电生理技术应用于卒中康复评估的临床价值

2016-04-03 07:30:42王勤鹰
神经病学与神经康复学杂志 2016年3期
关键词:肌电图患侧偏瘫

王勤鹰,詹 青

1. 上海中医药大学附属第七人民医院神经内科,上海 200137 2. 上海中医药大学附属第七人民医院神经康复科,上海 200137

综述

电生理技术应用于卒中康复评估的临床价值

王勤鹰1,2,詹 青1,2

1. 上海中医药大学附属第七人民医院神经内科,上海 200137 2. 上海中医药大学附属第七人民医院神经康复科,上海 200137

电生理技术具有客观、可量化、无创、易重复的优点,在卒中患者康复评定中具有不可替代的作用。表面肌电图在运动分析和肌肉功能评估中具有很好的应用价值;通过脑电图可以了解脑功能状况;诱发电位能够反映患者的运动、感觉和认知状态;经颅多普勒可用于检测卒中患者康复前后脑血流的变化。本文对电生理技术应用于卒中患者功能障碍评定、康复效果评估以及康复治疗方案制定中的临床价值及最新进展进行综述。

卒中;电生理学;康复

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中国每年新发卒中患者约200万人,其中70%~80%的卒中患者因为遗留残疾而无法独立生活[1]。循证医学证实,卒中康复是降低致残率的最有效方法,也是卒中组织化管理模式中不可或缺的关键环节[2]。在康复医学中,对康复效果进行评估贯穿于治疗的全过程。电生理技术因具有可定量、无创、便捷、重复性好的优点而被应用于卒中后认知状态和神经肌肉状态的评估以及康复效果的预测和评估,是对卒中患者的功能状态和康复效果进行评估的有效方法。本文对包括表面肌电图、脑电图、诱发电位和经颅多普勒在内的电生理技术应用于卒中后神经肌肉功能状态评定以及康复效果评估的临床价值进行综述。

1 表面肌电图

表面肌电图又称为动态肌电图,是神经肌肉系统在完成各种随意和非随意活动时产生的生物电变化经表面电极引导、放大、记录和显示所获得的一维电压时间序列信号,该信号源自大脑皮层运动区控制下的脊髓α运动神经元的生物电活动,形成于众多外周运动单位电位在时间和空间上的总和,信号的振幅和频率等的特异性变化取决于关节肌肉的活动水平和肌肉功能状态等生理性因素以及探测电极的位置、大小和方向等测量性因素的共同作用[3]。表面肌电图在进行临床评估时常用的指标包括时域指标、频域指标、激活时间和激活顺序指标以及协调性指标等。表面肌电图测量神经肌肉功能的信度和效度已得到肯定[4-5]。目前,表面肌电图已被应用于卒中患者的姿势步态、吞咽功能和手功能等神经肌肉工作状态的分析和评估。

1.1 表面肌电图在卒中患者偏瘫姿势和步态分析及评估中的应用

偏瘫和步态异常是卒中患者常见的后遗症,使患者的运动功能受到严重损害,也是影响患者日常生活能力和生活质量的主要因素。卒中患者在恢复步行能力时,其步态会表现为多种不同的形式。与目测或量表评估法相比,表面肌电图提供了一种准确的定量分析和评估的方法。

