FES治疗脑卒中的临床应用及其机制（讲义）-燕铁斌

nullnull功能性电刺激治疗脑卒中及其机制探讨燕铁斌 中山大学孙逸仙纪念医院康复医学科Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com nullnull脑卒中后运动控制障碍表现脑卒中后运动控制障碍表现肌张力异常 肌张力降低 肌张力增高 肢体运动模式异常 协同运动 共同运动 躯体控制障碍 平衡与协调控制障碍 功能性活动障碍上运动神经元综合症表现上运动神经元综合症表现阳性症状(positive symptom) 肌张力增高 腱反射增强 阵挛（重复性牵张反射释放） 屈曲反射释放(病理反射) Babinski 征 协同（共同）运动模式（mass synergy patterns） 阴性症状(negative symptom) 手指的精细动作减少 肌肉无力 运动缓慢 吞咽障碍 选择性活动能力减弱 治疗脑卒中后运动障碍的治疗脑卒中后运动障碍的方法药物 营养神经，改善微循环 功能训练(functional training，motor control) 运动再学习(motor relearning program) 重复性训练(repetition) 强制性使用(constrain-induced movement) 物理因子治疗 声、光、电、磁等 低频电刺激近几十年来发展比较快null功能性电刺激功能性电刺激Functional electrical stimulation, FES 属于低频电刺激和神经肌肉电刺激（neuromuscular electrical stimulation,NES）范畴 广义 凡是刺激神经肌肉的电刺激都可以称之为NES 狭义 低频脉冲电流（<1KHz,1～100Hz） 按照预先设定的程序 刺激结构完整的下运动神经元（一组或多组肌肉） 模拟功能性活动 提高肌肉功能或治疗神经肌肉疾患 （ Sheffler and Chae 2007）FES的特点FES的特点电极可以放在体表也可以植入到体内 心脏起搏器 膈肌起搏器 可以产生即刻的功能性活动,如 上肢瘫痪：产生即刻的抓握动作 下肢瘫痪：(截瘫,偏瘫)产生功能性行走 吞咽障碍：产生吞咽动作 尿失禁：膀胱收缩Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*nullDr.Yan@126.com www.gdrehab.com*肢体瘫痪治疗吞咽障碍治疗膀胱控制治疗null脑损伤后肢体瘫痪 脊髓损伤后肢体瘫痪 儿童脑瘫后肢体瘫痪 膀胱直肠功能紊乱 呼吸功能障碍 禁忌证佩带心脏起搏器 静脉血栓形成不能放置电极颈动脉窦处 感染部位 孕妇的躯干部位 手术部位 恶性肿瘤部位 皮肤感觉缺损 对电极过敏的部位临床随机对照研究临床随机对照研究治疗急性脑卒中下肢瘫痪临床对照研究入选 大脑中动脉系统初发脑卒中 发病后２周内 年龄45～84 岁 发病前ADL自理除外标准 病灶位于脑干或小脑 急性心肌梗死 装有心脏起博器 交流障碍 认知功能障碍 脑外科手术 发病前髋关节或膝关节手术Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*治疗急性脑卒中下肢瘫痪临床对照研究技术路线：偏瘫下肢技术路线：偏瘫下肢是否符合入组标准除外Minimize分层随机软件分组分层性质：出血／梗死 年龄：44～59岁， 　　 60～80岁 性别：男／女 病程：<2周；FES组安慰刺激组第一次评定（治疗前）住院治疗第二次评定（治疗2周）标准化治疗FES组30min PT 30min OT 每天1次 每周5 天 共3周，15次每天1次, 每次30min 每周5天,共3周,15次第三次评定（治疗3周）综合痉挛量表 表面肌电图 站起走计时测试yesNo对照组null治疗组模拟正常的步态周期 ２台双通道FES通过转换器连接 电极位置 胫前肌、腓肠肌、股四头肌、腘伸肌 参数 30 Hz，脉宽 0.3 ms, 强度 20-30mA 时间 入院后３天内开始 30 min/ 天,5 天/周 x 3 周 Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*安慰刺激 电极位置相同 没有电源输出评定评定综合痉挛量表（Composite Spasticity Scale，CSS） 评定踝跖屈肌群肌张力 表面肌电图 评定踝关节背伸和跖屈时的最大等长收缩 （Maximum isometric voluntary contraction, MIVC) 站起-走计时测试（the timed up and go test） 评定平衡和步行能力*评定时间治疗前治疗２周后治疗１周后治疗３周后发病后８周住院期间随访结果结果注： ３组之间比较， P=0.03。