对侧控制型功能性电刺激对脑卒中患者上肢功能恢复的影响

黄崧华 白玉龙、陈婵 李莹莹

1复旦大学附属华山医院北院康复医学科（上海 201907）

2复旦大学附属华山医院康复医学科（上海 200040）

脑卒中后早期康复日益受到重视。在运动功能的康复中，上肢功能往往是最难解决的问题，无论是肉毒毒素的注射还是机器手的应用，虽能有效降低患者上肢痉挛，但对腕部的功能恢复还是不明显[1]。

神经肌肉电刺激（neuromuscular electric stimulation，NMES）技术利用电流的作用通过电刺激特定的肌肉使其收缩，防止由于失神经支配导致废用性骨骼肌萎缩。它是目前临床上最常用于改善肌肉自主控制能力的训练方法[2]。与NMES相比，对侧控制型功能性电刺 激（contralaterally controlled functionalelectrical stimulation,CCFES）更加强调患者在治疗时双侧肢体的主动运动，当健侧肢体活动时，功能性电刺激（functional electrical stimulation,FES）装置能够反馈性地输出刺激，引导患侧的肢体做出相似的动作。国内外已有文献报道CCFES在促进脑卒中患者上肢功能恢复中起到一定作用[3-5]，但大多只使用评定量表来评价疗效，且研究结果存在分歧。本研究将NMES治疗作为对照，综合使用评定量表和表面肌电图（surface electromyography,sEMG）作为评估方法，以更客观地评价CCFES治疗脑卒中后上肢功能障碍的效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2016年7月至2017年7月期间上海市复旦大学附属华山医院北院康复医学科病房脑卒中患者32例。入选标准为：①首次发病，符合1995年第四届全国脑血管病会议脑卒中诊断标准，并经头颅CT或MRI证实；②一般情况和生命体征稳定，意识水平正常；③年龄30岁以上，85岁以下；④患侧上肢的 Brunnstrom分期为I～Ⅳ期（Brunnstrom分期：Ⅰ期迟缓期、Ⅱ期痉挛期、Ⅲ期出现联带运动、Ⅳ期出现部分分离运动，Ⅴ期出现分离运动，Ⅵ期正常阶段）；⑤发病6个月以内；⑥头颅CT或MRI提示单侧病灶；⑦患方自愿参加本研究并签署知情同意书。排除标准：①合并严重的脏器（如心、肺、肝、肾）功能不全，不宜行康复训练者；②可逆性脑卒中患者；③严重认知功能障碍患者，MMSE＜23分；④有精神疾患史，且不能配合训练者；⑤聋、哑人；⑥不能按时在定点医院接受治疗和定期随访者；⑦心脏起搏器植入者；⑧其他原因所致上肢运动功能障碍者。

采用随机数字表法将所有受试者分为CCFES组与NMES组，CCFES组16例，NMES组16例。其中CCFES组男13例，女3例，平均56.18±13.17岁；左侧偏瘫7例，右侧偏瘫9例。NMES组男10例，女6例，平均62.37±12.54岁；左侧偏瘫9例，右侧偏瘫7例。两组患者性别、病变性质及偏瘫侧别的组间差异经χ2检验显示均无显著性意义（P＞0.05），两组患者年龄、病程的组间差异经成组t检验显示均无显著性意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者的一般情况及病情比较（±s）

表1 两组患者的一般情况及病情比较（±s）

组别CCFES组NMES组例数16 16年龄（岁）56.18±13.17 62.37±12.54性别（例）男13 10女 3 6病程（d）48.18±22.03 36.62±18.90病变性质（例）脑出血 脑梗死10 11偏瘫侧别（例）左侧 右侧6 5 7 9 9 7

1.2 研究方法

研究期间，两组患者均进行常规康复训练，包括良肢位摆放、神经肌肉促进技术、运动疗法、作业治疗等。常规治疗由对分组不知情的治疗师实施。CCFES组和NMES组分别采用CCFES和NMES，刺激部位均为患者的患侧桡侧腕伸肌。合并基础疾病者如高血压、冠心病、糖尿病等，均予以常规药物治疗。

1.2.1 CCFES

在常规康复训练基础上，采用德长医疗科技有限公司DC-L-500对侧控制型功能性电刺激（江苏常熟产）刺激腕背伸肌。方法：母控制器佩戴在健侧手背上，另一子刺激器电极贴于患侧桡侧腕伸肌肌腹。刺激频率30 Hz，脉宽100 μs。刺激过程：双手水平置于桌面作为起始位，当母控制器感知到健侧主动腕背伸至一定角度时，子刺激器将输出电流，在病人可耐受的情况下，刺激患者患侧腕背伸肌，做出与健侧手腕相似的动作（背伸至同角度）；健侧手腕回到起始位时，停止输出电流，完成一次刺激。在正式治疗前会有一次预实验，教会患者如何使用该设备，故入组前有认知功能评定筛查，确保患者能主动且完成大致刺激∶休息=10 s∶10 s的治疗过程。

