重复外周磁刺激作用于上肢不同位置对亚急性期脑卒中患者腕关节运动功能的影响：一项随机对照试验

谢勇，林嘉莉，刘燕平，蔡扬帆，连晓文，丁铃，贾杰，3，5*

1.350005 福建省福州市，福建医科大学附属第一医院

2.350003 福建省福州市，福建中医药大学附属康复医院

3.200040 上海市，复旦大学附属华山医院康复医学科

4.201399 上海市浦东医院康复医学科

5.350200 福建省福州市，国家区域医疗中心 复旦大学附属华山医院福建医院 福建医科大学附属第一医院（滨海院区）

脑卒中是一种由于脑部血管破裂或阻塞导致血液不能进入大脑而引起脑组织损伤的疾病。目前脑卒中是全球第三大死亡原因，仅次于冠心病和癌症，而在中国脑卒中已成为死亡的主要原因［1-2］。此外，脑卒中具有高致残的特点，多数患者在经历急性期后常会遗留许多功能障碍。有研究显示，85%的患者存在不同程度的运动功能障碍，并且55%～75%的患者出现上肢运动功能障碍，上肢运动功能障碍对日常生活能力会造成严重的影响，给照护者、家庭及社会带来了沉重的负担［3］，其中，上肢的腕关节在提高手的实用性方面有着重要作用，因此提高腕关节运动能力能够有效提高患者的日常生活参与程度［4］。重复外周磁刺激（repetitive peripheral magnetic stimulation，rPMS）是一种创新的非侵入性治疗方法，用于治疗神经系统疾病患者的神经调节技术［5］。rPMS在一定程度上类似于神经肌肉电刺激，可以诱导运动轴突的动作电位，引起患者的肌肉收缩［6］。虽然rPMS的临床效果已经在多项随机对照试验中进行了探讨，并证实对脑卒中后的各种功能障碍有积极的促进作用，然而，目前尚无统一标准来确定rPMS的作用部位、参数设定和治疗时间，临床上通常根据康复师的经验进行选择，缺乏客观评价指标来验证不同作用位点下rPMS的疗效差异。因此，本研究旨在探讨rPMS分别作用于伸腕肌与桡神经的疗效差异，证实rPMS作用于不同位点对脑卒中后腕关节运动功能的影响，为提高脑卒中患者上肢运动功能和日常生活能力提供客观依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究为前瞻性随机对照研究，选取2022年10月—2023年10月在福建中医药大学附属康复医院住院治疗且存在腕关节运动功能障碍的亚急性期脑卒中患者60例作为研究对象。

纳入标准：（1）年龄45～80岁，男女不限；（2）发病时间15 d～2个月，意识清晰，生命体征稳定；（3）首次发生单侧半球脑卒中；（4）存在上肢运动功能障碍，Brunnstrom上肢、手分期Ⅲ～Ⅴ期；（5）患者或其家属理解并签署知情同意书。

排除标准：（1）患有严重的心、肺、肾功能不全者；（2）存在认知障碍、失语等不能理解治疗师的指令；（3）癫痫病史；（4）既往有其他疾病导致的上肢运动功能障碍者；（5）治疗部位有金属植入物或开放性创伤的患者；（6）对rPMS恐惧，不耐受者；（7）患者性情不稳定，依从性不好。

脱落及剔除标准：（1）中途擅自退出；（2）患者拒绝配合数据采集；（3）研究过程中因腕部损伤导致治疗中断者。

本研究经福建中医药大学附属康复医院伦理委员会论证审批及备案（2023KY-004-01），治疗前已详细告知患者及家属治疗过程、试验方法，征得同意后签署知情同意书。采用随机数字表法将患者分为对照组（20例）、肌肉刺激组（20例）和神经刺激组（20例）。

1.2 研究方法

三组均进行常规康复训练，其中对照组仅进行常规康复训练，主要包括神经肌肉促进技术、上肢作业疗法训练、电子生物反馈、针灸等，而肌肉刺激组、神经刺激组则在进行常规康复训练的基础上给予相应部位的rPMS。

