DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.31.29
中图分类号:R743.3
陈金慧1, 于子夫2, 刘西花3
| 【作者机构】 | 1山东中医药大学康复医学院; 2山东省疾病预防控制中心; 3山东中医药大学附属医院康复科 |
| 【分 类 号】 | R743.3 |
| 【基 金】 | 山东省中医药科技项目(M-2023142) 山东省医务职工科技创新计划项目(SDYWZGKCJH2022024)。 |
脑卒中后55%~70%的患者遗留长期上肢运动 功能障碍,包括肌力下降、肌张力异常和关节活动受限,导致患者独立生活能力丧失,造成沉重的经济负担[1]。神经可塑性是脑卒中后功能恢复的关键,近年来聚焦于增强神经可塑性神经调控技术成为脑卒中康复的研究热点。迷走神经刺激是一种创新的神经调控技术,通过刺激迷走神经触发中枢神经系统内的神经反应,包括侵入性迷走神经刺激(invasive vagus nerve stimulation,iVNS)和非侵入性迷走神经刺激。Dawson等[2]研究显示,iVNS联合康复治疗可有效改善脑卒中患者上肢功能;iVNS易导致心律失常、气管周围血肿等术后并发症[3]。由于溶栓与取栓的时间要求,限制急性期进行iVNS[4]。经皮耳迷走神经刺激(transcutaneous auricular vagus nerve stimulation,taVNS)是一种通过低频脉冲电流刺激迷走神经耳支的非侵入性迷走神经刺激,可激活类似于iVNS的迷走神经介导通路,同时避免手术相关风险,有望替代iVNS成为脑卒中上肢功能康复的一种新干预手段[5]。本文综述taVNS治疗脑卒中后上肢功能的临床应用进展,比较taVNS联合不同康复措施对患者上肢功能恢复的效果差异,探讨目前taVNS临床应用的关键问题与未来研究方向,为优化taVNS的临床应用及脑卒中上肢功能康复提供参考依据和新治疗思路。
迷走神经位于身体左右两侧,作为副交感神经系统的重要组成部分,包含连接中枢神经系统和多个外周器官的神经内分泌免疫网络,在维持机体能量代谢与调节脑卒中后生理病理过程至关重要。耳甲区是迷走神经分布的唯一体表区域,具有直接投射到感觉中继核孤束核的纤维,与蓝斑、下丘脑、杏仁核和海马体等大脑区域建立突触连接,对耳甲区进行电刺激则称为taVNS[6]。目前taVNS改善脑卒中患者功能障碍的机制尚不完全明确,现有研究多聚焦于taVNS增强神经可塑性和皮质兴奋性方向。研究显示,taVNS通过α7烟碱乙酰胆碱受体激活BDNF/cAMP/PKA/pCREB信号通路,cAMP作为第二信使激活PKA,后者入核pCREB,调控促轴突再生相关基因的转录,从而促进脑卒中后神经功能恢复[3]。taVNS激活孤束核,投射到蓝斑后促使5-羟色胺、去甲肾上腺素等神经递质释放增加,提高运动皮质兴奋性和可塑性,促进运动功能恢复。此外,还包括减少炎症反应、诱导血管生成、保护血-脑屏障等[7]。
taVNS具备任务特异性,联合康复训练可使控制上肢运动功能的皮质脊髓束突触连接增加3倍,单独刺激则可导致神经元输出的弥漫性激活,不足以驱动患者神经可塑性增强[2]。因此,taVNS联合康复训练是增强运动皮质可塑性的关键,确定taVNS联合哪种类型的康复训练对改善脑卒中患者上肢功能障碍具有协同效应至关重要。