1.2.2 NMES

在常规康复训练基础上，采用诺诚电气有限公司肌电生物反馈仪MyoNet-BOW生物反馈电刺激（上海产）NMES处方刺激腕背伸肌。方法：电极分别贴于患侧桡侧腕伸肌肌腹。刺激频率30 Hz，脉宽100 μs，波升∶波降为1 s∶1 s，刺激∶休息=10 s∶10 s，电流为患者最大可耐受值，约20 mA～40 mA。

两组患者接受每日1次、每次20分钟、每周连续5日、共计3周的电刺激治疗方案。

1.3 评定方法

在治疗前和治疗3周时，由2名对分组不知情的医师对所有患者进行康复评定。具体如下：①上肢Fugl-Meyer运动功能量表（FMA）：包括腱反射、肩、肘、腕、手运动功能等9大项，分级为3级（0～2分），总分66分，直接计数得分；②手臂动作调查测试（action research arm test，ARAT）：分四部分（抓、握、捏和粗大运动），共19项。每项为4级评分（0～3分），总分为57分；③Barthel指数：10项内容，包括进食、大小便控制、穿脱衣服、修饰、进出厕所、洗澡、床轮椅转移、平地行走和上下楼梯，总分100分；④表面肌电图（sEMG）：采用上海诺诚电气股份有限公司生产的MyoMove-EOW型表面肌电图仪，低通500 Hz，高通5 Hz，陷波50 Hz，灵敏度（μV/D）500，扫描速度（S/D）0.1。酒精棉球擦拭后将电极片分别贴于病人患侧与健侧主动腕背伸时主动肌和拮抗肌肌腹的位置，采集表面肌电信号。患者坐位，采集前给予3分钟左右的训练，让其了解整个采集过程，采集时要求患者尽力完成腕背伸动作，坚持3 s，休息5 s，共完成3次，通过信号接收器采集数据，用其自带肌电分析软件分析处理后分别得到健侧和患侧的均方根值（root mean square，RMS）。选用RMS作为数据分析，因体重、体脂等个人因素不同会造成个体间RMS差异较大，本研究将其标准化后再进行个体间的比较，标准化方法为患侧主动腕背伸肌RMS比健侧主动腕背伸肌RMS，得到表面肌电信号比值，其量化单位为%。

1.4 统计学分析

采用SPSS 18.0版统计学软件对数据进行处理。患者年龄、病程、上肢FMA、ARAT、Barthel指数评分、sEMG信号比值（主动腕背伸时患侧肌电RMS/健侧肌电RMS）及各项评分的进步值均采用±s表示。进行正态性检验及方差齐性检验后，患者年龄、病程、sEMG信号比值（主动腕背伸时患侧肌电RMS/健侧肌电RMS）的进步值采用成组t检验，上肢FMA评分及其进步值、ARAT评分及其进步值、Barthel指数评分及其进步值和sEMG信号比值（主动腕背伸时患侧肌电RMS/健侧肌电RMS）则采用非参数检验；两组患者性别、病变性质及偏瘫侧别的组间比较采用χ2检验。以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

两组患者治疗前、后，组间上肢FMA、ARAT、Barthel指数评分之间比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。NMES组组内治疗前后，上肢FMA、ARAT、Barthel指数评分之间比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。治疗3周后，CCFES组组内ARAT评分与表面肌电图信号比值（主动腕背伸时患侧肌电RMS/健侧肌电RMS）较治疗前有显著提高（P＜0.05）。CCFES组表面肌电RMS进步值较NMES组有显著提高（P＜0.05）。见表2。

表2 2组患者治疗前、后上肢Fugl-Meyer、ARAT、Barthel、sEMG信号比值比较（x ± s）

3 讨论

功能性电刺激一直是国内外康复领域研究的热点[6]。FES已被证实在改善突触间联系、提高大脑可塑性等方面具有明显作用[7]。早在上世纪中期，欧美国家已将功能性电刺激仪应用于临床康复[6]，并被多项研究证实有助于提高偏瘫患者的运动能力[8-10]。CCFES是一种双侧对称运动训练模式，可以更好地兴奋受累侧半球的初级运动皮质区[11]，并可使新任务相关的神经网络由病灶侧残留的神经元重新组建[12]。双侧肢体进行对称动作时，运动皮质区得到广泛激活，很可能因此易化了部分患侧运动通路，促进了肢体的运动功能恢复[13-14]。