1.2.1 对照组：常规康复训练主要包括以下内容，（1）神经肌肉促进技术：利用Bobath技术，通过控制大拇指和肩峰等关键点做上肢前屈位下的伸腕伸指动作；利用本体感觉神经肌肉促进技术（PNF技术）进行上肢的对角线和螺旋形主动或抗阻力运动；1次/d，40 min/次，5次/周，连续2周。（2）上肢作业疗法训练：以任务为导向指导患者做包括肩关节外展外旋及前屈，前臂旋前旋后及肘、腕关节屈伸，手指抓握、伸展及对指在内的各关节动作；1次/d，40 min/次，5次/周，连续2周。（3）电子生物反馈训练：将电极放置于前臂伸腕肌的体表，让患者根据图像和声音提示，在电刺激辅助下做伸腕的动作；1次/d，20 min/次，5次/周，连续2周。（4）针灸：给予常规的针刺治疗，取百会、风池、内关、三阴交、委中等为主穴，上肢取穴为肩髃、曲池、外关、合谷、手三里、阳池，下肢取穴为足三里、太冲、环跳、悬钟等；1次/d，留针30 min/次，5次/周，连续2周。训练内容不分前后顺序。

1.2.2 肌肉刺激组和神经刺激组：在常规康复训练的基础上增加相应点位的rPMS，采用型号为Magstim Rapid2的磁刺激仪器（英国magstim公司）及匹配的8字线圈进行干预。

肌肉刺激组：刺激部位选择桡侧伸腕肌肌腹，定位方法是让患者用力做伸腕动作，找到肌肉收缩最明显的位置。受试者坐在有扶手的靠背椅上，伸肘位，前臂旋前，手指自由放松，通过观察受试者腕关节伸展动作验证刺激成功。刺激参数为25 Hz，1.2 rMT，共5 000脉冲，刺激5 s，间隔15 s，干预时间为15 min/次，1次/d，5 d/周，共2周。

神经刺激组：刺激部位选择桡神经在肘关节上方表浅的走行处，定位方法是肘关节屈曲90°，肘横纹桡侧末端上方约1 cm处。受试者坐在有扶手的靠背椅上，伸肘位，前臂旋前，手指自由放松，通过观察受试者腕关节伸展动作验证刺激成功。刺激参数为25 Hz，1.2 rMT，共5 000脉冲，刺激5 s，间隔15 s，干预时间为15 min/次，1次/d，5 d/周，共2周。

1.3 评价指标

采用盲法分别在治疗前、治疗10次后由同一不参与治疗、经过培训、对分组不知情的人员对3组患者进行以下评估，对患者患侧伸腕肌表面肌电的积分肌电值（integrated electromyography，iEMG）、均方根植（root mean square value，RMS）和中位频率（median frequency，MF）进行采集，同时依据Fugl-Meyer评定量表上肢部分［7］（Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities，FMA-UE）、手臂动作调查测试［8］（Action Research Arm Test，ARAT）、改良Barthel指数［9］（Modified Barthel Index，MBI）进行患侧上肢功能评估。

伸腕肌肌电图采集：采用型号为SA7550的表面肌电刺激测试分析系统（加拿大FlexComp Infiniti公司）进行采集，电极片沿前臂桡侧伸腕肌肌纤维走行方向平行贴于肌腹，在受试者完全放松后，观察受试者的肌电图波形较为稳定，无异常干扰信号之后，给予受试者简短的发力指令，使受试者尽可能用力伸腕，在此过程中受试者的手腕与前臂保持不动，做最大等长收缩运动。待肌电图波形较为稳定之后，嘱受试者保持5 s左右的用力，记录下这段时间的肌电信号。每组动作重复测量3次，3次之间的间隔时间为10 s，休息期间受试者肢体处于放松状态，iEMG、RMS、MF分别取3次的平均值。

FMA-UE：该表为量化评价指标，上肢运动功能评价分为0、1、2分3个层次，满分66分，共33项，包括腱反射、共同运动、分离运动、协调和准确性等方面评估，评分越高，表示功能越接近正常。

ARAT：用于评估由于大脑皮质受到持续损伤而导致肢体功能瘫痪的个体上肢功能具体变化的指标，包括19项评估内容，分成4个子测试，每一个项目的表现通过0、1、2、3分共4个等级进行评价。得分越高，表示功能越接近正常。

MBI：包括10项内容，根据帮助的程度分为5个等级（完全依赖、最大帮助、中等帮助、最小帮助和完全独立），满分100分，分值越高，表示日常生活活动能力越好。

1.4 统计学方法

采用SPSS 27.0版统计学软件包进行数据分析。计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。正态性检验采用Shapiro-Wilk检验，符合正态分布的计量资料以（±s）表示。计量资料组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较

