基于神经电生理技术探讨脑卒中对脊髓运动神经元及周围神经的影响

赵亚萍  高晓平^△  宋  娟  李  键  徐茂婷

安徽医科大学第一附属医院康复医学科，安徽 合肥 230022

作者简介：赵亚萍，Email：2540889531@qq.com

△通信作者：高晓平，Email：gxp678@163.com

 

【摘要】  目的  通过神经传导及F波检测探讨脑卒中对脊髓运动神经元及周围神经的影响。方法  选择12例偏瘫的脑卒中患者，偏瘫上肢Brunnstrom分期为Ⅳ～Ⅴ期，用肌电/诱发电位仪采集患者双侧上肢肌皮神经、正中神经的神经传导及正中神经F波相关参数，并对采集的健患侧参数进行分析比较。同时采用Fugl-Meyer量表评价患侧上肢功能，并分析患侧肌皮神经、正中神经神经传导相关参数与患侧上肢功能的相关性。  结果  (1)运动神经传导：①与健侧相比，刺激腕部时患侧正中神经传导速度减慢(P＜0.05)。②与健侧相比，刺激肘部时患侧正中神经复合肌肉动作电位(Compound  Muscle  Action  Potential，CMAP)潜伏期延长(P＜0.05)。③与健侧相比，患侧肌皮神经CMAP波幅减低(P＜0.05)。(2)感觉神经传导：刺激双侧正中神经腕部、肘部时，健患侧正中神经感觉神经动作电位(Sensory  Nerve  Action  Potential，SNAP)波幅、潜伏期及神经传导速度差异均无统计学意义(P＞0.05)。(3)偏瘫上肢Fugl-Meyer量表评分与患侧正中神经、肌皮神经传导相关参数进行相关性分析，结果显示均无相关性(P＞0.05)。(4)脑卒中患者患侧正中神经F波出现率较对侧增加(P＜0.05)。  结论  脑卒中不仅会导致患侧上肢运动神经轴索变性及脱髓鞘改变，同时还会影响运动单位中的脊髓运动神经元兴奋性，故在脑卒中康复治疗过程中应加强针对脊髓运动神经元兴奋性的治疗。

【关键词】  脑卒中；脊髓运动神经元；周围神经；神经电生理技术

【中图分类号】  R743.3    【文献标识码】  A    【文章编号】  1673-5110(2019)02-0132-07  DOI：10.12083/SYSJ.2019.02.026

 

ZHAO  Yaping，GAO  Xiaoping，SONG  Juan，LI  Jian，XU  Maoting

Department  of  Rehabilitation，the  First  Affiliated  Hospital  of  Anhui  Medical  University，Hefei  230022，China

【Abstract】  Objective  To  investigate  the  effects  of  stroke  on  spinal  motor  neurons  and  peripheral  nerves  by  nerve  conduction  and  F-wave  detection.Methods  Twelve  patients  with  hemiplegia  were  selected.The  Brunnstrom  stage  of  the  upper  limbs  of  the  hemiplegia  was  IV～V.The  nerve  conduction  and  median  nerve  F  wave  parameters  of  the  bilateral  upper  limb  musculocutaneous  nerve  and  median  nerve  were  collected  by  electromyography/evoked  potential  meter.Analyze  and  compare  the  acquired  parameters  of  the  affected  side.At  the  same  time，the  Fugl-Meyer  scale  was  used  to  evaluate  the  function  of  the  upper  limbs  of  the  affected  side，and  the  correlation  between  the  parameters  of  the  musculocutaneous  nerve  and  median  nerve  conduction  and  the  function  of  the  upper  limbs  of  the  affected  side  were  analyzed.Results  (1)  Motor  nerve  conduction：Compared  with  the  healthy  side，the  median  nerve  conduction  velocity  of  the  affected  side  was  slowed  down  when  the  wrist  was  stimulated  (P＜0.05)．Compared  with  the  healthy  side，the  incubation  period  of  the  compound  Muscle  Action  Potential  (CMAP)  was  increased  (P＜0.05)．Compared  with  the  healthy  side，the  CMAP  amplitude  of  the  affected  musculocutaneous  nerve  was  decreased  (P＜0.05)．(2)  Sensory  nerve  conduction：When  the  bilateral  median  nerve  wrist  and  elbow  were  stimulated，there  was  no  significant  difference  in  the  amplitude，latency  and  nerve  conduction  velocity  of  the  sensory  Nerve  Action  Potential  (SNAP)．P＞0.05)．(3)  Correlation  analysis  between  the  Fugl-Meyer  scale  of  the  upper  limbs  and  the  median  nerve  and  musculocutaneous  nerve  conduction  parameters  of  the  affected  side  showed  no  correlation  (P＞0.05)．(4)  The  incidence  of  F  wave  in  the  median  nerve  of  the  affected  patients  increased  compared  with  the  contralateral  side  (P＜0.05)．Conclusion  Stroke  not  only  causes  axonal  degeneration  and  demyelination  in  the  upper  limbs，but  also  affects  the  excitability  of  spinal  motor  neurons  in  motor  units.Therefore，spinal  motor  neurons  should  be  strengthened  during  stroke  rehabilitation.Excitatory  treatment.