３组对象一般资料比较 null３组背伸比较 a：力矩增加， b：胫前肌积分肌电图增加， c：协同收缩率降低。 *：P<0.05，#：P<0.01。结论3周FES 治疗可以 延缓偏瘫下肢痉挛的发生及其发展 增加拮抗肌的收缩，降低痉挛肌的协同收缩 FES组较安慰刺激组和对照组早 2~4天恢复独立步行，FES组患者治疗 3周后均能行走 回归家庭 FES组84.6%，安慰组56.3%，对照组 41.7%结论Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*Yan T, Hui-Chan CWY. J Rehab Med, 2009, 41: 312-316 Yan T, Hui-Chan CWY, Li LSW. Stroke, 2005,36: 80-85. 燕铁斌，许云影，李常威..中华医学杂志，2006,86:2627-2631.nullNEW YORK (Reuters Health) - Adding functional electrical stimulation (FES) to standard rehabilitation improves lower extremity function and walking ability in patients with a first acute stroke, new research shows. FES, which has been in use since the 1960s, involves the use of mild electric currents designed to stimulate the muscles. Previous reports have suggested an advantage for electric stimulation therapy over standard rehabilitation, but most studies investigating the issue have not been properly designed, Dr. Christina W. Y. Hui-Chan, from The Hong Kong Polytechnic University, and colleagues note. To address this issue, the researchers assessed the outcomes of 46 patients who were randomly treated with standard rehabilitation alone or in combination with either FES or fake "placebo" stimulation. Stimulation began a few days after the stroke and was given five days per week for three weeks. The researchers' findings appear in the American Heart Association's journal Stroke. Compared with the other two interventions, FES plus standard rehabilitation improved several measures of lower limb function. As noted, treatment with FES also improved walking ability. After treatment, all patients in the FES group were able to walk and 85 percent returned home. In contrast, the percentage of patients returning home in the other groups hovered around just 50 percent. While the results are encouraging, it is not clear that they can be generalized to all stroke patients because the study did not include all stroke categories or patients outside the 45- to 85-year-old age range, the researchers note. SOURCE: Stroke, January 2005. 