脊髓电刺激对中风和外伤性脑损伤引起痉挛患者中枢运动系统功能连通性的直接影响:一项静息状态功能磁共振成像研究

来自:学术前沿 日期:2025-10-29 09:21
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卒中后痉挛在卒中后急性期和亚急性期的发生率分别是37.5%-45%和19%-57.4%。在中风后6个月,42.6%-49.5%的病例出现痉挛,即使在发病一年后,仍有35%-57.4%的患者受其困扰。在创伤后一年内发生率达59%-70%,长期发生率可高达89%。痉挛是肌肉张力增加,被认为是中枢神经系统损伤后上运动神经元病变的典型后果。在临床上,痉挛表现为肌肉对被动拉伸/伸展的抵抗,通常伴有扣刀刚性、阵挛、肌腱反射增加和肌肉痉挛等表现。病理生理学上,痉挛是由于肌肉拉伸反射的速度和长度依赖性增加而引起的高张力的形式。传统治疗包括药物、手术和神经外科手术。药物多有副作用;选择性背侧神经根切断术疗效个体差异大;脑深部刺激对肌张力障碍合并痉挛有效但有并发症;鞘内给药巴氯芬较口服更安全,但存在毒性风险及戒断反应;经颅磁刺激仅对脑干和脊髓病变导致的痉挛有效,对卒中后痉挛无显著效果。


根据不完整的证据表明,脊髓电刺激(SCS)可能有效地减少痉挛。并且SCS在多发性硬化症、运动障碍、脑卒中后遗症、脑瘫、脊髓损伤引起的痉挛、脑缺氧治疗等患者中以减少痉挛形式应用的阳性临床结果均有文献记载。在许多情况下,效果持续的时间足够长。这使得脊髓电刺激(SCS)可能成为一种改善脑卒中或创伤后痉挛患者的疗法。


Mayorova教授团队初步研究了C3-C5颈段水平的硬膜外脊髓电刺激是否会对中枢运动系统功能连接性产生直接影响,以减少痉挛。


研究方法


本次试验共纳入16例患者,分为治疗组(SCS治疗)和对照组(标准治疗)两组。治疗组包括8例患者(女性3例,男性5例,平均年龄41岁),右侧麻痹和痉挛。除1例患者仅在上臂出现痉挛外,所有患者均出现右肢痉挛。对照组8人(女2人,男6人,平均年龄56.5岁),除1例外伤性脑损伤患者外,其余患者均为缺血性中风导致单侧或双侧肢体轻瘫和反射亢进。


研究设计


治疗组患者接受C3-C5颈段硬膜外植入8触点针状电极,进行1-6天SCS短期测试治疗并同步物理治疗。刺激模式为低频模式、爆发模式或其组合。选择的刺激模式取决于临床效果。低频模式(脉宽200μs)/爆发模式(脉宽1000μs,簇脉冲数5);频率40Hz。刺激时,初始电流设为1mA,然后逐渐增大至肢体震颤,再减小1mA。对照组患者接受标准治疗,两组均接受两次静息状态功能磁共振扫描:(1)基线评估,在SCS治疗开始前一天或当天进行;(2)治疗后评估,在SCS治疗的最后一天或第二天进行,且间隔时间相同。采用改良 Ashworth量表(MAS,临床常用痉挛评估工具,评分越高痉挛越重)对患者痉挛程度进行评估。


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结果


经改良Ashworth量表评估,SCS组患者手部痉挛评分从基线的2.88分显著降至治疗后的1.75分(p=0.0074),腿部痉挛评分从2.71分降至2.14分(p=0.036),仅1例患者对治疗无反应。最好的结果有一位患者痉挛减少了3分。其他所有患者的手臂痉挛度都降低了1分。4例患者腿部痉挛减轻。对照组中仅有1例患者在观察期内手臂和腿部痉挛度均由2分轻微下降至1分。其余患者的Ashworth评分没有变化。


基于种子区域的功能连接性分析


通过计算7个种子区域(脑干、左、右前额叶、后中枢和辅助运动皮层)在时间序列上的平均活动模式之间的相关系数,来评估不同脑区之间的功能连接性。研究显示,SCS治疗过程中,脑干与右侧运动前皮层的功能连接显著增加,右侧中央前回主要与前扣带回的功能连接性显著增加,右侧辅助运动区域显示功能连通性显著增加。对照组患者的脑区功能连接性没有显著变化。

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全脑相关分析


为揭示SCS组痉挛症状显著改善与脑功能连通的相关性,研究者对全脑功能连通性数据进行了针对性搜索与分析。研究发现,功能连通性与手部痉挛值的减少没有相关性。腿部痉挛减少(MAS评分差值越高,痉挛缓解越显著)与(1)右上感觉运动皮层(0,−31,67)-右后中央回(R2=0.95,β=−0.68,双侧p=0.0011);(2)右侧上感觉运动皮层(0,−31,67)-右侧顶叶上小叶(R2=0.86,β=−0.89,双侧p=0.008)功能连接增加呈正相关。

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总之,下肢更大的抗痉挛效果与SCS治疗过程中感觉运动网络中节点和最靠近它的皮质运动区域的半球内连接增加有关。


结论


基线及SCS治疗后的大脑连接性检测结果显示,神经可塑性变化与痉挛缓解密切相关。对侧前运动皮质与脑干之间(它们分别是皮质脊髓束的起点和终点)功能连接性增强已被证明在痉挛的发病机制中起主导作用。研究同时揭示了初级与次级运动区间半球内及半球间皮质-皮质交互作用的调节机制。痉挛减少与SCS治疗后对侧半球间功能连接性增加有关。这些发现揭示了SCS治疗获得性痉挛的潜在作用机制,同时描述了短期SCS治疗后功能连接的重构模式,这有助于阐明运动系统适应性神经可塑性的作用机制。


参考文献:Immediate Effects of Anti-Spastic Epidural Cervical Spinal Cord Stimulation on Functional Connectivity of the Central Motor System in Patients with Stroke- and Traumatic Brain Injury-Induced Spasticity: A Pilot Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Study



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