【Key  words】  Stroke；Spinal  motor  neurons；Peripheral  nerve；Neuroelectrophysiological  technique

 

        在过去30 a里，首次发生脑卒中和脑卒中致死的人数显著增加，其中大部分发生在发展中国家，且是绝大多数国家成年人残疾的主要原因^[1-2]。脑卒中增加了医疗保健系统的经济负担，占医疗保健总费用的2%～4%^[3]。脑卒中发病率的上升已成为中国严重的公共卫生问题^[4-5]。脑卒中后患者存在肌肉骨骼、感觉运动、感知和认知等功能障碍。旨在减少疼痛和痉挛，以及增加关节活动范围，改善肌肉力量、活动性、行走功能、体力和生活质量的干预措施可用于脑卒中康复^[6]。

        脑卒中导致大脑半球皮层运动中枢受损，被认为是导致脑卒中后肌力减退甚至是整体运动功能障碍最根本的原因^[7]。研究发现，脑卒中患者患侧与健侧相比，肌肉横截面积、厚度和肌束长度减少，并且在患侧肢体中剪切波速度、回声强度和回声反射性增加，这些变化在临床上代表萎缩。由于废用导致的肌肉萎缩被认为是肌肉结构变化的主要因素。脑卒中后患侧肌肉由于长期废用经常伴随废用型肌萎缩^[8]。所以，传统病理学认为皮质脊髓束的中断和废用型肌萎缩是导致脑卒中后肌力减退的主要原因^[9]。有证据表明，在脑卒中发生的几天内，受损的大脑具有通过新生血管形成进行有限的神经再生能力，并且与神经发生结合。这种自我修复能力已经在老年人的大脑中被证明^[10]。  修复过程最初是迅速的，然后减慢。  大多数自发性脑卒中的康复发生在急性神经系统事件之后的3～6个月^[11-12],  一般在脑卒中的前3个月内康复70%^[13-16]。  尽管治疗方法存在差异，但经观察这种康复比例仍保持一致，这意味着最小量的自发活动和治疗足以使此比例的康复发生^[13]。  这种比例康复规则的一个例外是存在皮质脊髓束损伤的脑卒中患者，皮质脊髓束损伤将导致较差的康复效果^[15]。

        目前，已经开发了多种具有循证医学依据的康复治疗方法，如神经肌肉电刺激、运动学习、机器人训练、约束诱导运动疗法、双侧手臂训练等。  尽管接受了各种康复方法的治疗，但患者的恢复往往是不完全的^[17]。大多数脑卒中患者存在偏瘫上肢运动功能障碍，这是残疾和较低生活质量最重要的预测因素之一。脑卒中发病后第1天，80%的患者存在上肢功能受限^[18]，30%～66%的脑卒中偏瘫患者在卒中后6个月仍存在上肢功能受限^[19-20]。脑卒中1  a后，上肢功能障碍伴随着较高程度的焦虑^[21]、较低的健康相关的生活质量^[22]以及自我幸福感的降低^[23]。因此，改善上肢功能是脑卒中康复的主要治疗目标^[24-25]。

        LI等^[26]研究证实了脑卒中后存在运动单位数目减少和肌肉结构重组。但其临床评定(Fugl-Meyer评分)与第一骨间肌运动单位数目估计值之间无任何明确的相关性。这一发现与  ARASAKI等^[27]研究结果不同，其指出运动单位数目估计值与运动功能评定之间的强相关性。这种差异可以归因于被检查的肌肉不同，以及采用的运动功能测量或评分的工具不同等。有趣的是，另一项追踪不同Brunnstrom阶段F波运动单位数目估计值的研究揭示了在脑卒中患者功能逐渐恢复阶段其运动单位数目显著减少^[28]。  似乎使用诸如F波运动单位数目估计这样的单个参数不足以描述运动功能的变化。这也表明Fugl-Meyer评分是测量手或上肢(涉及多个肌肉)的整体功能改善，而不是像第一骨间肌这样的单个肌肉。

