采用H型线圈的rTMS联合骑行训练以改善卒中后下肢运动功能：一项探索性研究

“脑卒中”又称“中风” “脑血管意外”。是一种急性脑血管疾病，是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一种疾病，卒中后运动障碍是常见后遗症之一，其主要表现为肌肉无力、肌肉痉挛、异常运动和异常步态。

目前，重复经颅磁刺激(Repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)已被公认为是治疗卒中后运动障碍的有效干预措施，在此基础上，为了刺激到更深的脑区，以获得更好的治疗效果，深部经颅磁技术应运而生。深圳英智科技有限公司长期专注于脑与神经疾病精准诊疗创新技术研究与应用，其与以色列BrainsWay公司联合开发的深部经颅磁刺激(DTMS)系统，采用独有H线圈专利技术，相较于市面上的其它商业化TMS，DTMS刺激区域更宽泛，刺激深度可达皮质下6-8cm，直达大脑深部损伤核团。

2020年7月，意大利圣拉斐尔医院的Raffaella Chieffo等人发表文章，研究DTMS联合骑行训练改善脑卒中后下肢运动功能，并将此项研究：Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation With H-Coil Coupled With Cycling for Improving Lower Limb Motor Function After Stroke: An Exploratory Study发表于Neuromodulation: Technology at the Neural Interface

介绍

近年来，rTMS在卒中后运动恢复中的应用在很大程度上受到半球间竞争模型的影响。该模型提出，卒中后运动障碍至少部分是由于大脑两半球主要运动区间经胼胝体的抑制通路的平衡被打破。为了使半球间平衡正常化，rTMS被应用于抑制健侧半球或促进患侧半球。然而，最近的研究提出不同观点，他们发现相比于上肢运动，下肢运动在大脑激活模式上更倾向于双侧激活，且在对健康个体的右侧下肢进行单侧训练后，观察到对侧下肢反应区的兴奋性增加，这表明两个运动皮质之间存在功能性的半球间连接。本文假设单侧皮质脊髓束损伤后，对侧运动系统的重组可能促进而不是抑制下肢运动恢复，而rTMS对运动皮层的双侧促进可改善下肢运动恢复，通过H线圈进行高频rTMS可有效刺激到下肢运动皮层，并同时刺激两侧的运动皮层，促进神经兴奋性。骑行训练只需要最少的体力，但它可以激活下肢感觉运动回路并促进其神经可塑性效应，此外，骑行训练激活皮质脊髓回路也会降低腿部和手臂肌肉的运动阈值。

据前人研究，非侵入性脑刺激(Non-invasive brain stimulation, NIBS)技术和运动训练结合可能会使它们的效果最大化。本研究旨在测试这种联合治疗的可行性和安全性，并探索在骑行训练期间在下肢运动皮层上使用H线圈进行rTMS治疗的有效性。

方法

双盲、安慰剂对照、交叉研究

招募12名卒中后下肢运动障碍患者。

在为期3周的骑行训练期间，使用H型线圈在下肢反应区进行了11次(第一周5次，第二周和第三周分别3次)高频rTMS治疗(刺激时间2s、间隔时间20s、刺激频率20 Hz、刺激强度90%RMT、总脉冲数1600、持续15分钟)。

每名受试者都接受了真假rTMS治疗(分别3周)，并以随机序列(真-假或假-真)进行了一个冲洗期(四周，以减轻前一次干预的影响)。并且在接受TMS治疗期间，受试者坐在椅子上，双脚被绑在自行车踏板上，他们需要以50rpm的固定速度进行没有阻力的骑行运动。

美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale, NIHSS)在基线检查时、治疗后和冲洗期后对病情量化；

Fugl-Meyer评定量表下肢部分(Fugl-Meyer assessment for the LE, FMA-LE)评估下肢功能；

改良Ashworth量表(Modified Ashworth Scale, MAS)用以评估痉挛；

10米步行测试和6分钟步行测试记录步态速度和耐力。

图1.交叉实验设计

结果

表3.根据治疗顺序分组的临床测量值随时间的变化。两种序列种只有真rTMS对FMA-LE和MAS评分产生了显著影响。

在第一个治疗期之后，观察到真治疗下FMA-LE(z=−2.06，p=0.03)和MAS评分(z=−2.04，p=0.04)存在显著的延续效应(表3)。

弗里德曼测试显示，在两个治疗序列(真-假、假-真)中，FMA-LE和MAS评分随时间变化显著，而10M测试仅在真-假序列中发生显著变化。

图2.随着时间的推移，FMA-LE和MAS分数会发生变化。

只有当骑行训练联合真治疗时，才能获得显著且持续的改善。*p<0.05

黑线：真rTMS，灰线：假rTMS。连续线：治疗周期；虚线：冲洗期。

FMA-LE和MAS评分的持续改善仅在真-假序列中骑行与真治疗联合时存在(基线vs.治疗后FMA-LE z=−2.01，p=0.04;MAS LE z=−2.3，p=0.02;基线vs.随访后FMA-LE z=−2.06，p=0.03;MAS LE z=−2.04，p=0.04)以及在假-真序列中也是如此(基线vs.治疗后FMA-LE z=−1.8，p=0.06;MAS LE z=−2，p=0.04;基线vs.随访后FMA-LE z=−2，p= 0.04;MAS LE z=−2，p=0.04)(图2)

在真治疗后的FMA-LE评分中出现最小可检测变化(minimal detectable change, MDC)的被试数量显著高于假治疗：真 67%(8/12);假 9%(1/11)(p= 0.009，卡方：7.987)。

图3.静息运动阈值(Resting motor threshold, RMT)仅在真治疗后显著降低

关于RMT，重复测量方差分析显示“时间”和“治疗”因子之间存在显著相互作用(F=5.18, p=0.046)。事后分析表明，静息运动阈值(resting motor threshold, RMT)在真治疗之后显著下降(p=0.01;从85%±10.8到81.5%±9.8)，但在假治疗后没有显著下降(p=0.44，从85.5%±12.8到86.8%±12)(图2)。在治疗结束时，RMT在真治疗后低于假治疗(p = 0.01)(图3)

结论

这项探索性研究表明，使用H线圈的双侧高频rTMS联合骑行训练在改善慢性卒中后患者下肢的运动功能和痉挛方面是安全且有效的，但在步态速度和耐力方面作用不大。

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参考文献：Chieffo, R., Giatsidis, F., Santangelo, R., Alyagon, U., Comola, M., Zangen, A., ... & Leocani, L. (2021). Repetitive transcranial magnetic stimulation with H-coil coupled with cycling for improving lower limb motor function after stroke: an exploratory study. Neuromodulation: Technology at the Neural Interface, 24(5), 916-922.