干预期间由于主动要求退出试验、被迫终止试验等原因导致数据丢失2例，其中肌肉刺激组脱落1例、神经刺激组脱落1例，最终纳入亚急性期脑卒中伴腕关节运动功能障碍患者共58例，对照组20例、肌肉刺激组19例、神经刺激组19例。58例患者中男43例，女15例；年龄45～80岁，平均年龄（62.4±9.4）岁；脑卒中病程15～60 d，平均脑卒中病程（33.6±14.4）d。三组患者性别、年龄、脑卒中病程、瘫痪侧别、脑卒中类型比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 三组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information of subjects in the three groups

2.2 治疗前、后伸腕肌表面肌电图的参数比较

治疗前三组患者伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。治疗后三组患者伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中治疗后肌肉刺激组、神经刺激组患者伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；神经刺激组患者伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF高于肌肉刺激组，差异有统计学意义（P＜0.05）。三组患者治疗后伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF均高于组内治疗前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 三组患者治疗前、后伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF比较（±s）Table 2 Comparison of iEMG，RMS，and MF of the wrist extensor muscle before and after treatment in the three groups

表2 三组患者治疗前、后伸腕肌表面肌电的iEMG、RMS、MF比较（±s）Table 2 Comparison of iEMG，RMS，and MF of the wrist extensor muscle before and after treatment in the three groups

注：a表示与对照组比较P＜0.05，b表示与肌肉刺激组比较P＜0.05；iEMG=积分肌电值，RMS=均方根植，MF=中位频率。

iEMGRMSMF治疗前治疗后t配对值P值治疗前治疗后t配对值P值治疗前治疗后t配对值P值对照组20124.02±26.27155.35±22.98-10.690＜0.00130.81±14.0836.51±13.98-7.786＜0.001107.12±24.91116.89±24.51-6.588＜0.001肌肉刺激组19123.33±30.08175.43±32.70a-12.585＜0.00124.38±13.8947.13±14.02a-21.292＜0.001105.19±20.06133.86±23.92a-15.750＜0.001神经刺激组19126.99±23.27199.51±28.69ab-15.373＜0.00128.72±14.3257.53±17.44ab-21.699＜0.001105.70±23.31150.37±25.93ab-19.530＜0.001 F值0.10111.8651.0499.3050.0378.885 P值0.904＜0.0010.357＜0.0010.963＜0.001组别例数

2.3 治疗前、后上肢运动功能比较

治疗前三组患者FMA-UE评分和ARAT评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后三组患者FMA-UE评分和ARAT评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中治疗后肌肉刺激组、神经刺激组患者FMA-UE评分和ARAT评分高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；神经刺激组患者FMA-UE评分和ARAT评分高于肌肉刺激组，差异有统计学意义（P＜0.05）。三组患者治疗后FMA-UE评分和ARAT评分均高于组内治疗前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 三组患者治疗前、后FMA-UE评分和ARAT评分比较（±s，分）Table 3 Comparison of FMA-UE and ARAT scores before and after treatment in the three groups

表3 三组患者治疗前、后FMA-UE评分和ARAT评分比较（±s，分）Table 3 Comparison of FMA-UE and ARAT scores before and after treatment in the three groups

注：a表示与对照组比较P＜0.05，b表示与肌肉刺激组比较P＜0.05；FMA-UE=Fugl-Meyer评定量表上肢部分，ARAT=手臂动作调查测试。

组别例数FMA-UE评分ARAT评分治疗前治疗后t配对值P值治疗前治疗后t配对值P值对照组2032.05±13.0338.40±12.61-8.261＜0.00122.45±8.0428.70±8.28-7.709＜0.001肌肉刺激组1932.26±13.4646.26±12.97a-12.544＜0.00123.68±8.8635.16±9.84a-10.495＜0.001神经刺激组1934.10±10.7254.47±8.55ab-15.662＜0.00122.74±9.2841.48±8.00ab-19.884＜0.001 F值0.1589.3990.10610.421 P值0.854＜0.0010.900＜0.001

2.4 治疗前、后日常生活活动能力比较

治疗前三组患者MBI评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后三组患者MBI评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中治疗后肌肉刺激组、神经刺激组患者MBI评分高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；神经刺激组患者MBI评分高于肌肉刺激组，差异有统计学意义（P＜0.05）。三组患者治疗后MBI评分高于组内治疗前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