常规康复训练是脑卒中后上肢功能障碍的基础干预手段,通过维持关节活动度、抑制异常运动模式和增强肌力促进功能恢复,taVNS联合常规康复训练可增强常规康复训练对感觉运动通路的激活。Zhang等[8]对124例恢复期脑卒中患者分别实施taVNS联合常规康复训练或纯康复训练,干预4周后,联合组Fugl-Meyer评定量表上肢部分和改良Barthel指数评分提升19.89、12.63分,对照组为12.63、8.59分,肌电图和运动诱发电位显示联合组肌电图升高0.26 mV,运动诱发电位振幅增高0.75 mV,提示联合治疗对外周肌肉与中枢神经系统的双重改善作用。Li等[9]对60例急性期患者的1年随访研究显示,联合组在运动功能、感觉功能、情绪及生活质量方面的长期获益优于对照组。Wu等[10]对亚急性期患者研究显示,联合组治疗15 d、随访4周、随访12周Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分改善幅度(+6.90~7.48分)显著高于对照组(+3.18~4.18分)。张利萍等[11]研究显示,偏瘫侧taVNS联合康复可使亚急性期患者上肢运动功能提升5.86分,功能独立性提高9.82分。综上所述,taVNS联合常规康复能协同增强各期脑卒中患者上肢功能恢复,其机制可能与促进神经可塑性有关。
神经可塑性指中枢神经系统损伤后,通过改变神经元间的连接、突触效能及神经环路的功能,以适应新生理或病理状态的能力[4]。taVNS通过激活孤束核/蓝斑/皮质通路增强神经可塑性,与经颅直流电刺激、任务导向性训练等康复措施联合时可产生协同效应。王利凯等[12]研究显示,恢复早期患者经3周taVNS联合经颅直流电刺激后,联合组患者Fugl-Meyer评定量表上肢部分和改良Barthel指数评分较单纯经颅直流电刺激提高10.96、15.01分,皮质潜伏期从24.37 ms降至21.73 ms,中枢运动传导时间从12.29 ms降至10.08 ms,联合组患者中枢传导功能显著改善。联合虚拟情景训练后,恢复期患者上肢屈伸肌群肌电信号增强,手握力提升12.85 kg,示指轻叩试验和痉挛分级显著改善[13]。邹聪聪等[14]对60例恢复期脑梗死患者分别实施真/假taVNS同步双任务训练,干预后观察组运动诱发电位振幅增高400.13 μV,潜伏期下降3.48 ms。Badran等[15]研究显示,基于肌电图控制的taVNS同步任务特异性训练显著改善后遗症期患者上肢运动功能。章晓峰等[16]对105例恢复期患者实施taVNS联合双侧上肢训练,干预8周后联合组患者Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分提高19.56分,优于其余两组,肌电图显示联合组患者三角肌、肱三头肌及伸腕肌肌力改善显著。taVNS通过调控中枢兴奋性和促进突触可塑性,能增强各类康复训练的神经重塑效果,其机制可能涉及优化运动皮质重组、改善皮质脊髓束传导功能等。
任务特异性与运动强化是促进脑卒中患者上肢功能恢复的重要原则。任务特异性训练强调针对患者的具体功能障碍设计特定任务,增强训练的实用性和转移性。运动强化则通过增加训练的强度或复杂性,刺激神经系统进一步适应和重组。taVNS联合这类康复措施,可能通过增强神经可塑性和运动学习能力,进一步提高康复效果[17]。多项研究验证了联合干预的效果,Chang等[18]发现taVNS联合上肢康复机器人可显著改善后遗症期患者上肢与手的痉挛。郑莉等[19]将60例亚急性期患者分为常规组、机器人组、机器人联合taVNS组,干预4周后,联合组Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分较常规组和机器人组提高12.85、7.55分,手功能分别提高4.00、2.05分,联合组患者腕背伸肌、指伸肌及患侧运动诱发电位潜伏期与振幅改善显著优于其余两组。