表面肌电图在对卒中患者的步态进行分析时主要采用的是时域分析[6-7]。李卓等[6]分析了卒中患者和正常人在坐位和站立位时,其胫骨前肌和腓肠肌的表面肌电图信号特征,结果发现卒中患者坐位时的患侧与健侧以及健侧与正常人对应健侧胫骨前肌的平均功率频率(mean power frequency,MPF)和中位频率(median frequency,MF)的差异均有统计学意义(P值均<0.05);卒中患者健侧与正常人对应健侧腓肠肌的均方根(root mean square,RMS)差异有统计学意义(P<0.05);卒中患者站立位时的患侧与健侧以及健侧与正常人对应健侧胫骨前肌的RMS和积分肌电值的差异均有统计学意义(P值均<0.05);卒中患者健侧与患侧以及患侧与正常人对应患侧腓肠肌的RMS和积分肌电值的差异亦均有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。吴运景等[7]发现,Brunnstrom Ⅳ级的卒中患者接受2周以上的康复训练后,其患侧胫骨前肌和腓肠肌的平均肌电值下降,尤以胫骨前肌最为明显。赵军等[8]发现,偏瘫患者的踝展肌群、腓肠肌内侧头和腓肠肌外侧头的支撑期肌电波幅的RMS较正常人明显减小,而健侧腓肠肌外侧头的摆动期肌电波幅的RMS较正常人明显增大;多元相关分析结果显示,步行速度与胫前肌和腓伸肌群支撑期肌电波幅的RMS相关,与股直肌和股四头肌内侧头的支撑期MF亦相关,并发现偏瘫膝关节的角度动态曲线不平滑,缺少主动屈膝和伸膝的动作,膝关节不稳且反张。然而,KLOTER等[9]发现,刺激胫前神经时,不同于正常人仅引起同侧上下肢的肌肉收缩,卒中患者双侧上下肢均出现肌肉收缩,且刺激患肢时引起肌肉收缩的波幅更大。应用表面肌电图进行卒中患者步态姿势分析的结果[7-9]提示:(1)卒中患者患侧腓肠肌较胫骨前肌的力弱更为明显,在站立位以及于站立位进行姿势调整时,胫骨前肌的用力程度大于腓肠肌(与正常人不同);(2)小腿肌肉力弱是引起偏瘫患者步行障碍的重要原因,而踝关节功能差和小腿肌肉力弱是引起偏瘫患者足下垂内翻和划圈步态的最重要原因,也是影响患者步态对称性、步行时动力性和步行速度的重要因素;(3)卒中患者的健侧肢体补偿了一部分患侧肢体的运动功能。通过对偏瘫患者的表面肌电图进行分析,明确了肌肉的肌电活动,为临床卒中后神经肌肉状态及康复效果的评定提供了一种新的方法,有助于优化康复治疗。

1.2 表面肌电图在卒中后关节痉挛评估中的应用

目前大多采用改良Ashworth分级法对卒中后关节痉挛进行评估,但量表评估法作为一种半定量的评估手段,存在一定的主观性;而表面肌电图不仅能够很好地量化痉挛程度,还能够实时地对卒中后膝关节控制障碍的痉挛性偏瘫患者的主动肌与拮抗肌的协调性进行定量评估。梁明等[10]对卒中恢复期偏瘫患者肘屈伸最大等长收缩(maximum isometric voluntary contraction,MIVC)时肱二头肌和肱三头肌的表面肌电信号及力矩变化与上肢运动功能的相关性进行了研究,结果发现患肘屈伸MIVC时肱二头肌和肱三头肌的积分肌电值小于健侧和健康对照者(P值均<0.05),患肘伸展MIVC时的协同收缩率(cocontraction ratio,CR)大于健侧以及健康对照者(P值均<0.05),患者Fugl-Meyer运动功能评分法上肢部分(Fugl-Meyer assessment of the upper extremity,FMA-UE)评分与屈肘时肱二头肌的积分肌电值呈正相关(r=0.579,P= 0.024),与伸肘时肱三头肌的积分肌电值呈正相关(r=0.618,P=0.014)。孙栋等[11]通过对偏瘫患者下肢股直肌和股二头肌的积分肌电值进行分析,发现卒中偏瘫患者的膝关节痉挛以伸肌群为主。樊留博等[12]对卒中后痉挛性偏瘫患者屈伸膝关节时双侧大腿各肌群的表面肌电信号特征进行分析,发现在膝关节伸展状态下,健侧与患侧股外侧肌、股内侧肌、股直肌和股二头肌的RMS值均显著小于正常对照者(P值均<0.01),而健侧与患侧的CR均显著大于正常对照者(P值均<0.05),但患侧的RMS值和CR均小于健侧(P值均<0.05);在膝关节屈曲状态下,患侧股外侧肌、股内侧肌、股直肌和股二头肌的RMS值均小于正常对照者和健侧(P值均<0.01),而患侧股外侧肌、股内侧肌、股直肌和股二头肌的CR均略大于正常对照者(P值>0.05),健侧股内侧肌和股二头肌的RMS值和CR均略小于正常对照者(P值>0.05)。上述研究[10-12]的结果提示:(1)卒中恢复期患者双上肢屈肘伸肌力降低,且患侧屈肌痉挛依然存在,因此在进行康复训练时,除加强双上肢尤其是患侧上肢肌力训练外,还应注重抑制屈肌痉挛,以提高肘关节的稳定性,改善运动功能;(2)卒中后痉挛性偏瘫患者的膝关节痉挛以伸肌群为主,同时下肢健侧与患侧的屈伸肌均存在主动肌与拮抗肌协调性的异常,因此在进行下肢康复训练时应注重股主动肌的控制训练,提高主动肌与拮抗肌的协调性,同时应重视患者健侧的有效控制训练。总之,表面肌电图为卒中后痉挛患者康复方案的制定及预后评估提供了依据,同时也可应用于康复效果的评估。

