（生物医学工程专业论文）脑神经网络综合康复治疗仪及其临床疗效研究.pdf

重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t t h em o v e m e n tf u n c t i o nd i 8 0 a s 豁a n ds u c hs y n d r o m e s 鹤d e p r e s s i o ne t cr e s u l t e d f r o mt h es t r o k ea l ld ob a d l yh a r mt oh u m a nb e i n g s h e a l t ha n dm e n t a l i t y a l t h o u g h , s o m eo r d i n a r yr e h a b i l i t a t i o nm e t h o d sd e r i v e df r o mf a c i l i t a t i o nt e c h n i q u ec a n h e l pt h e r e c o v e r yo f t h ep a t i e n t sm o v e m e n ta b i l i t y , t h ec l i n i c a lr e s u l ti sn o ts a t i s f i e d t h es t u d yf o u n dt h a to u rn f f f v ec e n t r e ( b r a i n & s p i n a lc o r d ) h a st h eo u t s t a n d i n g p l a s t i c i t y , b a s e do nt h i sa n dt h ei m p r o v e m e n te f f e c tf r o mt h ee m g - t r i g g e r e d n e u r o m u s c u l a re l e c t r i c a ls t i m u l a t i o nt ot h e l i m b s ，t h ep r i n c i p l eo fn e u r o g e n i c n e u r o p r o t e c t i v ee l e c t r i c a ls t i m u l a t i o nt ot h ec e r e b e l l af a s t i g i a ln u c l e u s ，t h ei n c r e a s e a c t i o nt ot h ec e r e b r a la r t e r yb l o o ds t r e a m 鼢s p i n a lc o r ds t i m u l a t i o na n dt h ep o s i t i v e m e n t a l i t yf u n c t i o nf r o mc o g n i t i v er e l e a r n i n gm e t h o d t h ei n t e g r a t i o nr e h a b i l i t a t i o n m e t h o do f p h y s i c a l & m e n t a l i sb r o u g h tf o r w a r da n dt h em e d i c a li n s t r m n e n ts a m p l e h a sb e e nd e v e l o p e d t h ed e s i g n e dt h e r a p yi n s t r u m e n ta d o p t st h ef r a r a e w o r ko f d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e mt h a tc o m p r i s e st h ee x t e n s i o ns e ta n dp c t h ee x t e n s i o ns e t c o m p r i s e ss e v e r a lc o r r e s p o n d i n g l yi n d e p e n d e n tc i r c u i tm o d u l e sa se m gc o l l e c t i o n , n m e sa n df n s & s c s ，w h i c ha l lc o m m u n i c a t ew i t hp cb yt h es t a n d a r ds e r i a lp o r t b o t hw a v e so f n m e sa n df n s & s c sc a n e f f e c t i v e l ys o l v et h ea d a p t a b i l i t yp r o b l e mo f s i m u l a t i n gw a v e f o r mt ot h eh u m a nb o d y