路透社2005.1.7报道nullYan T, Hui-Chan CWY, Li LSW. Stroke, 2005,36: 80-85.Yan T, Hui-Chan CWY. J Rehab Med,2009；41：312-316治疗脑卒中急性期偏瘫上肢临床对照研究治疗脑卒中急性期偏瘫上肢临床对照研究研究对象 入选标准和排除标准同下肢研究技术路线技术路线是否符合入组标准除外Minimize分层随机软件分组分层年龄：45～59岁， 60～80岁 性别：男／女 性质：出血／梗死 FES组对照组第一次评定（治疗前）住院治疗第二次评定（治疗2周）2组标准化治疗FES组30min PT 30min OT 每天1次 每周5 天 共3周，15次FES治疗 每天1次 每次30min 每周5天 共3周,15次第六次评定（治疗后6个月）1. MMT 2. FMA(上肢) 3.MAS 4.SEP 5.MBI否是电极放置位置电极放置位置电极 一对（4cm×4cm）在患侧三角肌中部与岗上肌中部 一对（3cm×3cm）在患侧上肢前臂背侧近端1/3与1/2处 治疗时间：每天1次，每次30min，共3周（15次）结果结果两组一般资料差异无统计学意义( P>0.05)2组一般资料比较2组改良Ashworth量表（MAS）评分比较2组改良Ashworth量表（MAS）评分比较注：治疗后与治疗前组内比较# P<0.05；FES组与对照组比较治疗，* P<0.05。 2组Fugle-Meyer（FMA）评分比较2组Fugle-Meyer（FMA）评分比较注：治疗后与治疗前组内比较# P<0.05；FES组与对照组比较治疗，* P<0.05。 2组改良Barthel 指数（MBI）评分比较2组改良Barthel 指数（MBI）评分比较注：治疗后与治疗前组内比较# P<0.05；FES组与对照组比较治疗，* P<0.05。 null 功能性电刺激可以 增强初发早期脑卒中患者偏瘫上肢的肌力，改善初发早期脑卒中患者偏瘫上肢运动功能。 提高初发早期脑卒中患者日常生活活动能力。 在停止治疗后，疗效仍可以持续较长时间（至少6个月）。　　结　论Zinlin Lin, Tiebin Yan. Neurorehabilitation and Neural Repair, (submitted) 林子玲，燕铁斌.中国康复医学杂志,2010,25:152-155. 林子玲，燕铁斌. 中华物理医学与康复杂志,2009;31:663-666. 改善脑卒中后吞咽障碍改善脑卒中后吞咽障碍研究对象 入选标准和除外标准同肢体治疗方法治疗方法Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*频率：30~80Hz 波形：双相方形 波幅：25mA 波宽：700ms 刺激强度为5~11mA 每日1h，每周5次， 共10~15次用冰棉签刺激患者腭、舌根及咽后壁，并嘱其做空吞咽动作 每日2次，每次10~15min，每周5次， 共15次评定方法Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*评定方法标准吞咽评估（Standardized Swallowing Assessment，SSA） 最低18分，最高46分 分数越高，吞咽功能越差 血氧饱和度（arterial oxygen saturation，SaO2） 深圳产PC-60指式脉博血氧仪结果Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*结果表1 3组患者的一般资料组内比较用t检验，与治疗前比较，a P<0.05 ； 组间比较用方差分析，治疗前3组SSA得分和SaO2降低值比较，P>0.05； 治疗后3组SSA得分和SaO2降低值比较，a: P<0.05,b:与电刺激组比较，c:与冰刺激组比较。表2 3组患者治疗前、后吞咽情况比较结果与结论结果与结论3种治疗方法均能改善患者的吞咽功能 疗效依次为 神经肌肉电刺激、冰刺激、常规治疗伍少玲，燕铁斌，马超， 中华物理医学与康复杂志， 2007， 29; 117-120 伍少玲，马超，郭友华等. 中华物理医学与康复杂志，2007,29: 537-539.null问的提出 FES为什么能促进脑卒中患者肢体功能恢复 通过什么机制 神经可塑性（neuroplasticity） 如何找出证据 影像学 神经电生理 分子机制 其它？？相关基础研究相关基础研究对健康者fMRI研究对脑卒中fMRI研究 对脑卒中患者SEP和MEP的影响text4text5text6FES对脑可塑性影响Human beingAnimal studyFES对健康者和脑卒中患者上肢 运动功能影响的fMRI研究FES对健康者和脑卒中患者上肢 运动功能影响的fMRI研究材料与方法-fMRI材料与方法-fMRIfMRI和扫描 采用组块设计:基于认知减法模式的“基线—任务模式” 每一任务组块持续24s，各组块之间插入24s控制任务 Cycle: 5次， t: 240s Volre: 8个动态，共80个动态，共可得到2000幅原始功能图。 