs比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，MCA Vs比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为3、5、7、9 mA时，Vs大于刺激强度为0 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vs大于刺激强度为3 mA；刺激强度为9 mA时，Vs大于刺激强度为5 mA(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，VA Vs比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为5、7、9 mA时，Vs大于刺激强度为0、3 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vs大于刺激强度为5 mA；刺激强度为9 mA时，Vs大于刺激强度为7 mA(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，PICA Vs比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为3、5、7、9 mA时，Vs大于刺激强度为0 mA；刺激强度为5、7、9 mA时，Vs大于刺激强度为3 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vs大于刺激强度为5 mA(P<0.05，见表1)。

2.2吞咽肌不同刺激强度下颅内外血管Vd比较吞咽肌不同刺激强度下，ACA、MCA、PCA、OA、CS、BA、CCA、ICA及ECA Vd比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，VA及PICA Vd比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为3、5、7、9 mA时，Vd大于刺激强度为0 mA；刺激强度为5、7、9 mA时，Vd大于刺激强度为3 mA；刺激强度为9 mA时，Vd大于刺激强度为5、7 mA(P<0.05，见表2)。

2.3吞咽肌不同刺激强度下颅内外血管Vm比较吞咽肌不同刺激强度下，ACA、PCA、OA、CS、CCA、ICA及ECA Vm比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，MCA Vm比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为3、5、7、9 mA时，Vm大于刺激强度为0 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vm大于刺激强度为3 mA；刺激强度为9 mA时，Vm大于刺激强度为5 mA(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，VA Vm比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为5、7、9 mA时，Vm大于刺激强度为0 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vm大于刺激强度为3 mA；刺激强度为9 mA时，Vm大于刺激强度为5 mA(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，BA Vm比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为5、7、9 mA时，Vm大于刺激强度为0、3 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vm大于刺激强度为5 mA(P<0.05)。吞咽肌不同刺激强度下，PICA Vm比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中，刺激强度为5、7、9 mA时，Vm大于刺激强度为0、3 mA；刺激强度为7、9 mA时，Vm大于刺激强度为5 mA；刺激强度为9 mA时，Vm大于刺激强度为7 mA(P<0.05，见表3)。

2.4脑血流参数与低频脉冲刺激强度的相关性MCA、VA、PICA Vs与刺激强度呈正相关(rs=0.324、0.363、0.415，P<0.05)。颅内外血管Vd与刺激强度均无直线相关性(P>0.05)。MCA、VA、BA、PICA Vm与刺激强度呈正相关(rs=0.316、0.358、0.259、0.407，P<0.05,见表4)。

表4不同强度吞咽肌脉冲刺激与脑血流参数的相关性

Table 4Correlation between parameters of cerebral blood flow and different intensities of electric stimulation to swallowing muscle

颅内外血管Vsrs值 P值Vdrs值 P值Vmrs值 P值ACA0.1320.0810.1100.1460.1280.091MCA0.324<0.0010.1330.0780.316<0.001PCA-0.0220.770-0.0510.502-0.0340.658OA0.0130.8660.0100.8970.0120.875CS0.1150.1310.1060.1630.1410.063VA0.363<0.0010.1340.0770.358<0.001BA0.1360.0740.1320.0810.2590.001PICA0.415<0.0010.1430.0590.407<0.001CCA0.1050.1670.1130.1380.1210.110ICA0.1170.1220.1020.1810.1300.086ECA0.0260.7320.0450.5550.0380.619

表1　吞咽肌不同刺激强度下颅内外血管Vs比较

注：Vs=收缩期峰值血流速，ACA=大脑前动脉，MCA=大脑中动脉，PCA=大脑后动脉，OA=眼动脉，CS=颈内动脉虹吸部，VA=椎动脉，BA=基底动脉，PICA=小脑后下动脉，CCA=颈总动脉，ICA=颈内动脉，ECA=颈外动脉；与0 mA比较，aP<0.05；与3 mA比较，bP<0.05；与5 mA比较，cP<0.05；与7 mA比较，dP<0.05