t h i sp a p e rp r e s e n t sm a i n l yr e h a b i l i t a t i o nt r e a t m e n tm e c h a n i s mo f t h i si n s t r u m e n t 、 h 绷d w a r ea n ds o f t w a r es y s t e m s ；f i n a l l ye q u i p m e n tt h r o u g has e r i e so fc l i n i c a lt r i a l sh a s c o n f i r m e dt h ee f f e c t i v e n e s sa n d p r a c t i c a l i t y t h ei s s u eo ft h e p a t i e n t s d e v e l o p e dt h r o u g ht h e 1 l s eo fe m gt r i g g e r e d n m e s ，f o u n ds u p e r i o rt oc o n v e n t i o n a lt r e a t m e n tm e t h o d sa n dn e u r o m u s c u l a re l e c t r i c a l s t i m u l a t i o nt h e r a p y i nc o n v e n t i o n a lt r e a t m e n tb a s e do nt h eu s eo ft h ei n s t r u m e n tf o r f n st r e a t m e n to f a c u t ec e r e b r a li n f a r c t i o np a t i e n t sw i t hh e m i p l e g i a , t h er e s u l tc o n f i r m e d t h a tt h eu p p e ra n dl o w e re x t r e m i t i e sa f t e r 仃e a t m e n ts i g n i f i c a n t l yi m p r o v e dn e u r o l o g i c a l f u n c t i o na n ds u p e r i o rt ot h ec o n t r o lg r o u p k e yw o r d s ：s t r o k e , n e u r o m u s c u l a re l e c t r i c a ls t i m u l a t i o n , f a s t i g i a ln u c l e u s s t i m u l a t i o n , s p i n a lc o r ds t i m u l a t i o n , c o g n i t i v er e l e a r n i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：私台干 签字日期：。闸年月少日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：弓茛留毕 签字日期：。曰年6 月l j 曰 l f 导师签名： 签字日期：厮多月汐日 重庆大学硕士学位论文 1 课题背景 1 课题背景 脑卒中( s t r o k e ) ，俗称中风，是以出现意识障碍和局灶性神经功能缺失为共同 特征的急性脑血管病，起因于脑血管损伤或脑供血中断，是常见的神经科疾患【1 1 。 近几十年，脑卒中因其极高的发病率、死亡率以及致残率而严重危害着人类 的健康。在西方发达国家，它已成为第三大致命疾病及导致残疾的主要原因。我 国的形势则更为严峻，全国每年新发脑卒中患者1 2 0 1 5 0 万人，约有8 0 1 0 0 万 人死亡，其中7 5 的存活者均存在不同程度的功能残障【2 】。由于脑神经系统受损， 失去了对低级中枢控制作用，所以脑卒中患者在进入恢复期后多留有不同程度的 肢体瘫痪、以及由肢体瘫痪引起的运动功能障碍、肌肉痉挛、抑郁等症状，其中 以运动障碍最为常见。这些病症不仅会给患者的身心健康造成极大的影响，而且 也给社会和家庭带来了沉重的负担。 脑卒中康复治疗的基础是脑和脊髓的可塑性q l 枷c i 动理论【3 1 。研究显示，在 脑卒中发病早期，大脑的受损部位残存的神经细胞仍有神经冲动，但该冲动不足 以引起相应肌肉的运动；发病4 - 6 周后，由于患侧肢体的不运动，没有相应的神经 冲动传入大脑，导致受损部位残存的大脑细胞凋亡【4 】。 因此，在脑卒中瘫痪的康复治疗中，应强调早期进行辅助运动，避免残存的 大脑细胞凋亡。相关研究均已证实，早期康复干预可以明显改善脑卒中患者的运 动功能状况，对于减轻患者的残疾程度、预防并发症和提高其生存质量等均起到 了积极的作用【5 j 。而且，早期康复训练在促进患肢功能恢复及提高日常生活能力 ( a c t i v i t i e so f d a i l yl i v i n g , a d l ) 方面，对比单纯的药物治疗或者恢复期再进行功能锻 炼的效果要更加明显。