活动方法与材料-FES方法与材料-FESFES刺激模式 波形为双向方波，频率30Hz，脉宽0.2ms 波升：波降＝1s：1s 电流强度取受试者耐受最大电流 FES预刺激 定位后，预先进行刺激，设置强度 FES刺激诱发右手及腕活动 避免主动伸腕拇外展 避免对侧（左侧）肢体活动 结果结果健康组和脑卒中组脑区激活表患者健康组C：对侧半球，I：同侧半球，SMC：初级感觉运动区，S2：第二感觉区，PM：运动前区， SMA:辅助运动区；CMA:扣带回运动区， IPL:顶下小叶 ， PFC: 额前叶皮层， CRB：小脑 null两组双侧SMC(初级运动感觉区)的激活体积与强度的比较体积强度null两组双侧PM（运动前区）激活体积与强度比较对照组脑卒中组脑卒中组对照组健康组较脑卒中组激活强度高，且有统计学差异（P＜0.05），同侧PM激活强度则显示小于脑卒中组趋势体积强度对照组脑卒中组对照组脑卒中组健康者和脑卒中患者接受30minFES的刺激时在标准立体脑和脑切面的脑区激活图 健康者和脑卒中患者接受30minFES的刺激时在标准立体脑和脑切面的脑区激活图 健康者： 激活区集中在运动手对侧脑中央沟前后 脑卒中患者： 左基底节脑梗死 激活区除了对侧的感觉运动区SMC,还有同侧的运动前区PMC、前额叶PFC、顶下小叶IPL结论结论FES可以 激活与运动和感觉相关的多个脑区 促进脑卒中患者大脑重塑过程 损伤侧SMC的重建与两侧脑的兴奋平衡的重塑是运动功能恢复的重要预后因素 FES改善脑卒中偏瘫上肢功能SEP研究两组一般资料FES改善脑卒中偏瘫上肢功能SEP研究研究对象和技术路线同前2组SEP(N-9)评分比较2组SEP(N-9)评分比较注：治疗后与治疗前组内比较# P<0.05；FES组与对照组比较治疗，* P<0.05。 2组SEP(N-20)评分比较2组SEP(N-20)评分比较注：治疗后与治疗前组内比较# P<0.05；FES组与对照组比较治疗，* P<0.05。 结论结论3周FES治疗可以 缩短脑细胞兴奋的潜伏期 增强脑细胞的兴奋性 FES增强脑细胞突触可塑性（synaptic plasticity）的证据 FES对脑卒中患者SEP和MEP的影响FES对脑卒中患者SEP和MEP的影响青年受试者研究对象初发脑卒中13例 病灶位于一侧大脑半球 40~80岁 一侧肢体偏瘫 无明显感觉及认知功能障碍 愿签署知情同意书 健康志愿者15例 平均22.9±0.7岁 既往无神经系统疾病史 体格和神经系统检查正常 愿签署知情同意书 脑卒中患者null8FES组8例安慰刺激组5例SEP再次检测SEP和MEP30min FES治疗30min 安慰刺激检测MEPN9 , N20的潜伏期和波幅各刺激点的潜伏期和波幅FES治疗FES治疗 运动点选取： 肌电图定位选择运动点4个； 腕背伸拇外展动作 治疗时间30min仪器及参数 : 美国产Respond Select FES治疗仪 间歇输出模式 频率30Hz 脉宽200µs 通电／断电比5s/5s 波升／波降比1s/1s16null2组脑卒中患者治疗前后SEP值比较（x±s） *与治疗前比P＜0.05；**与安慰电刺激组变化率比较P＜0.0523结果null2组脑卒中患者治疗前后MEP值比较（x±s） *与治疗前比P＜0.05；**与安慰电刺激组变化率比较P＜0.05结果结论结论与安慰刺激组比较，30min的FES可以 增强脑卒中病灶部位的兴奋性 潜伏期缩短 波幅增大 对健侧脑组织没有显著性影响 提示 以促进脑卒中后脑可塑性为目的的FES，需要连续治疗，才可以产生累积效应基 础 研 究已经完成已经完成正在进行正在进行已经完成基 础 研 究FES对脑梗死大鼠偏瘫肢体功能康复的影响及其诱导脑皮质可塑性变化的分子机制研究FES对急性局灶性脑梗死大鼠运动功能及梗死边缘区胶质纤维酸性蛋白表达的影响 Wnt信号通道介导FES调控急性脑梗死大鼠内源性NSC行为机制的研究结束语结束语循证医学证明， 功能性电刺激（FES）可以 改善脑卒中偏瘫患者的肢体功能 改善脑卒中吞咽障碍患者的吞咽功能 可能机制 通过 重复性使用（repetition） 强制性使用（constrain-induced movement ） 模式性使用（pattern） 达到促进脑功能重组（neuroplasticity） 基金项目基金项目国家自然科学基金 教育部回国人员基金 广东省自然基金 广东省科技厅基金 香港理工大学重点学科发展基金Dr.Yan@126.com www.gdrehab.com*