一项研究对患者分别实施taVNS、真/假taVNS同步改良强制性运动疗法,连续干预4周后,联合组各项指标改善优于其余两组,其中联合组患者Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分提高13.08分,改良Barthel指数评分为29.37分,患侧运动诱发电位潜伏期降低3.09 ms,波幅增高0.63 mV[20]。朱琳等[21]纳入113例恢复期脑梗死患者,对照组实施作业疗法,观察组在此基础上增加taVNS,干预1个月后,观察组患者Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分提升12.61分,改良Barthel指数评分为9.77分,手功能及精细功能改善提高3.92分,观察组去甲肾上腺素、乙酰胆碱及多巴胺水平调节优于对照组。谢敏等[22]通过运动诱发电位与功能性近红外光谱进一步证实该方案可增强运动皮质激活,促进中枢功能重组。Wang等[17]利用taVNS同步任务导向性训练,干预后4周,联合组患者患侧运动诱发电位诱发率高于对照组,健侧运动诱发电位潜伏期缩短6 ms,且与功能改善呈正相关。
综合分析Fugl-Meyer评定量表上肢部分与改良Barthel指数评分发现,taVNS联合不同康复措施能改善脑卒中患者上肢运动功能和日常生活活动能力,但效果提升率存在差异,其中taVNS联合虚拟情景训练或经颅直流电刺激效果相对突出(提升率均>10%)。根据“中枢-外周-中枢”闭环理论,taVNS作为外周干预,当联合经颅直流电刺激时,通过迷走神经传入信号将大脑活动调节到经颅直流电刺激更易工作的状态,进一步强化中枢调控,促进运动皮质重组;与虚拟情景训练结合时,则通过任务特异性反馈优化运动-感觉整合。两种联合方式均通过“中枢-外周-中枢”环路协同增强运动功能恢复。未来需深入探究作用机制,以优化精准康复策略。
现有研究多刺激左侧迷走神经,主要考虑到右侧传出迷走神经支配窦房结,刺激右侧可能诱发心动过缓等不良反应,但越来越多证据显示taVNS的效果具有显著偏侧性。一项研究对急性期患者开展左侧真/假taVNS干预,发现治疗分组、时间与脑卒中偏侧性存在显著的三重交互效应,左侧脑损伤的患者接受taVNS后,神经功能评分提高1.59分,快于假刺激组的0.95分;右侧患者治疗组仅改善0.44分,对照组为1.22分;在炎症调节方面,左侧脑损伤患者白细胞介素-6下降幅度是右侧患者的2倍,且与神经功能改善相关[23]。其他研究从不同层面验证这一效应。基于功能性近红外光谱研究显示,左侧taVNS可显著增强左侧运动皮质(包括初级感觉皮质、前运动皮质和辅助运动皮质等)的激活[24]。Peng等[25]研究显示,同侧taVNS诱导最强大脑激活,刺激同侧视觉运动区脑激活增加,对侧减少,提示同侧taVNS对增强大脑可塑性更有利。传统左侧taVNS可能使右偏瘫患者效果受益更大,但基于安全传统做法限制效果最大化。基于此,未来研究应关注右侧taVNS的安全性与效果,在严格心电监护下,评估右侧taVNS对左偏瘫患者的康复效果,验证匹配刺激侧与病灶侧能否优化效果;同时开展偏瘫侧分层研究,按照患者偏瘫侧分组或进行亚组分析,采用标准化评估工具和神经影像学技术,比较taVNS对不同偏瘫侧的效果差异,分析其神经生理学机制,为临床选择最适宜治疗方案提供证据。
taVNS应用时序对突触可塑性和功能恢复至关重要。Bowles等[26]研究显示,在运动任务成功执行而不是运动开始时给予iVNS,可通过胆碱能强化机制增强运动学习,优化运动训练效果;基于肌电阈值触发的运动同步taVNS后,患者Fugl-Meyer评定量表上肢部分评分提高5.00分,优于非配对刺激的3.14分[15]。此外,孤束核的呼气相易化特征提示呼吸相位可能影响taVNS效果[27]。未来研究需结合肌电/运动轨迹监测,探索基于精准触发的闭环刺激模式,并验证呼吸相位对效果的调控作用。