早期成功的康复护理，可大大减少肌肉萎缩、关节挛缩畸 形等，这些都是药物治疗所无法代替的【6 】o 常规的康复治疗方法主要是侧重鼓励患者用健侧作代偿，带动患肢做被动运 动，以后发明了各种神经发育促进术( f a c i l i t a t i o nt e c h n i q u e , m ，如：b o b a t h 、 b r u n m t r o m 等运动疗法、作业疗法、电刺激、生物反馈等，虽然它们有助于脑卒 中患者运动功能的恢复，但是效果还不尽如人意川。近些年，国内外的一些康复工 作者在临床上开始尝试新的方法以及不同康复疗法结合起来的综合疗法，取得了 比较显著的疗效。 同时也有学者指出，在恢复脑卒中患者运动功能的同时，还应该注重保护患 者的脑神经网络，这样才能促使其生理功能的全面康复。由近十余年来才深入展 重庆大学硕士学位论文i 课题背景 开的小脑项核电刺激( f n s ) 和近期才得到医学界的认可的脊髓电刺激( s c s ) 的相关 研究和结果给了我们重要的提示。 一方面，f n s 已经被证实能诱发条件性中枢神经源性神经保护作用 ( c o n d i t i o n e d c e n t r a l n c u r o g e n i c n e u r o p r o t e c t i o n , c c n n ) 哺】，这些年在国内外的多项实 验及临床研究均提示，电刺激小脑顶核具有明显改善大脑局部血流量、减轻缺血 性损害、保护神经细胞，促进神经功能恢复、消除抑郁等功效【9 d 。另一方面，通 过电刺激脊髓的实验表明【1 2 1 3 】，s c s 不仅能使动物的个别肌肉和肌群达到分级控 制肌力，代偿部分失用肌肉的作用，而且也有促使脑血管痉挛病人大脑中的动脉 血流分布明显增高的作用。 另据报道，卒中后抑郁( p o s ts t r o k ed e p r e s s i o n , p s d ) 被认为是脑卒中最常见和最 重要的神经精神并发症，脑卒中后重度抑郁者占1 0 , - - 2 5 ，轻度抑郁者占1 0 一 4 0 1 4 1 。因此，在常规的心理疏导、良好的护患关系基础上，如何充分调动患者 的主观能动性和自信心也十分重要。近几年逐步兴起的认知重新学习法( c o g n i t i v e r e l e a m i n g , c r ) 在这方面已被证实具有独特的心理治疗作用f 1 5 】。 当代医学正处于从传统的“生物技术模式向“生物心理社会技术”的现代医 学模式转变的过程中，这无疑是2 1 世纪科学发展的大趋势【l6 】。脑卒中康复是一个 综合性的系统工程，更应该遵循生物、心理、社会医学相结合的治疗模式。因此， 非常有必要综合和分析新的脑卒中康复方法，并研制相关的实验平台。 国内外大量的临床实践已经证明，脑卒中患者生存质量的高低主要取决于瘫 痪肢体功能的恢复程度【1 7 】，尽早引入有效的物理治疗无疑是瘫痪患者康复的关键， 而患者的主动配合以及心理的功能康复则是治疗的基本保证【】。因此，运用新的 康复技术，并探索更有效的方法来改善患者的生理功能，使其能在最短时间内达 到最满意的治疗效果并最终摆脱病残的折磨，一直是从事康复工程生物医学工程 人员研究和实践的重点。所以，在学科交叉融合的基础上，本课题的提出与研究 的展开不仅具有一定的学术意义，而且也具有相当的社会意义和市场价值。 综上所述，本课题在综合国内外神经康复领域以及现代生物医学工程的理论 成果与实现方法的基础之上，提出一种以自发肌电触发的n m e s 为主，以f n s 和 s c s 为辅，结合c r 心理治疗的“物理柏d 理”的综合康复方法，研制出一种具有自 主知识产权的高科技医疗器械产品脑神经网络综合康复治疗仪，并通过对肌 电触发的神经肌肉电刺激和小脑顶核电刺激的临床实验，证实了本治疗仪治疗脑 卒中患者具有很好的疗效。 论文规划： 2 重庆大学硕士学位论文1 课题背景 本论文的第一章说明了课题的提出及研究意义，在总结国内外有关脑卒中康 复的常规和新型疗法的基础上，分析了本设计所提出的综合康复方法：第二章简 述了脑卒中的病理基础以及所采用的相关康复方法的医学机理；第三章叙述了整 个康复平台的设计原则、技术路线以及系统总体结构设计、系统硬件电路模块和 软件系统等；第四章主要介绍了神经肌肉电刺激的初步临床实验及其结果；第五 章介绍了小脑顶核电刺激的初步临床实验及其结果；第六章对全文做出总结，并 提出对后期研究工作的展望。 3 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 2 1 脑卒中病理基础 由于血管壁损伤、血压改变、血液成分异常、血流动力学异常等分别或联合 作用，可产生缺血性和出血性两大类脑卒中疾病。它们的病理基础见图2 1 。 图2 1 脑卒中的病理基础 f i g2 1p a t h o l o g yo f s t r o k e 2 1 1 缺血性脑卒中的病理基础 缺血性脑卒中或脑梗死的临床病因有以下几点： 脑栓塞是脑梗死的最主要病因【1 9 1 ，如经食管超声心动扫描能够发现许多常 规心脏超声所不能监测到的心源性栓子； 动脉存在狭窄或闭塞，通过狭窄动脉的血液减少，或存在心输出量或血压 下降而引起了“血液动力学性”的脑卒中，如颈内动脉近端的狭窄闭塞可造成脑实质 深部的大块梗死； 腔隙性脑卒中梗死面积小且部位深，多为高血压性小血管病变，尽管可能 无高血压病史。 