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本文原载于《华西医学》2018年10月第33卷第10期
【摘要】脑部疾病是神经康复的主要病种，近30年来脑科学的研究成果为脑部疾病康复带来了新的希望，脑部疾病康复策略正在从最初以肢体为靶器官康复(如神经发育疗法、功能性电刺激、功能性踏车、机器人等)，逐渐过渡到以脑部为靶器官康复(如非侵入性脑刺激技术、虚拟现实训练等)。目前正在形成一种新的脑部疾患的康复模式，即将脑和肢体作为共同的靶器官，利用各种有效的治疗手段，通过同时或有序的不同时间组合，实现脑和肢体的协同调控，提高整体的脑病康复效果。 【关键词】脑部疾病;康复治疗技术;非侵入性脑刺激技术;协同调控 New strategies in thebrain rehabilitation: from extremity-orientated to brain-focused and tobrain-limbs modulation 【Abstract】 Subjects with braindiseases are the major conditions of neurorehabilitation. It has brought newhopes to those with neurologic problems with the development of researches inthe brain and other neurology. Strategies in the neurorehabilitation are nowchanging. It has progressed from focusing the improvement of the limbs ofpatients such as neurodevelopment approaches, functional electricalstimulation, robotic training, and so on to the brain-orentated such asnon-invasive brain stimulation, virtue reality, etc. A new model ofneurorehabilitation is now being developed which integrates the methodsstimulating the brain with those stimulating the limbs together eithersimultaneously or combination to modulate the effectiveness of differentmodalities. The final goals are to further enhance the outcome ofrehabilitation. 【Key words】 Brain diseases;Rehabilitation modalities; Non-invasive brain stimulations; Integratedmodulation 脑部疾病是神经康复的主要病种，包括脑卒中、颅脑外伤、帕金森病、阿尔海默茨病等。20世纪90年代“脑的十年”研究成果为脑部疾病康复带来了新的希望[1-2]，脑部疾病康复策略也从治疗肢体为主转到治疗脑部[3-4]，并正在形成一种新的康复模式:脑-肢协同调控模式[5-6]。本文将围绕此课题进行综述。 1 以肢体为靶器官的康复治疗技术 治疗脑部疾病的肢体康复技术始于上世纪中叶，以神经发育治疗(neurodevelopmental treatment，NDT)为典型代表[7-8]，随后出现的功能性电刺激(functional electrical stimulation，FES)技术[9-10]、踏车技术[11]、强制性/限制性使用技术(constrained-induced movement therapy，CIMT)[12]等也受到关注。本世纪以来，康复机器人[13]等高科技设备的引入，将肢体康复引入了一个全新领域。 1.1 NDT技术 NDT技术于20世纪50年代在欧美发达国家兴起，并缓慢向外传播，一直使用至今[7]。NDT是治疗脑部疾病后肢体功能障碍的一系列康复技术的总称[8]，其典型代表为Bobath技术、Brunnstrom技术和Rood技术等。