        近来研究表明，运动单位数目与肌力的大小密切相关^[27-29]。有不少学者就有关脑卒中后是如何影响患者体内运动单位(MU)  的存活与功能进行研究，而到目前为止，仍没有明确的结论。有学者认为上运动神经元到肌肉组织之间的脊髓运动神经元存在病变。大量证据表明，脑卒中后存在周围神经改变，而脑卒中是如何影响周围神经的呢？目前被广泛接受的可能导致中枢神经系统损伤继发周围神经病变的原因包括^[30]：血管退变、局部压迫周围神经、瘫痪肢体温度降低、病理性萎缩、选择性退化、过度使用健侧肢体所致并发症及其他不可知因素。但是周围神经损伤与脑卒中后偏瘫上肢的功能之间的关系尚需要更进一步的研究。

        神经传导检测可反映周围神经的功能状态，有助于鉴别周围神经髓鞘损害或轴索损害以及损害的程度^[31]。F波是评价脊髓运动神经元兴奋性的有用指标。本试验选择患侧上肢Brunnstrom分期为Ⅳ～Ⅴ期的脑卒中偏瘫患者，通过对其周围神经进行神经电生理检测，以探讨脑卒中对脊髓运动神经元和周围神经的影响以及周围神经损伤与偏瘫上肢功能之间的关系。

 

1．1  研究对象  收集2017-10—2018-12安徽医科大学第一附属医院康复医学科收治的12例初次发生脑卒中的偏瘫患者。男9例，女  3例；年龄44～77(59.8±12.4)岁；脑出血6例，脑梗死6例；左侧偏瘫7例，右侧偏瘫5例；均为右利手。Fugl-Meyer评分(患侧上肢)(31.44±7.62)  分。采用自身配对设计：患侧为病例组，健侧为对照组。

        纳入标准：(1)所有患者均符合全国第4届脑血管病学术会议脑血管病诊断标准，并经CT或MRI证实首次发生脑卒中；(2)偏瘫；(3)年龄20～80岁；(4)生命体征平稳，有一定的理解能力；(5)患侧上肢改良Ashworth量表(Modified  Ashworth  Scale，MAS)分级：0～1级；患侧上肢Brunnstom分期：Ⅳ～Ⅴ期；(6)同意参与并配合该临床研究。

        排除标准：(1)不符合全国第4届脑血管病学术会议脑血管病的诊断标准；(2)合并有糖尿病性周围神经病、颈椎病以及其他导致周围神经损害疾病；(3)意识不清、并发感觉性失语或精神障碍等不能配合研究者；(4)病情不稳定者。

1．2  数据采集设备及数据采集  实验中神经传导、F波相关参数的采集采用日本光电MEB-9200K型肌电/诱发电位仪。检查项目包括双侧上肢肌皮神经、正中神经的神经传导(正中神经检测感觉神经传导和运动神经传导，肌皮神经只检测运动神经传导)及双侧正中神经的F波。Fugl-Meyer量表：采用Fugl-Meyer量表进行患侧上肢运动功能的评定。

1．3  统计学分析  运用SPSS  24.0版统计学软件对数据进行分析。  计量资料以均数±标准差(x±s)表示，健患侧运动、感觉神经传导及F波相关参数差异用配对t检验分析。患侧上肢Fugl-Meyer评分与患侧肌皮、正中神经神经传导相关参数及患侧/健侧相关参数比进行皮尔逊相关分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

 

2．1  神经传导  12例患者进行了双侧正中神经及肌皮神经神经传导检测。

2．1.1  运动神经传导：刺激腕部时，患侧正中神经传导速度较对侧减慢，差异有统计学意义(P＜0.05)  。而刺激腕部时双侧正中神经CMAP波幅、潜伏期无差异无统计学意义(P＞0.05)。刺激肘部时患侧正中神经CMAP潜伏期大于健侧，差异有统计学意义(P＜0.05)，而双侧波幅、传导速度差异无统计学意义(P＞0.05)。患侧肌皮神经CMAP波幅小于健侧，差异有统计学意义(P＜0.05)，而潜伏期、传导速度双侧差异无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

2．1.2  感觉神经传导：刺激双侧正中神经腕部、肘部时，健患侧正中神经SNAP波幅、潜伏期以及神经传导速度差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表2。

