原来这种方法有助于恢复脊髓损伤患者的手功能……

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2021年03月02日



原标题:Transcutaneous spinal cord stimulation restores hand and arm function after spinal cord injury

经皮脊髓电刺激对脊髓损伤后手部和手臂功能的恢复

编译:郭振

摘要:

上肢瘫痪严重限制了脊髓损伤患者的独立性和生活质量,恢复手部和手臂运动的控制能力是最优先的治疗任务,但当前改善上肢功能的方法通常不能恢复独立性。本文提出一种经皮脊髓电刺激方法,可以帮助脊髓损伤患者恢复手部和手臂功能。试验结果显示,参与者的肌肉痉挛减少,自主神经功能(心率、体温调节和膀胱功能)得到改善,且功能改善至少保持了3-6个月,即这种康复效果是长期的。

介绍:

由于外界直接或间接因素导致脊髓损伤节段以下肢体严重的功能障碍。在全世界范围内,脊髓损伤的发病率呈逐年增高的趋势。大部分患者无法独立使用手和手臂,难以完成日常的活动,如吃饭、喝水等。

一系列研究表明,使用植入电极对脊髓进行电刺激,可以使脊髓损伤患者在腿部运动和步态方面得到明显改善,是一种新兴的恢复运动功能的神经调节方法。但植入电极客观上存在一定的复杂性,因此,有必要采用更便捷的形式对患者进行康复治疗。

研究对象与方法:

受试人员为6名患有脊髓损伤的患者,平均年龄为42岁,平均受伤时间4.6年。具体如下图:

纳入标准:

•   年龄在21至70岁之间

•   颈部有创伤性脊髓损伤(C7或更高节段)

•   受伤至少一年

•   稳定的医疗条件,没有心肺疾病或频繁的自主神经反射障碍

•   在日常活动中难以独立执行手部和手臂功能

•   具备执行简单提示的电机任务的能力

排除标准:

•   创伤以外的脊髓损伤病因

•   依赖通气支持

•   伴随的神经系统疾病,例如脑外伤、多发性硬化症、中风或周围神经病

•   重大内科疾病,包括值超过170/100 mmHg的失控全身性高血压,心脏或肺部疾病,慢性传染病,凝血异常或需要治疗性抗凝的疾病

•   骨折未愈合、挛缩、压疮、尿路感染或其他可能干扰上肢康复或测试活动的疾病

•   前六个月在上肢肌肉注射肉毒杆菌毒素

•   上肢肌腱或神经移植手术

•   体内植入的任何刺激物,例如迷走神经刺激物、心脏起搏器、人工耳蜗等

所有研究内容都取得了参与者的书面知情同意。

开始时,研究人员对受试者进行每周一次的基础测量,评估每个受试者的功能变异性,为期四周。随后,对6名受试者进行强化功能任务训练,持续四周,同时记录受试者的功能恢复情况。其中,上肢运动训练每周进行3次,每次2小时,包括双手、单手运动和单独的手指运动等,且分为不同难度等级。

接下来,研究人员对全部受试者进行4周的经皮脊髓电刺激,同时配合相同的康复训练,并记录受试者的功能恢复情况。记录信息包括力量和敏感性等,严格按照GRASSP1.0版本评估标准和ISNCSCI国际脊髓损伤神经性分类标准。

随后,根据受试者的损伤程度分为两组。每组的康复训练内容一致,均为电脉冲刺激和强化功能训练,但两项训练内容的次序不同。如下图:

试验结束后,除一位患者外,其他受试者均每月重新测量身体情况。

结果与讨论:

下图展示了经皮脊髓电刺激结合强化运动训练对6名受试患者上肢功能的影响:

脊髓损伤导致完全瘫痪的人通常在受伤后一年内不能显著恢复功能。本研究中首个完全瘫痪的受试者在接受4周高强度的训练后,他的手部仍然瘫痪。而在4周的经皮脊髓电刺激和训练后,他才开始移动手指。

与单独训练相比,采用电刺激可以使受试者的握力、手臂和手部力量与灵巧性有明显提高,该结论已通过了配对样本T检验(p<0.025)。此外,这种改善在停止电刺激之后的至少3-6个月内依旧存在。

先前的研究表明,持续的硬膜外脊髓刺激对痉挛产生有益的效果。在整个治疗过程中,电刺激与运动训练结合的方式使患者的痉挛减轻,如下图:

此外,接受电刺激与运动训练后,患者的心率、体温调节和膀胱功能得到一定程度的改善。受试者3在患病1年内首次重新弹吉他,受试者4在患病5年后重返油画领域。所有受试者的心理和身体健康也有所改善。

在受试者的常规锻炼计划中,他们的核心稳定性、平衡控制和下肢功能都有所改善。

但这项研究有几个局限性,因为是与刺激相关的感觉,假刺激和蒙蔽是很难实现的。研究小样本量时,脊髓损伤患者之间不同的损伤程度和基线功能导致了变异性。

结论:

研究结果表明,经皮脊髓电刺激可使完全性和不完全性脊髓损伤患者的手部和手臂功能快速恢复且持续保持,高强度的上肢功能训练结合经皮电刺激可以改善刺激的功能结果,这种改善是长期有效的。

参考文献

F. Inanici, L. N. Brighton, S. Samejima, C. P. Hofstetter and C. T. Moritz, "Transcutaneous spinal cord stimulation restores hand and arm function after spinal cord injury," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, doi: 10.1109/TNSRE.2021.3049133.



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