1.3 表面肌电图在卒中后吞咽障碍评估中的应用

吞咽障碍是卒中患者的常见症状,卒中后吞咽障碍发生率为30%~40%[13]。吞咽功能减退可引发误吸、支气管痉挛、气管阻塞、窒息、脱水和营养不良,对患者的生理和心理健康造成严重影响。其中,卒中后误吸是导致肺炎的高危因素。对于发生吞咽障碍的卒中患者,应及时对其吞咽功能进行准确评价,并采取适当的、有针对性的康复治疗措施,同时提供营养支持。

目前主要采用饮水试验来评估患者的吞咽功能障碍,但饮水试验仅能反映整体的吞咽功能,而无法反映肌肉收缩时的功能状态。2007年,VAIMAN[14]发现表面肌电图可应用于吞咽障碍的筛查和早期诊断,能够简便而可靠地评定吞咽障碍,并进行病因鉴别。韩婕等[15]检测了33例初次发生卒中后吞咽障碍患者的咬肌、口轮匝肌、颏下肌群和舌骨下肌群这4组吞咽相关肌群的功能状态,在为期8周的吞咽障碍康复治疗过程中,表面肌电图显示肌肉收缩时程逐渐缩短,募集最大振幅逐渐增大,由此证实吞咽障碍康复治疗有效。表面肌电图为吞咽障碍患者的康复效果评估提供了一种无创、简便的神经肌肉功能检查手段,能够明确各肌肉功能恢复的预期目标,且在康复治疗过程中可以根据定期的检查结果对治疗顺序及侧重点进行调整,因此已被推荐为吞咽障碍的评估手段之一[16]。然而,表面肌电图也存在不少局限,诸如表面电极较大以及对较小的肌肉无法进行准确的分析,采样仅局限于表层肌群而无法知晓参与吞咽过程的深层肌肉的功能状态等。因此,表面肌电图在卒中后吞咽障碍康复效果评估中的作用还有待进一步的研究和改进。

1.4 表面肌电图在卒中后手功能评估中的应用

卒中后偏瘫的恢复往往呈现下肢较上肢快、近端较远端易的特点。由于手功能以精细动作为主,其涉及的大脑皮质支配区较下肢及上肢近端涉及的区域更为广泛,因此相关神经回路十分复杂,一旦发生损伤则恢复相对较为困难。如何对卒中后手功能障碍进行客观的量化评定以及如何提高康复效果一直是临床研究的热点。目前,表面肌电图已被应用于卒中后手痉挛模式、痉挛肌肉共激活状态及康复效果的评定。MILLER等[17]和SCHIEBER等[18]发现,卒中患者的手部存在协同屈曲畸形,即卒中偏瘫患者的患手无法完成单个手指的分离运动,同时指出卒中患者的患肢在屈曲肩、肘关节时,通常会伴随非随意的腕和手部关节的屈曲运动。TOWLES等[19]和LEE等[20]发现,重度手功能障碍患者手指的屈肌运动神经元高度兴奋,手部各肌肉之间协调收缩的自由度明显降低,表现为以相似的肌肉激活模式完成不同种任务的特征。李雪萍等[21]检测了30例卒中患者在综合康复治疗前及治疗4周后的双侧前臂肌群积分肌电值,同时应用Lindmark手功能评定方法评估手功能,结果发现治疗后患侧前臂屈伸肌群的积分肌电值和Lindmark手功能评分均较治疗前明显增加(P值均<0.01)。随着对卒中后手功能障碍的关注日益增多,表面肌电图在卒中患者手部神经肌肉功能康复评定中的应用亦日益增多。

2 脑电图

现代康复医学的观点认为,在治疗脑血管疾病(cerebrovascular disease,CVD)的同时尽早进行康复评估,并采用治疗与康复相互渗透的医疗模式,可以降低CVD的致残率。脑电图能够无创性地动态观察神经元的功能活动,这是影像学检查所无法替代的,因此其在CVD的康复医疗过程中占据着重要地位。