这些技术有以下共同特点:1将运动发育学、神经发育学、运动及神经生理学的基本原则应用到脑部疾病后肢体功能障碍的恢复过程中;2遵循正常个体的运动发育规律，循序渐进治疗，通过肢体的活动来诱发肢体的正常反应;3利用“外周影响中枢”“肢体活动促进脑部恢复”的方式，以期望达到最终改善脑部对肢体动作的控制。 由于NDT源自于各个国家的临床实践，属于经验医学的产物;且在当时的年代，康复早期介入的理念还没有形成，康复治疗的脑病患者基本上都处于恢复期，此时肢体运动已经形成了固有的、刻板的、异常模式，因此，康复起效慢，疗效难持久。在康复前移、早期介入的现代康复理念冲击下，NDT的不足日渐凸显，已经不能适应早期康复、快速康复的发展。目前，欧美国家已经将其归入到传统的神经康复治疗技术范畴[14]。 1.2 FES技术 FES技术于20世纪60年代起源于美国，最初用于纠正偏瘫侧下肢足下垂的康复治疗[9];20世纪70年代初，用于改善偏瘫侧上肢的FES也见于文献报告[10]，并逐渐受到临床关注。由于其所采用的是运动控制理论，因此，临床应用日渐增多，本世纪以来各种组合应用的临床研究也屡见报告[15-16]。 FES是采用低频脉冲电刺激(多用20~50Hz)，按照预先设计好的动作程序(如，上肢的抓握动作，下肢的行走动作)作用于患者的肢体，电极一般放在患侧肢体的运动点或肌腹上;通过电刺激诱发出瘫痪肌肉的收缩，产生肢体的动作，模拟出上肢的抓握、下肢的行走等功能性活动，达到改善肢体功能的目的[17]。由于FES具有应用方便(可穿戴、便携)、疗效明显的特点，临床容易推广，深受专业人员及患者欢迎，具有广泛的应用前景[18-19]。 影响FES改善脑病患者肢体功能的关键，首先是需要根据具体的治疗目的设计出电刺激诱导出的具有功能动作的模式;其次是要选择好电极放在肢体上的位置，此外，工作时的通电/断电时间(on/off time)，以及如何保证FES诱导出的动作与功能性动作的同步性等同样是影响肢体功能恢复的重要因素。因此，对初学者或不具备良好的解剖学基础的专业人员来说，在使用初期有一定的难度。 1.3 CIMT技术 CIMT是英文constrained-induced movement therapy的简称[12,20]，过去一直译为“强制性使用”，近年来也有译为“限制性使用”。实际上，“强制性使用”是让患者在清醒时间内尽可能多地去使用偏瘫侧上肢(强制);“限制性使用”是让患者在清醒时间内尽可能多地不使用健侧上肢(限制)，从而迫使患者尽可能多地使用偏瘫侧上肢;二者具有“殊途同归”之功效。虽然CIMT最初是用于上肢恢复期的康复，但随着证据的增多，逐渐也有用于亚急性期的报告[12,20-22]。 CIMT是20世纪80年代从美国实验室动物脑卒中模型中针对脑损伤后大鼠前肢形成的“习得性废用(learned non-use)”所产生出来的一种比较实用的技术，后来用于脑卒中患者，针对恢复期患者上肢功能特别是手部功能恢复缓慢的特点而开展的治疗，为脑卒中偏瘫上肢功能的恢复开辟了一个新的康复领域[20]。 CIMT临床推广应用中的主要问题是适应范围局限，主要是恢复期患者，患者除了手部需要具备一定的活动能力外，还需要具备一定的认知能力，愿意花大量时间去主动使用患侧手。因此，难以应用于软瘫、不清醒或有认知障碍的患者。 1.4 功能性踏车 严格来说，功能性踏车不是一种治疗技术，而是一类将被动、助力、主动、抗阻等肢体运动模式融合为一体的康复训练设备[11,23]。该设备在使用时根据患者肢体具备的能力及其参与程度自动调节，较好地体现了模式化运动强制性运动、重复性运动等运动控制理念及脑可塑性的元素，且清醒、昏迷患者皆可受益，卧位、坐位皆可使用。该设备可分为下肢功能性踏车、上肢功能性踏车以及上下肢联动功能性踏车等类型。功能性踏车由于智能化程度较高、操作方便、产生的动作即刻可见，是一种理想的脑病康复技术或手段[23-25]。 功能性踏车临床推广的主要问题是使用时必需借助专门的设备，设备为非便携式，且体积偏大，价格不菲，在一定程度限制了其临床普及应用。1.5机器人康复机器人的研发及其临床应用始于20世纪80年代[13,26]，其最早、最主要的使用对象是脑病患者[26-27]。由于康复机器人融合了诸多高科技元素，临床开始使用后，各国随之加快了康复机器人在脑部疾病的应用性研究，包括以改善上肢运动功能为目标的上肢机器人，以改善行走能力为目标的下肢机器人，以及以改善认知功能为目标的认知辅助训练机器人[28]。