表2　吞咽肌不同刺激强度下颅内外血管Vd比较

注：Vd=舒张期低值血流速；与0 mA比较，aP<0.05；与3 mA比较，bP<0.05；与5 mA比较，cP<0.05；与7 mA比较，dP<0.05

表3　吞咽肌不同刺激强度下颅内外血管Vm比较

注：Vm=平均血流速；与0 mA比较，aP<0.05；与3 mA比较，bP<0.05；与5 mA比较，cP<0.05；与7 mA比较，dP<0.05

3讨论

延髓梗死导致的真性球麻痹吞咽障碍治疗中，低频脉冲电刺激已被证实具有较好的可信度和满意率[7]。低频脉冲电刺激的主要应用形式有经皮神经电刺激(TENS)、神经肌肉电刺激(NMES)和功能性电刺激(FES)3种,主要通过提高感觉输入反馈环路的神经敏感性、增强吞咽肌收缩能力和被动代偿收缩作用发挥治疗作用[8]。上述各途径的作用机制均与易化吞咽皮质高级中枢、延髓初级中枢和吞咽效应器的神经通路有关，但关于其具体治疗机制及与脑血管密切联系的神经核团通路功能变化的研究尚处于理论分析和假说论证阶段，未提出客观准确的临床指标加以检测观察。本研究通过经颅超声多普勒对不同低频脉冲电刺激下的颅内外血管进行动态监测，分析刺激强度与脑血流参数变化的相关性，分析脑血管供血改变的原因，从而探究低频电刺激治疗延髓梗死吞咽障碍的可能机制，为吞咽障碍低频电刺激合理治疗方案的选择提供理论依据。

本研究发现，随着刺激强度的增加，椎基底系统(VA、PICA)Vs、Vd和Vm显著增高，且VA、PICA Vs及Vm与刺激强度呈正相关，提示低频电刺激对延髓部血流具有一定的影响。吞咽反射目前已明确的机制为孤束核背侧吞咽组(DSG)的感觉传入和疑核腹侧吞咽组(VSG)的运动传出两大通路共同作用和协同配合完成[9]。Ishibashi等[10]利用纤维喉镜对会厌软骨和杓状肌表面感觉肌电与球麻痹导致的孤束核损伤程度(MRI面积)进行关联性研究，发现孤束核损伤程度与会厌杓状肌表面感觉信号减低幅度有较强的关联性，提出孤束核感觉信号的输入延迟是造成咽喉感觉麻痹的主要原因，其分子生物学机制是细胞膜外信号调节蛋白激酶的磷酸化衰减所致[11]。Suzuki等[12]利用细胞膜外电位测量技术对球麻痹疑核的运动传出通路进行探究，发现疑核运动信号的激发延迟是吞咽肌运动减弱的主要原因，其电生理机制是γ-氨基丁酸(GABA)受体产生氯离子依赖的突触后抑制(IPSPs)导致运动电位时相的延长。通过对咽后壁黏膜感受器的低频场刺激不仅使孤束核感觉整合作用加强，提高了神经输入通路的兴奋性，而且使疑核激发电位的阈值降低，也提高了神经输出通路的兴奋性，从而部分拮抗了输入延迟和激发延迟，改善了吞咽功能[13-14]。本研究结果显示后循环血流速度升高，提示低频刺激可能通过改变吞咽初级中枢所在的延髓部血流而发挥治疗作用。

本研究发现，随着刺激强度的增加，颈内动脉系统(MCA)Vs和Vm显著增高，且MCA Vs及Vm与刺激强度呈正相关，提示低频电刺激对延髓外脑血流也具有一定的影响。Shaw等[15]和Bolser等[16]利用计算机模拟信号传输模型研究吞咽过程的启动，发现由口腔期食物刺激咽后壁压力感受器开始的吞咽动作，其触发不仅受延髓吞咽初级中枢的控制，也接受丘脑和大脑皮质高级中枢的调控，存在输入信号的程序性控制，即中枢模式发生器。通过中枢模式发生器感知孤束核的传入信号并上传至丘脑腹后内侧核(VPMN)，继而通过丘脑中央辐射激活相应的皮质脑区，在此过程中二者对信息进行整合与加工完成调控，最后下传至疑核产生传出信号兴奋吞咽效应器[17]。功能磁共振(fMRI)研究已证实激活脑区为大脑中央前回侧面的初级运动皮质M1区(BA:4区)、前运动皮质区(BA:6区)和中央后回侧面的初级感觉皮质S1区(BA:3、1、2区)[18-19]。加载于咽后壁黏膜感受器的低频电流不仅兴奋了延髓初级吞咽中枢的传入传出环路，而且通过中枢模式发生器上行激活丘脑和大脑皮质对应S1、M1区的高级中枢，启动上行激活环路对传入信号的精细化调控，从而激发吞咽动作的产生。本研究结果显示前循环部分血管的血流速度升高，提示低频刺激还可能通过改变延髓外血流而参与治疗作用。