表4 三组患者治疗前、后MBI评分比较（±s，分）Table 4 Comparison of MBI before and after treatment in the three groups

表4 三组患者治疗前、后MBI评分比较（±s，分）Table 4 Comparison of MBI before and after treatment in the three groups

注：a表示与对照组比较P＜0.05，b表示与肌肉刺激组比较P＜0.05；MBI=改良Barthel指数。

组别例数治疗前治疗后t配对值P值对照组2050.60±18.5756.80±17.96-7.366＜0.001肌肉刺激组1952.16±19.2268.21±18.82a-11.393＜0.001神经刺激组1954.21±17.0379.58±14.24ab-21.272＜0.001 F值0.1908.608 P值0.827＜0.001

3 讨论

皮质重组是中枢性运动功能障碍恢复的基础之一，根据“中枢-外周-中枢”闭环康复理念，通过对瘫痪肢体的外周干预强化感觉与运动控制模式对中枢的正性反馈与输入，结合中枢干预直接激活功能脑区，从而促进脑功能的重塑［10-11］。有研究显示，rPMS后额顶叶回的激活和皮质运动兴奋性的增加是影响皮质可塑性的一个关键因素［12］，其机制被认为是rPMS能促使更多的N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体激活（轴突末端的高频去极化）以触发长期的增强效应，从而促进皮质和感觉运动网络重组来增强选择性运动控制，从而对大脑可塑性发挥积极作用［13-14］。因此如何将外周干预的效果最大化，治疗的方法和部位选择尤为重要。rPMS作为比较便捷的一种外周干预手段，其作用机制与电刺激有着相似之处［15］，电刺激在治疗部位的选择及疗效方面，临床证据较多，而rPMS的相关研究较少。rPMS的概念是1965年由BICKFORD等报道［16］，POLSON等［17］经过研究初步证实了神经干磁刺激的可行性，并具有无痛、无创刺激深部神经的优势，而LOTZ等［18］发现磁刺激较电刺激的延伸度更广、不容易引起皮肤的疼痛感，并且磁刺激所产生的有效生物电场要比电刺激高，这就避免了皮肤感受器以及痛觉（Ⅲ、Ⅳ类）纤维的激活［19］。由于磁场可以穿透各种组织而不会明显减弱，因此与电刺激相比，不需要附加电极或脱掉衣服，且rPMS可以到达更深层的肌肉，引发更明显的肌肉收缩［20］。

rPMS可通过两种途径诱导强化中枢神经系统的感觉输入，第一种途径是通过顺向、逆向直接刺激感觉运动传入神经纤维。有研究结果表明，在脊髓水平施加的磁刺激可以激活腿部肌肉，并引起健康个体和脊髓损伤患者H反射的长期神经调节作用［21］。外周神经的磁刺激主要是在高频率下进行，目前已有报道证明高频周围神经磁刺激可以激活额叶和顶叶［22］。OKUDERA等［23］在25名健康受试者中以20 Hz频率的rPMS刺激非支配手的桡神经，发现在刺激后上肢灵活性得到了改善，且这种改善至少持续15 min。NEYROUD等［24］在使用磁刺激进行神经肌肉评估时发现，神经干必须可接近线圈，否则可能无法产生刺激，这意味着磁刺激作用于外周神经时受到神经干所处位置深浅和体位影响较大。第二种途径是直接刺激肌肉产生收缩、放松和振动以达到间接兴奋机械感受器的目的［22］。当rPMS作用于肌肉时，能够在较低强度且不引起皮肤本体感觉的情况下引起肌肉的强烈收缩，由于磁刺激不会激活浅表的皮神经，因此其产生的本体感觉输入几乎都来自肌肉收缩［22，25］，BEAULIEU等［26］发现rPMS及由rPMS引起的肌腱振动能够有效地推动M1区的可塑性和感觉运动功能的改善，这可能是通过产生大量“纯”本体感觉信息的流入导致的。在动物实验中，已证明磁刺激可改善急性期的肌纤维特性，并对急性肌肉萎缩有明显的预防和改善作用［27］。此后在健康受试者试验中发现，rPMS可能在无疼痛的情况下引起更大强度的肌肉收缩［28］，并可诱导一定程度的肌肉形态变化，增加肌肉的血流量，能对肌肉刺激组织产生一定的软化作用［29］，而由rPMS产生的最大肌肉收缩程度会受到皮下脂肪厚度和肌肉横截面大小的影响［30］。