2.1 脑电图应用于卒中后病情的评估

利用脑电图,可以观察CVD康复期脑部病灶的病理演变,为临床评估和预后判定提供依据。CVD的脑电图基本变化包括:(1)β频段的快波减少;(2)θ和δ频段的慢波增加;(3)基本波形(如α波)缺乏或慢化;(4)波幅全面增大。脑电图背景活动紊乱的恢复较早,如果病灶侧脑电图存在背景活动,而运动区α波在康复期增加明显者,则预后较好[22]。姜建东等[23]对出血性CVD的脑电相对功率谱与日常生活活动能力(activities of daily living,ADL)进行研究,结果发现δ波相对功率值越大,α1频段相对功率值和β1频段相对功率值就越小,而此类患者的ADL恢复较差,且在出血性CVD发生后3个月内的指导意义最大。

2.2 脑电图应用于卒中后早期康复效果的评估

回顾性研究发现,卒中偏瘫患者在病程30 d时,早期康复训练治疗组患者脑电图的改善度优于对照组,且早期康复训练治疗组与对照组Barthel指数的差异有统计学意义(P<0.01)[24]。郭晓彦[25]发现,急性脑缺血早期康复组患者的脑电图β功率值显著高于对照组(P<0.05)。徐朝辉等[26]观察了62例卒中患者在急性期康复过程中的功能恢复与脑电生理变化的关系,结果发现美国国立卫生研究院卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale,NIHSS)评分与δ波功率值相关,而与θ波功率值无明显相关性。CHO等[27]研究发现,卒中后认知障碍患者经康复训练后,额极和顶部的β频段功率均有显著升高,而对照组无此变化。

脑电图是一种无创、简便、经济、安全而可靠的检测方法,可以动态地观察缺血性CVD的脑功能变化,反映脑血流及侧支循环状况,并观察早期康复训练后脑缺血患者的血流动力学改善情况。

3 诱发电位

诱发电位是中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动。目前,诱发电位已被应用于卒中患者的运动功能障碍、感觉功能障碍和认知障碍的评定。

3.1 运动诱发电位(motor-evoked potential,MEP)

MEP是评定运动障碍的最佳选择,主要通过对电位波形的形态、波幅、传导速度和潜伏期等指标进行分析来评定治疗效果以及判断功能损伤和预后[28]。赵沂敏等[29]检测了29例CVD患者发病后早期的MEP,结果发现重度损伤患者的MEP常常消失,中度损伤患者的MEP通常表现为潜伏期延长、波幅下降以及刺激强度增加;卒中早期出现MEP被认为是运动功能恢复良好的预测指标。如果卒中患者早期就保有MEP(正常或延长),则预示未来功能恢复良好,且死亡率较低,而潜伏期指标与其他临床指标相比更具预测价值[28-29]。MEP也可用于康复效果的评估。赵利娜等[30]采用1 Hz重复经颅磁刺激对缺血性卒中患者进行康复治疗,结果发现连续治疗10 d后,患侧MEP振幅显著增大(P<0.001),且握力和FMA评分均显著优于对照组(P<0.001),并至少持续至治疗结束后1个月。

3.2 体感诱发电位(somatosensory-evoked potential,SEP)

MEP是评定运动障碍的最佳选择,但该项技术相对较为复杂。神经系统感觉通路与运动通路的位置邻近,因此当中枢神经系统受损时,运动和感觉功能往往同时受累。SEP可在一定程度上反映运动神经受损的程度和部位。卒中患者的SEP常出现不同程度的损害,包括潜伏期延长以及波形异常或消失等[31]。肖湘等[32]对27例卒中患者进行急性期正中神经的SEP检测,结果发现患侧正中神经SEP成分波N20消失的急性期卒中患者,其患侧上肢FMA评分和改良Barthel指数均低于可引出N20者(P值均<0.05),且急性期患侧正中神经SEP成分波N20的潜伏期与3个月后患侧上肢的FMA评分呈负相关(P<0.05)。