本研究未发现CCA和颈内动脉系统(ICA、ACA)与刺激强度存在直线相关性。Suntrup等[20]利用经颅直流电刺激(tDCS)和脑磁图检查，发现吞咽障碍患者在接受经颅电刺激后不仅吞咽皮质中枢S1、M1区出现激活，而且前额叶、顶枕叶、扣带回、岛叶和颞叶都有广泛的激活。袁英等[21]同样应用tDCS和脑电图非线性分析(NDA)技术对大脑皮质的高级吞咽中枢进行研究，也发现双侧中央区(C3、C4)、双侧顶区(P3、P4)、双侧后颞区(F5、F6)脑电活动的广泛增强。通过对这些活动增强的皮质脑区进行功能学混杂因素的数学模型分析，发现大脑皮质与白质投射纤维和联系纤维的功能水平存在严格的数学对应关系，即由皮质神经元和投射纤维共同构成神经网络对效应器功能进行驱动[22]。上述研究均证明，对于延髓梗死患者，除了孤束核对感觉输入的整合作用和大脑皮质特定中枢对吞咽动作的控制外，广泛的大脑半球和白质投射纤维的神经网络活动性增强所导致的高级皮质中枢的兴奋同样在吞咽功能的恢复中发挥重要的作用。

综上所述，对于真性球麻痹导致的吞咽障碍患者，通过不断增强的低频电刺激治疗，不仅可以增强延髓部的脑血流灌注，而且也可以增加部分高级中枢的脑血流灌注，而延髓吞咽初级中枢和皮质高级中枢的血流改变可能导致中枢神经网络兴奋性增强，从而改善对吞咽动作的控制。

作者贡献：张京负责课题的科研设计、纳入标准的制定、病例的选择和收集、数据资料的统计分析，并查阅文献，撰写论文，成文并对文章负责；吴海艳负责低频脉冲电刺激治疗；肖娟参与经颅多普勒脑血流参数的检查，进行检查结果的数据记录和整理，参与数据的审校质控工作。

本文无利益冲突。

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(本文编辑：吴立波)

·论著·

【关键词】吞咽障碍；卒中；电刺激疗法；脑血管循环

张京，吴海艳，肖娟.吞咽肌不同强度电刺激对急性缺血性卒中吞咽障碍患者脑血流灌注参数的影响[J].中国全科医学，2016，19(2)：164-169.[www.chinagp.net]

Zhang J,Wu HY,Xiao J.Influence of different intensities of electric stimulation to swallowing muscle on the parameters of cerebral blood flow of acute ischemic stroke patients with dysphagia[J].Chinese General Practice，2016，19(2)：164-169.

Influence of Different Intensities of Electric Stimulation to Swallowing Muscle on the Parameters of Cerebral Blood Flow of Acute Ischemic Stroke Patients With DysphagiaZHANGJing,WUHai-yan,XIAOJuan.DepartmentofNeurology,BeijingShijitanHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100038,China

【Abstract】ObjectiveTo study the mechanism of low-frequency electric stimulation to swallowing muscle treating dysphagia in acute ischemic stroke patients through observing the influence of low-frequency electric stimulation to swallowing muscle on cerebral flow.MethodsWe enrolled 35 acute ischemic stroke patients with dysphagia induced by true bulbar paralysis who received treatment in Beijing Shijitan Hospital，Capital Medical University from January 2012 to May 2013.The swallowing muscles of the patients were stimulated with intensities of 0,3,5,7 and 9 mA,and 2 hours later,hemodynamic parameters,including Vs,Vd and Vm of ACA,MCA,PCA,OA,CS,VA,BA,PICA,CCA,ICA and ECA were recorded.ResultsVs of MCA,VA and PICA varied significantly with different intensities of electric stimulation to swallowing muscle (P<0.05).Vd of VA and PICA varied significantly with different intensities of electric stimulation to swallow muscle (P<0.05).Vm of MCA,VA,BA and PICA varied significantly with different intensities of electric stimulation(P<0.05).Vs of MCA,VA and PICA were positively correlated with stimulation intensity (rs=0.324,0.363,0.415;P<0.05).Vd of intracranial and extracranial vessels had no correlation with stimulation intensity (P>0.05).Vm of MCA,VA,BA and PICA had positive correlation with stimulation intensity (rs=0.316,0.358,0.259 ， 0.407，P<0.05).ConclusionLow-frequency electric stimulation to swallowing muscle may accelerate the cerebral flow of medulla oblongata and some advanced nerve centers,thus improving swallowing muscle control and swallowing function.

【Key words】Deglutition disorders；Stroke；Electric stimulation therapy；Cerebrovascular circulation

收稿日期：(2015-06-16；修回日期：2015-09-10)

【中图分类号】R 571

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.02.009

通信作者：张京，100038北京市，首都医科大学附属北京世纪坛医院神经内科；E-mail：zhangjing2233@hotmail.com