在栓塞性梗死的机制中主要是动脉动脉栓塞型脑梗死【1 9 , 2 0 ，是指以动脉粥 样硬化病变为栓子来源的栓塞，包括颈动脉系与椎基底动脉系在内的主要脑血 管近端动脉上的粥样硬化斑块，可在局部形成附壁血栓，其中一部分血栓脱落成 为栓子，随血流至远端血管，引起血管闭塞。 2 1 2 出血性脑卒中的病理基础 颅内出血属于内出血，依血液流出后所滞留的部位分为：脑实质出血( 简称脑 4 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 出血) 、脑室出血、蛛网膜下腔出血、硬膜下出血和硬膜外出血。在此着重讨论前 三者，且为自发性出血l z “。 脑出血( 包括脑实质出血、脑室出血) ：被广泛接受的脑实质出血的机制是 脑微动脉瘤学说，该学说主要认为长期的高血压势必导致小动脉硬化。在一些经 常承受高压的部位，特别是供应深部脑组织的穿通支与主干呈直角分出，承受较 大的压力冲灌，可形成微动脉瘤( c h a r e o t - b o u c h a r d 动脉瘤) ，易破裂造成脑出血。 动脉粥样硬化也可波及小动脉，使管壁变性、动脉周围组织缺血、坏死，在血压 升高时可破裂出血。高血压与脑动脉硬化往往同时存在，相互促进，构成脑出血 最主要的病因，称为高血压动脉硬化性脑出血。 蛛网膜下腔出血：在蛛网膜下腔出血( s a h q 的各种病因中，先天发育异常 的浆果状动脉瘤及动脉硬化性动脉瘤共占5 0 ；动静脉畸形占1 5 ；脑底异常血 管网症占l o ；其他原因，如高血压性动脉硬化。颅内肿瘤、免疫性血管病、颅 内感染性疾病、脑内静脉系统血栓形成、脑梗死等占1 5 ；原因不明者占1 0 。 2 2 脑卒中所引发的运动功能障碍 脑卒中患者由于中枢神经系统本身的破坏，特别是控制运动、言语等功能的 脑组织遭受损害后而导致多种严重的功能障碍，其中以运动障碍比较常见【捌。 2 2 1 主要的运动功能障碍 脑卒中所致的运动功能障碍，最常见的是在脑卒中病变的大脑半球对侧肢体 的中枢性偏瘫。( 见图2 2 1 图2 2 常见脑卒中患者运动功能障碍 f i g2 2 c o m m o nm o t o rd y s f u n c t i o ni np a t i e n t sw i t hs t r o k e 5 重庆大学硕士学位论文2 脑卒中病理基础及康复方法机理 在发病初期为肢体无力的软瘫，随后可逐渐出现肌张力增高为特点的硬瘫， 也就是所谓的痉挛性偏瘫。这种中枢性偏瘫可表现为：下肢伸肌张力增高及上肢 屈肌张力增高，形成下肢髋关节内收、膝关节伸直、足趾跎屈；上肢内收、肘关 节屈曲、前臂旋前、手指屈曲的偏瘫特有姿势，走路也形成划圈步态。 此外，脑卒中患者还可以存在联合反应、共同运动( 又称连带运动) 等粗大的异 常运动模式。原本正常的反射也可变得亢进，除了肌张力增强痉挛之外，患侧肢 体肌力也出失去运动控制而发生质变过程，运动协调控制和平衡功能也会受到很 大影响。 脑卒中患者发生运动功能障碍的主要原因是由于高级中枢神经系统受损，低 级中枢失去了高级中枢的控制，于是出现了脊髓反射的异常亢进，一些原来被高 级中枢所抑制的反射被释放出来，而外界刺激又常会增强这些异常的活动。 2 2 2 其他运动功能障碍 除了上述的粗大的异常运动模式之外，脑卒中患者还存在反射亢进、肌张力 异常、运动协调控制障碍和平衡功施障碍等其他运动功能障碍。 表2 i 脑卒中其他运动功能障碍一览表 t a b l e2 1s t r o k el i s to f o t h e r m o t o rd y s f u n c t i o n i功能薄褥名嚣 表瑷形式 高级中枢与低级中枢之间的相互调节、制约功能被破坏，尤其是 高级中枢的控制能力丧失 反射亢进 正常反射能力减弱，病理反射、脊髓反射、肌紧张反射亢进 肢体协调、控制、平衡功能异常。 脑卒中早期肌张力过低( 即软瘫) 肌张力异常 脑卒中的1 3 周后，肌张力增高，被动运动可感到阻力增加 患者的高级神经中枢抑制作用减退、反射亢进、肌张力过高 运动协调控制 肢体肌群之间失去相互协调控制，正常的精细协调( 尤其是手部的 障碍 精细协调功能1 、分离活动会无法完成 平衡功能障碍 平衡功能产生障碍，患者坐、站不稳，步行困难 此外，脑卒中会造成以失语为主要特征的交流障碍以及抑郁、吞咽困难、共 济失调、偏易感觉障碍、偏盲等病症。 6 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 2 3 脑卒中康复的医学机理 近年来，国际医学界加强了对大脑的基础、临床和康复的研究，在脑卒中康 复的研究方面也取得了重大的进展。其中，最重要的是认识到中枢神经系统在损 伤后具有结构和( 或) 功能上的重组能力，即脑和脊髓的可塑性伽a s t i c i 助理论p j 。 