目前rPMS诱导神经可塑性的最佳参数及其作用机制尚不明确。有随机对照试验发现，5 Hz的rPMS能降低脊髓神经肌肉的兴奋性，并且T反射的振幅有所下降［31］，而25 Hz和50 Hz的rPMS能在不改变脊髓回路兴奋性的前提下增加目标区域的皮质兴奋性［32］，并且持续时间能达到60 min以上，其可能原因是25 Hz和50 Hz类似于肌梭的输入放电频率，可能会增加感觉运动皮质的信号，这类的感觉输入可以有效地增强大脑皮质的兴奋性。对于单次干预时间而言，在该系列的另一个实验中发现诱导这些可塑性变化所需的干预时间至少为15 min，而在更早的研究中发现，10 Hz的周围神经刺激可诱导运动诱发电位（MEP）增加，但干预时间需要超过2 h［33］。关于单次rPMS刺激总数有各种各样的报道，从1 200～16 000个脉冲，在某项针对上肢瘫痪的病例对照研究中，报道了每日总刺激数为5 000个脉冲的rPMS治疗的有效性［34］，而NITO等［32］根据实验数据得出能引起MEP可塑性变化所需的刺激数量应＞6 000个脉冲。目前还没有更多关于rPMS最佳治疗的剂量效应的报道。在刺激强度的选择上，刺激强度应当高于M波的运动阈值（MT），而MT的确定是在5个连续试验中至少3个单脉冲刺激能诱发出M波的最小刺激强度，因此将rPMS刺激强度设置在120% MT，预期可在引起最小疲劳的情况下对皮质兴奋性有促进作用。

本研究通过设置rPMS分别作用于伸腕肌刺激点、桡神经刺激点的试验组和仅给予常规康复治疗的对照组进行观察，发现治疗之后表面肌电图的iEMG、RMS、MF及FMA-UE评分、ARAT评分、MBI评分较治疗前均有明显提高，表明无论传统的常规康复治疗还是常规康复治疗联合不同位点的rPMS均能有效改善亚急性期脑卒中患者的腕关节运动功能、上肢运动功能以及日常生活能力，并且在疗效方面，桡神经点位改善最优，其次为伸腕肌点位，这两种干预方式均优于单纯的常规康复治疗。其可能的机制是：（1）由于rPMS作用于肌肉时发生的快速肌肉疲劳会导致rPMS的效应被减弱［35］，而这种快速疲劳的部分原因是这些瘫痪的肌肉产生了外周适应［36］；（2）正常情况下，运动单元是从最弱和最耐疲劳到最强和最易疲劳的顺序激活，而rPMS直接作用于肌肉打乱了这种正常激活顺序，由于细胞外直接刺激有助于激活更大直径的轴突［37］，这些刺激能够唤醒强而易疲劳的运动单位。此外，在其他条件相同的情况下，最容易被触发的轴突是那些距离刺激部位最近的轴突［38］。由于肌肉的神经分支高度分布，rPMS仅刺激肌肉的局部可能无法激活整个运动轴突阵列，相比之下，通过刺激神经可以同时激活多个轴突，从而使更多肌纤维产生收缩，这更符合运动单元的正常激活顺序，使疲劳发生的情况减少。因此，rPMS作用于神经的疗效要优于肌肉。

4 小结

本研究探讨了rPMS作用于不同点位对亚急性期脑卒中患者腕关节、上肢运动功能及日常生活活动功能的影响，结果证实rPMS作用于神经较肌肉能得到更好的治疗效果，为治疗部位的选择提供了有效的证据支持，值得临床推广。本研究尚存在局限性，如样本量较少且来源单一、没有进行追踪随访、未对治疗前后各脑区变化及受损纤维束修复情况进行影像学评估以及未设置不同点位联合干预进行观察比较等，考虑在今后的研究中将努力完善这些方面。

作者贡献：谢勇提出研究构思，负责试验实施，观察指标的测量与数据收集；林嘉莉、刘燕平、蔡扬帆、连晓文负责试验实施与评估；谢勇、丁铃负责论文撰写与统计学处理；贾杰负责文章的质量控制及审校，对文章整体进行监督管理；所有作者确认了论文终稿。

本文无利益冲突。