近年来发展较快的康复机器人是将多种功能融合为一体的多功能机器人，如在辅助肢体功能训练时结合FES[29]，或结合认知训练[28]，特别是将虚拟现实(virtual reality，VR)训练与机器人结合起来，更是将机器人在脑病患者康复中的作用发挥到极致，开拓了脑病患者在VR环境中主动训练，与环境互动的先河[30]。 制约康复机器人临床应用的主要问题，除了仍需要更多的循征研究支持临床疗效外，下列几个问题是主要因素。一是康复机器人体积普遍偏大，占据了康复医学科有限康复治疗场所的较大空间，在购置设备时科室往往不会首先考虑此类设备;二是操作不够人性化，固定一个患者所需要的时间比较长，在目前治疗师人力不足的情况下，并不受治疗师欢迎;三是成本普遍偏高，价格尚未达到普及时代。因此，未来康复机器人应该朝向小型化、操作方便、价格合理的方向发展。目前各国正在投入巨资及人力研发的外骨髂机器人，如能合理控制成本，或许是一个发展方向[31]。 2 以脑部为靶器官的康复治疗技术 虽然前述治疗肢体的康复技术能有效地改善脑病患者的运动功能，但“脑的十年”最重要的研究成果是使专业人员重新认识到了脑的巨大代偿能力及无限的功能重组的潜力[1-2]。实际上，脑病患者的偏瘫肢体在解剖结构上是完整的，并未受到器质性损伤，之所以出现肢体运动障碍是因为脑部(中枢)对肢体(外周)的控制出了问题。因此，自20世纪80年代起，非侵入性脑刺激(non-invasivebrain stimulation，NIBS)技术快速发展起来，并迅速引起了基础学科与临床应用学科的超常关注[32-33]。 2.1 NIBS概述 NIBS是相对于侵入性脑刺激(deep brain stimulation，DBS)技术而言。DBS是采用手术开颅的方式，利用电极直接刺激脑组织，观察脑组织的变化或治疗脑部疾病[3,34]。由于DBS属于有创性治疗，虽然对某些脑部疾病有明显疗效，但限于伦理、感染风险、技术成熟度等因素的制约，目前仍局限于动物研究、开颅的术中定位以及对个别特殊病患的治疗，难以在临床推广应用。 相对于DBS的临床应用，NIBS凸显出巨大的临床应用前景[4,33]。广义上，任何作用于脑部的非侵入刺激技术都属于此范畴，包括中医的头针治疗技术。但习惯上是指通过放置在头部的刺激装置(线圈、电极等)，利用磁、电等原理和手段，经过头颅作用于脑组织的一类技术，包括经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation，TMS)[35]、经颅电刺激(trans cranial electrical stimulation，TES)[36]。 2.2 TMS技术 TMS技术起源于1985年，由Barker等[37]发明，治疗时通过放置在头颅特定部位(需要事先选定)的刺激线圈，利用电磁感应与电磁转换原理，将通电后刺激线圈产生的瞬变电流所产生的磁场，透过颅骨作用于脑组织(主要是大脑皮质)，从而产生一系列生理生化反应，达到治疗作用;其作用主要包括使大脑皮质产生运动诱发电位，引起脑电活动(使脑细胞产生动作电位)、脑血流及脑细胞代谢变化，以及诱发大脑功能网络的改变等。TMS有4种模式:单脉冲刺激、成对脉冲刺激、重复脉冲刺激、爆发模式脉冲刺激;前2种主要用于运动皮质的评估，后2种用于治疗，临床应用较多的是重复脉冲TMS(repetitive TMS，rTMS)[38]。 rTMS根据治疗时所采用的频率大小，分为低频rTMS(频率<>≥1Hz)。已有研究证明低频rTMS具有抑制大脑皮质兴奋的作用，而高频rTMS具有促进大脑皮质兴奋的作用[39]。根据rTMS的这一作用特点，rTMS对下列脑病的疗效比较理想:抑郁症，焦虑症，脑病引起的运动障碍等。 虽然rTMS的临床应用日益增多，但其需要专门的设备，参数调节尚无统一标准(包括刺激部位、刺激模式、刺激强度及频率、治疗时间及疗程等)，且在治疗时还有诸多安全性考虑(如颅内有无金属物、是否存在诱发癫痫的风险等)[40]，这些因素在不同程度上制约了rTMS的临床普及应用。 2.3 TES技术 凡是将电极放置在头部，治疗脑部疾病都可称之为TES，包括经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)、经颅交流电刺激、经颅随机噪声刺激，其中tDCS是TES中临床应用发展最快、最广泛的技术[36]。 tDCS是通过2块或多块电极放置在头部相应治疗区域，利用微弱的直流电(0~2mA)刺激颅骨，电流经颅骨传入大脑，影响大脑皮质神经元的活动[41]。