随着医学成像技术的发展，s p e c t ( s i n g l ep h o t o ne m i s s i o nc o m p u t e dt o p o g r a p h y , 单光子发射计算机断层扫描) 和f m r i ( f u n c t i o n a lm a g n e t i c 嘲锄c ci m a g i n g , 功能 性磁共振成像) 的出现，人类真正能从功能影像学的水平直接观察到人脑在生理和 病理状态下的活动，为大脑和脊髓的可塑性和功能重组提供了客观和科学的证据， 这个重要的基础理论研究无疑为脑卒中的康复医疗工作奠定了科学的和坚实的基 础。 研究表明：中枢神经细胞间的连接在一生中不断变化和完善，并储备有潜伏 的传导通路和突触。中枢神经损伤后造成的肢体功能障碍是因为脑、脊髓损伤后 失去了对肢体的驱动和控制能力所导致的。这种驱动和控制是以脑和脊髓细胞发 放信号，并以电的形式通过神经传导通路传导到相应的肌组织，使之产生协调肌 肉运动和关节活动来实现的。任何一个环节发生故障都会使该电信号减弱或不能 传递，最终导致肌肉不能运动。因此，通过建立该信号的发放强度和传导能力， 可以促使该环节中各个部位恢复正常功能，肢体的功能也得到相应的改善。脑、 脊髓、神经功能治疗是基于上述治疗机理的。脑的可塑性理论是神经康复的重要 理论基础的发展。 图2 3 神经信号传导通路 f i g 2 3 n e u r a ls i g n a lr a n 娃l o t i o np a t h w a ym a p 脑卒中患者的主要表现为中枢神经系统某部位受到损害，从而导致相应肢体 不能自主活动。早期，中枢受损区域仍然有少量活动的神经末梢在随意控制下发 7 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 放神经冲动，由于此时中枢发放的神经冲动过于微弱，难于引起患肢产生动作， 若不及时加以强化，这种记忆会被遗忘，再进行治疗就很困难。 国外的研究表明，对患者脑卒中后5 天开始康复治疗，脑功能的重组较没有 康复治疗的差异有高度显著性，且肢体的主动或被动活动引起脑细胞可塑性的变 化具有类似的模式【3 刀】，提示脑的可塑性在脑卒中后早期即出现阴。这种可塑性在 结构上表现为【3 】： 受损神经细胞轴突的侧支芽生，增加在部分传入靶区的投射密度； 新长出的侧支与靶细胞再建突触联系，如部分传入靶区内突触性终末的数 量先减少，后增多；终末增大或每个终末上的突触增多，或电活性增强等； 靶区内部分传入二级神经元出现兴奋性递质受体上调，突触后致密区扩 大； 胶质细胞增多、增大等。此外，大量的临床实验和研究也已经证实，丰富 的环境刺激是大脑功能重组的重要条件【2 5 1 。 根据这些理论，利用各种方式刺激运动通路上的各个神经元，最终达到阈值 时，引起靶运动神经元的兴奋使邻近的神经元发生“阈下兴奋”。把阈下兴奋状态的 神经元转变为兴奋状态，以获得正确的输出，完成正常的运动功能。 2 4 常规康复方法的研究现状 国内外常规的康复内容除了药物治疗以外，主要指的是物理疗法( p h y s i c a l t h e r a p y , p d ，这又包括针灸、运动疗法、作业疗法( o c c u p a t i o n a lt h e r a p y , o t ) 、电刺 激，生物反馈等神经生理学方法( 分类情况见图2 3 ) ，以下是各种方法的详细介绍。 r 药物治疗 舫法|r 篓疗法 l| 作业疗法 h 臌f 篡篓嚣：激 |l 经皮裤经刺激 l 生物反馈r 肌奄生4 版馈 匕肌电触发懿神经肮匈电刺激 重庆大学硕士学位论文2 脑卒中病理基础及康复方法机理 2 4 1 药物疗法 药物治疗的目的在于挽救坏死灶周围的功能，使未完全破坏的脑细胞通过降 低脑水肿，抑制血小板聚集，降低血液黏度，改善侧支循环等增加局部血液供应， 以使这些脑细胞恢复功能。 常规的康复药物主要有：口服或鞘内注射巴氯酚( b a c l o f e n ) 和局部注射肉毒素 掣2 6 - 2 7 。临床证实，药物治疗有助于脑卒中患者的神经康复，能提高治疗效果， 最终改善预后，防止挛缩、关节脱位及畸形等并发症的发生。但是，药物疗法不 可避免的存在副作用，以巴氯酚而言，它在大剂量服用后，能使患者表现出嗜睡、 胃肠道不适等症状1 2 8 】；而肉毒菌素由于价格昂贵，也限制了它在临床上的使用。 2 4 2 物理疗法 广义的物理疗法包括针灸、运动疗法、作业疗法( o d 、神经肌肉电刺激 ( n e u r o m u s c u l a re l e c t r i c a ls t i m u l a t i o n , n m e s ) 、生物反馈( b i o l o g i c a lf e e d b a c k , b f ) 等， 而狭义的物理疗法通常指的是由神经发育促进术发展而来的各种运动疗法【”。 针灸 针灸法具有运行气血，疏通经脉，调整阴阳的作用睇9 】。针灸或者电针( 将脉冲电 流施加于针灸针后对穴位刺激) 在治疗脑卒中偏瘫中，通过针刺头部、躯干、肢体 等部位的特定穴位( 比如颈部的风池穴、下肢的腧穴等) ，能够直接或间接地改善大 脑的血液循环，促进脑神经细胞的修复，恢复运动机能，从而促进肢体的运动【3 0 】。 