明确taVNS适宜患者选择标准,有助于在初期确定最有可能获得改善的患者。研究显示,年龄、合并症、用药及脑卒中相关因素等可能影响taVNS效果[28]。老年患者由于自主神经系统退变,胆碱能受体密度下降,可能对taVNS反应较差。Zhang等[8]研究显示,taVNS对年轻患者(<65岁)的效果更佳;另一项研究则未发现年龄对效果的显著影响[2]。这种差异可能与刺激设备与参数及患者基线特征不同有关。从机制上看,高龄可能影响taVNS诱导的神经重塑效果,临床实践中可将其作为患者选择标准之一,对老年患者可通过调整刺激参数或联合其他康复手段优化效果;糖尿病在脑卒中群体占比较高,长期高血糖可导致神经脱髓鞘和轴突变性,影响迷走神经信号传导,降低taVNS效果。临床试验应在基线数据收集时记录是否存在迷走神经病变,验证糖尿病自主神经病变是否妨碍taVNS效果。同样,考虑到迷走神经主要通过胆碱能通路、增加去甲肾上腺素及5-羟色胺等发挥作用,因此,临床应监测胆碱能调节剂、β 受体阻滞剂及三环类抗抑郁药等使用情况,进行亚组分析验证用药是否影响taVNS效果[29]。此外,动物实验显示taVNS对缺血性皮质梗死更有效,但这一结论尚未在临床研究中得到验证[30]。综上所述,建议优先选择较年轻(<65岁)、无严重迷走神经病变(如糖尿病神经病变)的缺血性脑卒中患者,并注意记录药物使用情况,必要时调整刺激参数或联合治疗以优化效果。
确定适宜的生物标志物有助于判断患者对刺激有无反应并为个性化刺激参数设定提供证据。Burger等[31]观察健康受试者,发现心率变异性、瞳孔反应、唾液α-淀粉酶和P300事件相关电位是反映迷走神经刺激效果的重要指标,通过taVNS激活迷走神经可增加唾液α-淀粉酶释放,提高心率变异性,并诱导瞳孔扩张[32]。研究显示,taVNS干预后患者临床功能改善与心率增快显著相关,因此心率增快有望作为taVNS潜在生物标志物,通过监测治疗后心率变化预测哪些患者最有可能得到功能改善[33]。此外,尽管P300事件相关电位被认为是去甲肾上腺素活性的标志物,但目前关于将其评估为taVNS生物标志物的研究尚未发现可靠的反应指标,仍需进一步探索。
taVNS的参数设置需综合考虑刺激频率、强度及其相互作用对患者上肢功能康复的影响。耳部迷走神经A-β 纤维核团数量仅为颈部迷走神经的1/6,直接沿用iVNS参数可能导致中枢激活不足。研究显示,高频刺激(100 Hz)可增强脑干核团激活,但基于倒U型关系,中等频率(30 Hz)与强度(0.8 mA)更有利于通过α 肾上腺素能受体途径促进突触可塑性[34-35]。研究采用高低频率交替刺激(如4 Hz+20 Hz)的方案,平衡治疗效果与患者舒适度和安全性[26]。基于现有证据,建议临床采用25~30 Hz的中等频率配合0.5~1.0 mA强度作为起始参数,根据患者反应进行动态调整,对耐受性较差的患者可考虑4~20 Hz的交替频率方案。
比较iVNS导致的手术相关并发症(如心律失常、声带损伤等),taVNS不良反应发生率较低,主要包括耳部疼痛、瘙痒和发红,且治疗结束后大多自行消失,从目前研究分析,taVNS治疗脑卒中患者相对安全。但目前缺乏对taVNS效果持久性的长期大样本量随访研究,最长随访时间仅1年,缺乏长期随访数据导致无法确定taVNS效果是否存在天花板效应,以及长期应用taVNS是否增加潜在副作用(如神经适应性变化与局部刺激耐受性等)[9]。建议未来研究重视taVNS长期应用的功能变化,以明确taVNS的短期改善是否转化为长期功能独立。
taVNS对改善脑卒中后上肢运动功能障碍与提高生活独立性具有积极作用,其无创、便携的优势为脑卒中上肢功能康复提供非侵入性新途径,具有广阔应用前景。taVNS联合康复机器人、经颅直流电刺激等可显著改善患者上肢运动功能及功能独立性,其效果优于单一康复治疗。然而,taVNS的广泛应用仍面临挑战:taVNS偏侧性对效果的影响尚存争议;最佳患者选择标准及生物标志物需进一步明确;联合康复的最佳类型、时机与刺激参数需个体化设定;长期安全性及效果持久性仍需大规模多中心研究验证。未来需通过多中心随机对照试验,结合神经影像与生理指标,明确个体化治疗方案,以推动taVNS的临床转化和应用。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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