研究表明，与TMS不同，tDCS并非直接诱导神经元产生动作电位，而是通过调节神经元的功能(阳极兴奋，阴极抑制)，使神经元更好地发挥作用，因此对脑病患者来说，tDCS有协调或调制脑神经的功效[41-42]。tDCS因操作方便、安全性优于TMS，近年来在国际上逐渐成为基础学科及临床学科的研究热点，正在成为脑病康复的有效技术[36,41-42]。 国内tDCS的应用远不如TMS普及，究其原因，除了tDCS的设备不如TMS普及外，更深层的原因是对tDCS的应用存在一些误区:一是认为tDCS采用的是微弱的直流电(2mA)，电流强度远不如作用于肢体的电刺激，也不如TMS产生的磁场，质疑tDCS产生的治疗作用;二是认为tDCS的作用是通过放置在头部的电极，电流要穿过颅骨才能到达颅内作用于神经元，且治疗前并不需要处理头发，质疑电流能否到达大脑皮质。因此，要推动tDCS在国内的临床应用，还需作很多市场推广。 2.4 VR技术 VR技术起源于20世纪80年代，20世纪90年代开始用于临床[43]，最初是借助于计算机为患者营造一个可视化的非现实的(虚拟出来的)环境，让患者在虚拟出来的环境中完成现实环境中需要的训练和功能。由于VR具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、想像性(imagination)的“3I”特点[44]，特别适合于脑病患者的康复治疗，包括运动功能(如肢体训练、平衡、行走等)和认知功能(如记忆、注意力训练、环境互动等)的康复，是脑病康复中发展较快的一项实用技术。由于VR需要患者的主动参与，通过脑部来发挥作用，因此也将其列入到以脑部为靶器官的康复治疗技术中。 近年来，VR进一步与机器人结合，开发出在机器人辅助下患者主动参与的各种训练系统，临床应用日益广泛。制约VR在脑病中应用的主要因素是需要专用设备，且患者必须清醒，无认知障碍，愿意参与到VR的训练中。 3 脑-肢协同调控技术 越来越多的循证研究证明，以肢体作为靶器官的康复技术和以脑部作为靶器官的康复技术均能有效改善脑病患者的运动障碍，由此引发笔者的深度思考，如果将二者科学地协调起来，作用会不会叠加?效果会不会更好?为此，笔者提出了一种脑病康复治疗新模式“脑-肢协同调控技术(模式)”[5]。 3.1概念 脑-肢协同调控技术(或称之为模式)由笔者在国内首先提出[5-6]，鉴于目前尚无此概念，笔者将其定义为:“脑-肢协同调控技术(或模式)是将作用于脑部或肢体的用于治疗脑部疾患的有效康复技术，同时或按照一定的治疗顺序应用于患者的脑部和肢体，产生中枢-外周同时或先后有序刺激的环境，激活中枢-外周的功能调控，发挥二者的协同作用，以提高或增强单一的作用于脑部或单一的作用于肢体的治疗效果。”从定义来看，脑-肢协同调控技术并非新的技术，而是将不同的成熟治疗技术在脑病患者康复治疗中加以有效整合。 3.2技术或模式内涵 3.2.1 整体模式 根据前述定义，脑-肢协同调控技术包括作用于脑部的有效技术和作用于肢体的有效技术，通过二者的科学组合，发挥协同作用，调控脑功能，达到治疗脑部疾病的目的，实现“1+1>2”的治疗效果，整体模式见图1。 脑-肢协同调控技术中所采用的技术，本身应该是经过循证医学证明对脑病患者的肢体功能改善有确切疗效的技术;模式的核心是如何来协调这些技术，使其有效地作用于脑部和肢体，而不只是这些技术在患者身体靶器官上的堆积。 3.2.2 模式分类 此模式中作用于脑部的技术和作用于肢体的技术都是不可缺少的部分，根据作用的不同方式可以进一步分类。例如，根据作用的靶器官是上肢或下肢分为脑-肢协同调控上肢模式、脑-肢协同调控下肢模式。根据作用于脑部和肢体的不同时间，又可以分为同步模式(图2)、非同步模式(图3);其中同步模式是指治疗时同时(或同步)作用于脑部和肢体，例如，tDCS同步肢体训练或肢体FES、头皮针同步肢体的功能性踏车或肢体FES等;非同步模式又根据作用于脑部和肢体时间的先后分为“顺序模式”(先治疗脑部，再治疗肢体)、“反序模式”(先治疗肢体，再治疗脑部);不论是顺序模式还是反序模式，在技术实施的时间上应该是连贯性，中间不应穿插其他治疗。 4 结语 随着人类寿命的不断延长，脑部疾病患者的数量也将随之增加。治疗脑部疾病的康复技术也会不断改进，新技术将不断出现，成熟技术将更加合理整合。而成熟技术的合理整合将会不断推动学科的发展，提高脑部疾病康复的临床疗效，使脑病患者享受到更加优质的服务，功能得到最大提高。 参考文献 1 Holtmaat A, SvobodaK. 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