运动疗法 以神经发育促进术( f a c i l i t a t i o nt e c h n i q u e ，f t ) 为主的综合运动疗法是肢体康复 中应用较广泛的方法之一。包括传统的b o b a t h 、r o o d 、本体神经肌肉促通法 ( p r o p r i o c e p t i v en e 珊o m u s c u l a rf a c i l i t a t i o n , p b q 、b r u n n s t r o m 训练技术、运动再学习 法( m o t o rr e l e a r n i n gp r o g r a m , m i u 1 以及新发明的反复抗阻力练习( r e p e t i t i v e r e s i s t a n c ew a i n i n g , r r t ) 、强制性使用运动疗法等，其中，近些年报道较多，临床 应用较为成熟是b r u n n s t r o m 训练技术和运动再学习法。 作业疗法 作业疗法( o c c u p a t i o n a lt h e r a p y , o t ) 早期也被称为“职业疗法”，是指让患者通过 日常生活、工作劳动中的一些动作练习，达到改善瘫痪肢体的运动功能、提高患 者a d l 能力的治疗方法【3 1 1 。 治疗师通过作业治疗指导部分恢复功能的患者，有目的、有针对性地选择进 行某项活动，以便进一步改善和恢复躯体、心理和社会各方面的功能，其重点在 于增强手的灵活性、手眼的协调性，对动作的控制能力和工作耐力的训练。因此 9 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 它是以改善上肢应用运动功能( 精细、技巧运动方面) 为重点，而上述的各种运动疗 法是以改善下肢运动机能为重一t j , 1 3 2 - 3 3 1 。 作业疗法强调以患者自身的主动活动为主，可以充分发挥患者的主动性，消 除依赖性。但是，由于受到治疗目的及设备的限制，往往对全身的作用和影响较 小，同时，作为一项反复而又枯燥的长期锻炼，对于患者而言一般难以长期坚持， 所以宜和其他康复手段结合，才能取得更好效果 3 3 - 3 4 。 电刺激 电刺激治疗瘫痪在目前针对脑卒中后肢体瘫痪的康复工作中，它也是一种广 泛应用的治疗方法【3 5 4 8 】。大量临床研究表明，电刺激治疗能改善脑卒中患者的肢 体功能，降低致残率，提高患者的生活自理能力。 用于康复的电刺激指的是采用频率在1 0 0 0 h z 以下的低频脉冲所进行的治疗， 按照刺激部位可划分为：表面刺激、经皮刺激、植入式刺激三类【1 6 1 。而临床上通 常分为；神经肌肉电刺激( n e u r o m u s c u l a r e l e c t r i c a ls t i m u l a t i o n , n m e s ) 、功能性电刺 激( 劬c 吐0 n a le l e c t r i c a ls t i m u l a t i o n , f e s ) 、经皮神经刺激( t r a n s a c t i o n a le l e c t r i c a ln e r v e s t i m u l a t i o n , t e n s ) 3 9 - 4 0 。 1 ) 神经肌肉电刺激 神经肌肉电刺激( n e u r o m u s c u l a re l e c t r i c a ls t i m u l a t i o n ，n m e s ) 是指利用低频 脉冲电流刺激神经或肌肉引起肌肉收缩，以达到提高肌肉功能或治疗神经肌肉疾 患的一种治疗方法，国外用于瘫痪治疗已有4 0 多年的历史 实验已经证实：神经肌肉电刺激能有效地增加体力活动和患肢的感觉，有效 地刺激代谢与骨骼肌的训练；同时又能协调和支配肢体的协同功能，利用生物反 馈促通信息，可减轻病灶组织的坏死过程，减轻病灶周围水肿，促使边缘区组织 功能的恢复，改善脑部血液循环，有助于建立侧枝循环，促进大脑支配肢体活动 的能力h 1 书】。 其治疗原理为脚】： 促进局部血液循环，引起肌肉节律性收缩，从而延缓病肌萎缩。失神经支配 后第一个月，肌萎缩最快，故确诊后应尽早开始治疗。 防止肌肉大量失水和发生电解质、酶系统等代谢紊乱。 抑制肌肉纤维化，防止其硬化和挛缩，所以失神经后数月仍应坚持治疗。 促进神经再生和神经传导功能恢复。 2 ) 功能性电刺激 功能性电刺激是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激 1 0 重庆大学硕士学位论文2 脑卒中病理基础及康复方法机理 一组或多组肌肉，从而诱发肌肉运动或模拟正常的肌肉自主运动，以达到改善或 恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的【4 5 1 。所刺激的肌肉在解剖学上具备完整的神经 支配，但是失去了应有的收缩功能或失去了中枢神经支配，该疗法最主要的特点 是可以让患肢产生即刻功能性活动嗍，因此适用于脑卒中瘫痪或截瘫后肢体运动 障碍患者的治疗。 l i b e r s o n 首先将f e s 用于脑卒中瘫痪治疗，为在脑卒中偏瘫后运动功能恢复 领域中的应用开创了先河。