2012年Knutson等的小样本研究包括17例6个月内卒中后患者，9例做CCFES，8例做NMES，治疗后上肢 Fugl-Meyer、盒子积木测试（box and block test，BBT）、手臂运动能力测试（arm motor abilities test，AMAT）评分和腕背伸角度都较NMES有较大的改善[4]。2015年Shen等对60例患者进行研究，研究结果显示，3个月内的偏瘫患者在进行为期3周的CCFES治疗后，上肢Fugl-Meyer、上肢运动指数（MI）、偏瘫上肢功能测试（FTHUE-HK）及腕背伸AROM均较治疗前有显著提高，且上肢Fugl-Meyer和FTHUE-HK评分都优于NMES[3]。但Wilson等2016年的研究结果显示在卒中后6个月内应用电刺激治疗，功能改善明显，可能是自发恢复的结果，与使用的电刺激类型没有关系[15]。并且Knutson等又在2016年对80例6个月后的中到重度的卒中后患者进行CCFES的疗效观察。结果显示，6个月后在BBT评分上CCFES组有显著提高，但在上肢Fugl-Meyer和AMAT评分上没有显著改变[5]。

从以上已发表的研究结果可以看出，无论是卒中后6个月内还是6个月以上的患者，CCFES治疗组大多有较优的表现。但以上的结果来自于治疗前后的量表评定比较，难免带有主观性，不能更好地解释6个月内的功能改善是自身恢复导致还是给予的不同类型电刺激导致。本研究也得出了类似的结果，对脑卒中6个月内32例患者分别进行CCFES与NMES治疗后发现，两组患者治疗前、后各项功能评分之间均无统计学意义，提示两种类型的电刺激对患者上肢功能恢复的效果没有差别。但CCFES组组内ARAT评分与表面肌电图信号比值经治疗后有显著改善（P＜0.05），表面肌电信号进步值较NMES组有显著提高（P＜0.05），提示CCFES对患侧主动肌的主动收缩和肌肉激活模式的影响，对上肢功能的改善有潜在优势。ARAT评分相比其他评分有显著提高，很可能与其对手部功能评定更为细致有关。ARAT分为抓、握、捏和粗大运动等四部分，每项进行4级评分，故而相较于其他评定量表更能针对手功能做出较精细的评定，从而体现出治疗后的效果。

表面肌电信号是肌肉在进行随意性和非随意性活动时的生物电变化经表面电极采集、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号。sEMG的空间分辨率相对较低，但是探测空间较大，重复性较好[16-17]。肌电图的最大优势在于其能够很好地反映肌肉的激活程度,并且与肌肉力量高度相关，可以提供一个相对完善的关于肌肉力量的动态数据[18]。目前临床研究最常用的肌电指标为：积分肌电值（iEMG）、平均肌电值（AEMG）、均方根值（RMS）、平均功率频率（MPF）、中位频率（MF）等。RMS值是时域中最可靠的参数，较常用于sEMG的定量分析，很少造成假象和干扰。可用于评定脑卒中后神经肌肉功能以及康复训练疗效，并可据此制定和调整康复治疗方案，也可作为患者随访的评估指标[19]。

虽然脑卒中会改变患侧大脑兴奋性，影响大脑半球经胼胝体抑制通路的平衡，表现为健侧大脑半球过度兴奋[20]，但大脑神经网络连接复杂，部分运动神经起源于健侧并延伸到患侧，这些运动通路在患侧运动通路受损后肢体运动功能恢复中起着非常重要的作用[21-22]。CCFES治疗还可以使患者产生恢复运动控制的错觉，产生良好的运动和感觉反馈，促使中枢神经系统相关通路整合和大脑可塑性改变。另一方面，进行CCFES时刺激患侧肢体运动是由患者主动运动引导的，因此更能调动起患者的治疗积极性，有利于提高患者的注意力。

目前,对于CCFES的疗效能够持续多久也尚无定论。本研究的治疗时间为3周，虽然在功能评定上尚未体现出CCFES治疗组的显著改善，但基于表面肌电图的数据显示患侧主动肌在主动收缩和肌肉激活模式上已发生了明显的改变，推测延长治疗时间后，这种改变可能会引起功能的显著提升，提示CCFES较NMES在提高脑卒中患者上肢功能方面有潜在优势。另一方面，本研究样本量较小，因此尚需要更多高质量、大样本的临床随机对照研究，以提供更加确凿的证据。