因此,SEP可作为预测和评价患者运动功能恢复的客观指标之一。对有失语和有认知功能障碍的患者进行临床评估时更有其实用性。

3.3 事件相关电位(event-related potential,ERP)P300

ERP P300可以反映患者的情感、推理、判断、理解、记忆和感知等内心活动,是人类认识活动的最后结果。进行早期康复干预后,急性期脑缺血患者的ERP P300潜伏期时间显著短于对照组和治疗前(P值均<0.05)[25]。尹小钢等[33]发现,伴有轻度认知障碍的卒中康复期患者的ERP P300潜伏期较正常组显著延长,波幅也显著减小;利用ERP P300潜伏期对卒中的检出率(73.33%)高于简易智力状况检查法(minimental state examination,MMSE)对卒中的检出率(50%)。由此可见,ERP P300在卒中康复期轻度认知障碍的诊断及康复效果评定中具有一定的临床应用价值。

4 经颅多普勒

脑梗死早期康复主要针对缺血半暗带,通过增加脑血流量以减少半暗带区神经细胞的死亡。经颅多普勒作为一种无创、定量检测颅内血管病变的诊断技术,可以准确测定颅内大中型动脉的多项参数,检测脑梗死患者康复治疗前后血流动力学的变化[34]。

成祥林等[35]发现,脑梗死偏瘫患者经早期康复治疗后,病程30 d时的健侧和患侧大脑中动脉最大血流速度与健康人的差异无统计学意义,但明显快于常规治疗组,而FMA评分则与常规治疗组无明显差异。戴慧寒等[36]发现,脑梗死患者在被动运动健侧肘关节时,其大脑中动脉的血流变化与健康人相似,仅表现为健侧大脑中动脉血流速度加快;但在被动运动患侧肘关节时,则表现为双侧大脑中动脉血流速度明显加快。郭晓彦[25]发现,给予早期康复干预后,急性期脑缺血患者的大脑前动脉、大脑中动脉和大脑后动脉的平均血流速度均显著快于对照组(P值均<0.05)。

鉴于大脑物质代谢的改善早于临床体征的改善,双侧大脑中动脉最大血流速度的改善早于FMA评分的改善,给予早期康复治疗可以增加脑梗死偏瘫患者的脑血流量,有效改善脑缺血患者的血流动力学状态,促进脑细胞的功能恢复,因此经颅多普勒可以作为评价早期脑梗死患者康复效果的指标,且优于FMA评分[25,35-36]。

综上所述,电生理技术具有无创、便捷、实用、经济和重复性良好的优点,并可进行定量分析,是对卒中患者进行康复功能评定和疗效评估的有效手段。应用电生理检查技术可以提供卒中患者功能障碍的客观数据,有助于制定相应的康复治疗方案,对临床康复训练具有重要的指导意义。

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Application of electro physiology in rehabilitation evaluation after stroke and its clinical significance

wANG Qinying1,2, ZHAN Qing1,2
1. Department of Neurology, Seventh People’s Hospital of Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 200137, China 2. Department of Neurorehabilitation, Seventh People’s Hospital of Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 200137, China

Electrophysiology, as a kind of objective, quantitative, noninvasive and repeatable method,plays an irreplaceable role in the rehabilitation assessment of stroke patients. The surface electromyography has been applied especially in kinematic analysis and the evaluation of muscle function. The electroencephalogram can be used to identify the cortical function. Through evoked potential examination, the state of motion, perception and cognition of stoke patients can be assessed. The transcranial Doppler can be used to detect the changes of cerebral blood flow during rehabilitation. It has a positive value in evaluating the functional disturbance of post-stroke patients and making the rehabilitation plan by using electrophysiological techniques. This review summarizes the advances in electrophysiology in rehabilitation evaluation after stroke and its clinical significance.

Stroke; Electrophysiology; Rehabilitation

ZHAN Qing

10.12022/jnnr.2016-0017

詹 青

E-MAIL zhanqing@tongji.edu.cn

上海市科学技术委员会青年基金项目(编号:20164Y0073)

FUNDlNG/SUPPORT: Youth Foudation of Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (No. 20164Y0073)

CONFLlCT OF lNTEREST: The authors have no conflicts of interest to disclose. Received Feb. 1, 2016; accepted for publication May 15, 2016 Copyright © 2016 by Journal of Neurology and Neurorehabilitation

王勤鹰,詹 青. 电生理技术应用于卒中康复评估的临床价值[J]. 神经病学与神经康复学, 2016, 12(3):161-167.

To cite: WANG Q Y, ZHAN Q. Application of electrophysiology in rehabilitation evaluation after stroke and its clinical significance. J Neurol and Neurorehabil, 2016, 12(3):161-167.

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