b u r r i d g e 、v u a g n a t 等在慢性偏瘫患者进行电刺激的实 验，证实对脑卒中后肢体瘫痪治疗有效，还可显著提高患者肩关节的运动功能1 4 7 1 【4 引。 3 ) 经皮神经电刺激 t e n s 是是将电极放在皮肤表面，通过低频脉冲直流电刺激神经纤维，从而达 到治疗目的的一种方法。t e n s 治疗仪早期一直用于各类疼痛的治疗，大量临床及 基础研究表明，t e n s 对疼痛的缓解作用比较显著；直到2 0 世纪9 0 年代，国外才 开始用t e n s 来改善慢性脑卒中患者的躯体功能并取得了良好疗效1 4 0 。 侯群等采用t e n s 治疗脑梗死偏瘫患者，发现患者经治疗后，其运动功能及 日常生活活动能力均明显提高【4 9 】。赵玉兰等采用t e n s 对脑卒中患者进行治疗， 证实t e n s 对脑卒中患者尽早施行治疗有助于改善其运动功能，提高生活质量【5 0 】。 生物反馈法 生物反馈疗法( b f ) 又称生物回授疗法，或称植物神经学习法，广义上是指借助 电子仪器，将人们通常意识不到的肌电、皮温、心率、血压等体内功能变化转变 为可以意识到的视听信号，并通过指导和自我训练，使患者根据这些信号，学会 控制自身不随意的功能，用于治病和康复训练的方法【5 1 】。对于脑卒中瘫痪的康复 工作而言，近年来以肌电生物反馈( e m gb i o l o g i c a lf e e d b a c k , e m g b f ) 和肌电触发 的神经肌肉电刺激( e m g - t r i g g e r e dn m e s ) 的研究与应用较多。 1 ) 肌电生物反馈 肌电生物反馈( e m g - b f ) 是指将反馈技术与电刺激方法相结合，将肌肉主动收 缩时发生的微弱的肌电信号转化为放大了的反馈电流，再刺激肌肉收缩，使瘫痪 肢体运动幅度增大，反之再向中枢神经提供本体运动的输入冲动的方法【5 2 】。肌电 生物反馈法是目前最成功、最普遍的一种生物反馈技术。它是将反馈技术与电刺 激方法结合，将肌肉主动收缩时发生的微弱的肌电信号转化为放大了的反馈电流， 再刺激肌肉收缩，使瘫痪肢体运动幅度增大。反之再向中枢神经提供本体运动的 输入冲动。 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 一般而言，用体表引导电极置于一定的骨骼肌上通过反馈仪将肌电信号叠加 输出，并转换成患者能直接接受的反馈信息。患者根据反馈信息对骨骼肌进行放 松训练或瘫痪肌群的运动功能训练。这种训练可以用于某些瘫痪病人的康复治疗。 在国外该方法用于治疗神经肌肉疾病始于上世纪6 0 年代【5 3 1 ，国内在8 0 年代初也 见到应用的相关报道i s 4 ，w o l l i 5 5 1 等在治疗2 2 例1 年以上的慢性偏瘫者发现，患肢 的功能明显改善，关节的活动范围增大。从现有资料来看，这种方法均是将肌电 信号转变为视听信号来指导患者进行训练的，是近几十年在医院中所广泛采取的 康复手段，并取得了一定的临床效果。 2 ) 肌电触发的神经肌肉电刺激 区别于前者，肌电触发的神经肌肉电刺激( e m g - t d g g e r c dn m e s ) 是将肌电 ( e m g ) f ：f l 神经肌肉电刺激( n m e s ) 巧妙地结合起来，通过表面电极检测出脑卒中患 者的脑神经细胞发出到肌肉并由此产生的微弱肌电信号，每次当自发e m g 信号能 达到或超过治疗仪相应的e m g 阈值时，就会通过同一组表面刺激电极就会输出预 置的神经肌肉电刺激，从而使患者肌肉做出反应、收缩等【5 6 】。 魏建芬等采用丹麦产a m 8 0 0 型神经网络重建仪治疗脑梗死、脑出血患者，结 果发现：腕伸肌群最大收缩时肌电幅度明显上升【5 7 1 。屠永华等采用肌电触发的神 经肌肉电刺激对例急性脑梗死患者进行康复治疗，临床结果判定康复组的治疗效 率明显高于对照组【5 ”。 2 5 新型康复方法的研究现状 脑卒中患者除了肢体运动功能障碍以外，还需要加强脑神经的保护，以及对 心理、认知、日常生活活动( a d l ) 能力等多方面的恢复。虽然上述各种常规康复方 法对于改善患者肢体的血液循环，延缓和防止肌肉萎缩，保持并提高关节活动范 围进而促进运动功能恢复等方面有一定的作用，但是还需要尝试新的康复方法以 及不同疗法结合起来的综合康复手段，才能获得满意的效果 6 1 。 2 5 1 小脑顶核电刺激 小脑顶核电刺激( f n s ) 机理( 见图2 4 ) 及其技术是近1 0 年来才逐步深入研究和 发展起来的。研究表明：高等动物的中枢神经系统内存在复杂的反射性神经保护 机制，在局部脑血流( r c b f ) 降到生理必须阈值一下之前，通过这一系列反射，可以 对全身循环加以调整，从而实现集体的自我神经保护，而小脑顶核电刺激已经被 证实能诱发条件性中枢神经源性神经保护作用( c c n n ) t 剐。 1 2 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 图2 4 小脑项核电刺激机理图 f i 9 2 4 f n sm e c h a n i s mm a p p l a n 小脑顶核电刺激机理及其技术是近1 0 年来才逐步深入研究和发展起来的。