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偏瘫是脑卒中患者最常见的后遗症,急性期患者发生率为80％,尤其是患者的上肢功能恢复较差,严重影响了患者的日常生活活动能力。而功能性电刺激(functional electrical stimulation,FES)作为一种治疗脑卒中患者偏瘫的有效手段,20世纪60年代开始用于脑卒中偏瘫患者的治疗,90年代以来临床应用受到重视,且相关报道多为临床总结,较少关于功能性电刺激作用机制的研究。而磁共振脑功能成像((functional magnetic resonance imaging,fMRI)是通过刺激特定感官,引起大脑皮层相应部位的神经活动(功能区激活),并通过磁共振图像来显示的一种研究方法。它不但包含解剖学信息,而且具有神经系统的反应机制,作为一种无创、活体的研究方法,对进一步了解人类中枢神经系统的作用机制,以及临床研究提供了一个重要的途径。
研究目的：运用fMRI,观察FES治疗脑卒中患者偏瘫侧上肢时脑功能区的变化,客观的评价FES对卒中患者患肢运动功能治疗作用的神经机制,探讨该方法治疗卒中的科学理论依据。
研究方法：对4例脑卒中恢复期患者,女性,MMSE评分均大于16分,经利手分类评定均为右利手.以下为被试者的基本资料。
1.刺激点的定位:采用我科肌电图(英国产Synergy T-EO EMG/EP Monitoring Systes)引导定位患侧上肢腕背伸拇外展肌群运动点,以出现腕背伸伸拇外展动作为目标,经相同刺激引出最大肌肉收缩处即为运动点。
2.FES刺激参数的设置及电刺激操作:功能性电刺激机器采用日本产Pulsecure-pro KR-7刺激器,导线用电磁屏蔽铜蔽电极3cm×3cm.在MR室外固定电极于运动点,选择个体最适刺激强度。进入MR室前告知患者噪声很大,切勿焦虑,且检查时间较长,避免烦躁.研究者根据MR室外提示信号给予被试者FES电刺激.FES刺激参数采用双向方波,频率30HZ,脉宽0.2ms,通电/断电=2s/2s,波升/波降=1s∶1s,电流强度以患者可耐受最大强度为准.
3.fMRI的设计:fMRI采用BOLD(blood oxygenation level dependant,BOLD)技术,即组块设计,每一任务持续24s,各任务组块之间插入24s控制任务,各重复5次,整个试验序列持续240s.
4.fMRI扫描设备及参数
(1)扫描设备:荷兰Philips公司生产的Intera Gyroscan 1.5T超导型MR仪.
(2)三维全脑结构像提供后处理所必需的解剖资料,使用快速自旋回波序列进行扫描:T1WI/3D/FFE,TR/TE=25/4.6ms,翻转角30°,视野为250×250,层数120层,层厚1.0mm,矩阵256×256.
(3)功能像:采用梯度回波-回波平面成像(gradient-echo,echo plannar imaging,GE-EPI)序列T2*WI,在与结构像相同的位置扫描,TR/TE=3000/50ms,翻转角90°,视野为220×220,层数25层,层厚4mm,矩阵96×128.
5.数据后处理及统计分析:将采集的原始功能成像经MRIcro预处理转化为img格式后,利用SPM信号处理系统,对患者数据进行象素水平t检验,统计域值概率设定为p小于0.05,激活范围域值设定为5个以上的区域考虑为有意义激活区,由此获得脑功能区的分布,并测量脑功能区激活的位置,面积的大小及信号的强度。
研究结果：
例一,fMRI结果显示电刺激可以引起双侧初级感觉运动区(SMC)激活,且左侧激活强度和范围均明显大于右侧,同时左侧后顶叶皮层(PPC)和小脑(cerebellum)的激活.
例二,fMRI分析结果显示双侧小脑,及后顶叶皮层(PPC)有激活区.
例三,fMRI分析结果显示左侧后顶叶皮层(PPC)及小脑明显激活,右侧前额叶皮层(PFC)有激活.
例四,fMRI分析结果显示右侧SMC较弥散且大的激活区,右PPC较大激活.如图,为例三的统计结果。左侧为激活区在立体脑的直观表示,右侧为脑激活统计参数图(P＜0.05),右上侧显示该试验矩阵设计图,即任务和控制,右下为激活区在Talairach和Tournoux脑图谱标准坐标体系中的位置。
讨论:
试验结果提示恢复较好的患者,由电刺激所引起的运动不仅激活了患侧的SMC,且健侧半球的SMC也参与了功能重组.四例患者均有患侧PPC激活,而前三例小脑激活,提示在功能性电刺激所诱发的运动中,顶叶和小脑参与了运动的传导或者协调性作用。前三例患者均处于疾病的恢复的较早期,故进行电刺激时,脑内出现了较弥散且数量较多的兴奋区域,提示早期脑通过多种途径实现功能的重组,其中包括了一些非功能区激活以实现其功能。待到了疾病的稳定期,脑的激活则趋向集中于患侧脑区的SMC及该侧辅助运动区(如PPC)。尽管许多研究揭示了病变的较早期,健侧半球会出现SMC或者别的区域的激活,但是到现在为之,尚不提示该现象对患者预后有何益处.本研究提示若患者患侧SMC区受损严重,始终无神经兴奋出现,则功能恢复受限.
结论：在疾病的早期进行功能性电刺激可以促使脑进行较早的功能性的重建,结合临床实践,功能性电刺激是一项对有效的改善患肢功能的治疗.