研 究表明：高等动物的中枢神经系统内存在复杂的反射性神经保护机制，在局部脑 血流降到生理必须阈值一下之前，通过这一系列反射，可以对全身循环加以调整， 从而实现机体的自我神经保护，而小脑顶核电刺激已经被证实能诱发条件性中枢 神经源性神经保护作用，可以激活多条神经反射通路激活本身固有的神经保护系 统，产生特定的神经保护反应，即中枢神经源性神经保护，维持神经系统内环境 的稳定；亦可增加脑缺血局部脑血流量，减少脑梗死体积，减轻缺血性脑损害：对多 种性质的损害还具有神经保护作用，能够减轻脑缺血神经元的病理损伤，促进神经 组织的结构重建；并发现电刺激小脑顶核后可以明显抑制大脑皮质扩布性抑制， 使细胞膜电位兴奋阈值增加。另外，还能促使患者肌电水平有明显的升高。在临 床上的初步应用中它也取得了可喜的成果，对于治疗脑卒中、脑供血不足、脑梗 塞、偏头痛、老年性痴呆等脑血管疾病方面有良好效果，为脑血管疾病患者提供 了一种全新的康复治疗方法【5 9 - 6 3 。 2 5 2 脊髓电刺激 脊髓电刺激( s c s ) 已经应用了约3 0 年，但只是到最近l o 年来才得到医学界的 承认和广泛接受，它在临床上最为广泛的应用是治疗各种疼痛综合症，例如在手 术失败综合症、心绞痛、尿失禁、枕神经痛等方面的治疗都得到了很好的效果 6 4 - 6 5 1 。 近年来，随着对s c s 治疗机理和应用研究的加深，发现s c s 对影响神经系统的疾 患也起到重要的作用【删。 脊髓运动神经元方面：m u s h a h w a r 1 2 1 等在动物试验中通过脊髓电刺激腰骶脊 髓的运动神经元来产生对个别肌肉或肌群分级控制的代偿性收缩。显示个别肌肉 重庆大学硕士学位论文 2 脑卒中病理基础及康复方法机理 和肌群可以通过脊髓电刺激达到分级控制肌力，代偿部分失用肌肉的作用。 d i m a r c o 6 7 1 等做了类似的研究，他们在狗身上用脊髓电刺激下胸髓运动神经元来产 生主动性的呼吸肌压力，从而造成主动呼吸以代偿由于脊髓损伤而造成的呼吸肌 麻痹。 s c s 预防脑缺血方面：i n o u e 【6 8 】等以猫作为实验动物，进行颈脊髓电刺激，能 够增强微循环脑血流量而几乎不损伤脊髓组织，此效应发生在电刺激后3 0 m i n 。对 决定脊髓电刺激的条件提供了逻辑基础，也使人们正在考虑用脊髓背侧电刺激作 为一种潜在的治疗永久性植物人的疗法。t a k a n a s h i 1 3 】等对患有脑动脉瘤和蛛网膜 下腔出血的病人进行颈髓电刺激显示在脊髓电刺激过程中，大脑中动脉血流分布 明显增高，并且没有出现严重的副作用。并且认为，钙颉抗剂对脑缺血的病人有 积极的疗效，但在有些病人中不能耐受或无效，此试验进一步说明脊髓电刺激的 受体相关机制，作为一种辅助治疗手段对蛛网膜下腔出血而导致的脑血管痉挛的 病人有积极的疗效。 2 5 3 认知重新学习法 认知能力指的是一个人学习、思考和记忆的能力。认知重新学习法( c r ) 是源 于国外一个全新的概念，它已经被证实不仅是一种有效的脑卒中康复方法，而且 还具有独特的心理辅助治疗作用【1 5 】，但是其康复机制目前尚不十分清楚。因为c r 的作用过程与运动再学习法比较类似，所以很容易让临床康复工作者混淆。两者 的区别在于c r 强调的是认知心理功能的再训练和再学习，从而促使患者生理功能 的恢复，因此也区别于普通的运动疗法。 c r 的一般作用方式是以自发肌电所触发的n m e s 等生物反馈法为基础，让患 者尽力思考，增加中枢神经对痪肢的控制，增加瘫痪肌肉的肌电水平，从而在达 到或超过仪器所设定阈值后能够触发电刺激。如此反复作用，一方面，也会使患 者意识到这是自己主动想象的结果，从而更加努力运动，可以增强治疗信心，明 显改善抑郁情绪；另一方面，随着患者认知心理的重新学习和恢复，不仅可以促 进脑部功能的重新组织，还可以激活一些原来闲置不用的神经通路，使其能够替 代己受损的神经功能，从而使新的神经网络得以建立，肢体功能最终得以恢复。 2 6 康复方法的分析与总结 综上所述，常规的脑卒中康复疗法中，患者多为被动地接受治疗，周期比较 长：同时由于患者抑郁等心理因素的影响，加重了康复和护理的难度；此外，对 于脑卒中急性期就应该着手开展的脑神经保护而言，常规康复方法还不足以胜任。 通过对以上对各种康复方法的研究，我们有如下重要结论： 生物反馈疗法，特别是肌电触发的神经肌肉电刺激能注重患者生理和心理 1 4 重庆大学硕士学位论文2 脑卒中病理基础及康复方法机理 功能的康复，取得了较好的效果，并且与认知重新学习法在实现方法上有异曲同 工之处： 小脑顶核电刺激在脑神经保护方面具有非常重要的作用，对脑卒后抑郁的 恢复也有重要发现，已经为脑卒中的i 陆床康复工作开辟了一种全新的方法； 脊髓电刺激在预防患者脑缺血方面有一定的成果，但目前还停留在实验阶 段，需要对其机理和疗效做进一步的验证； 目前市场上功能单一的进口或国产康复仪还不能满足医院相关科室的实 际需求，现在也没有发现具有促使脑卒中患者的运动功能的恢复、脑神经系统的 保护以及心理功能康复并重的医疗仪器及同类产品。 重庆大学硕士学位论文3 脑神经网络综合康复治疗仪 3 脑神经网络综合康复治疗仪 脑