2．2  神经传导功能与运动功能相关性  12例脑卒中患者偏瘫上肢Fugl-Meyer评分与患侧正中神经及肌皮神经神经传导相关参数及患侧/健侧相关参数比进行皮尔逊相关分析，结果显示均无相关性(P＞0.05)。

2．3  F波  本次实验中12例患者均进行了F波(刺激正中神经腕部)检测。其M波潜伏期双侧差异无统计学意义(P＞0.05)，患侧F波潜伏期较对侧延长，差异有统计学意义(P＜0.05)。患侧F波出现率高于健侧，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表3。

表1  脑卒中患者双侧运动神经传导各参数比较  (x±s)

Table  1  Comparison  of  the  parameters  of  bilateral  motor  nerve  conduction  in  stroke  patients  (x±s)

 

表2  脑卒中患者双侧感觉神经传导各参数比较  (x±s)

Table  2  Comparison  of  the  parameters  of  bilateral  sensory  nerve  conduction  in  stroke  patients  (x±s) 

 

表3  脑卒中患者双侧的F波(刺激正中神经)各参数比较  (x±s)

Table  3  Comparison  of  parameters  of  bilateral  F-wave(stimulating  median  nerve)  in  stroke  patients  (x±s)

组别	n	F波潜伏期(ms)	M波潜伏期(ms)	F波出现率(10%)
患侧	12	26.86±1.52*	5.79±6.95	7.89±1.45*
健侧	12	26.1±1.38	3.28±0.31	6.67±1.65
t值		3.098	1.068	2.63
P值		0.015	0.317	0.03

              注：与健侧比较，^*P＜0.05

 

        国内外已有不少学者研究证实了脑卒中患者患侧存在运动神经轴索变性及脱髓鞘改变。有学者认为，此种外周神经损伤且以病程  3～6个月患者最为多见^[31]。本研究中，刺激腕部时患侧正中神经传导速度较健侧减慢，差异有统计学意义(P＜0.05)  。而刺激腕部时双侧正中神经CMAP波幅、潜伏期无明显差异，提示刺激点到信号采集点之间正中神经存在脱髓鞘改变。刺激肘部时患侧正中神经CMAP潜伏期大于健侧，差异有统计学意义(P＜0.05)，而双侧波幅无明显差异，提示刺激点到信号采集点之间正中神经的绝大多数神经纤维节段性脱髓鞘。患侧肌皮神经CMAP波幅小于健侧，差异有统计学意义(P＜0.05)，而潜伏期、传导速度双侧差异无统计学意义，提示肌皮神经轴索损伤或部分神经损伤导致神经失用。故本实验数据显示肌皮神经存在轴索损伤而正中神经为脱髓鞘改变，说明脑卒中会导致周围神经病变且病程中不同神经损伤类型有可能不同，进而影响患者偏瘫侧功能的恢复。故在康复治疗过程中应有针对性地采用药物及多种康复治疗方法促进周围神经的修复。本研究中感觉神经仅采集了正中神的神经传导相关参数，健患、侧相比无统计学意义，但由于受限于样本量及感觉神经种类较少，故不能得出有效的结论。

        本研究中患者患侧上肢Fugl-Meyer评分与患侧正中神经、肌皮神经传导相关参数无相关性。但是由于本研究未涉及如腋神经、尺神经、桡神经等其他上肢周围神经，故不能完全排脑卒中后患侧上肢功能与周围神经有关，所以我们将在接下来的研究中进一步扩大研究范围继续探讨。

        运动系统的运动功能运动取决于运动单元，运动单元是指单独的运动神经纤维及其激活的肌纤维。运动单位数是支配单个肌肉的前角细胞或轴突的数量。脑卒中后，高阈值的运动单位存在选择性的功能受损，这些变化与症状的严重程度密切相关^[32]。脑卒中后在失神经支配和神经再支配过程中，健康的轴突接管了由侧枝发芽损失的轴突的作用。当超过50%的运动单元丢失时，CMAP波幅可能只是开始下降。因此，CMAP波幅不能提供关于运动单位损失程度的必要信息。类似地，异常自发活动或运动单位电位(MUP)变化的幅度也与失神经支配的程度无关^[33]。所以外周神经传导以及肌肉的插入式肌电图相关参数不能真实反映运动神经元的情况。有学者^[34]指出，脑卒中引起的下行运动路径障碍降低了脊髓运动神经元兴奋性，正是脊髓运动神经元兴奋性的降低导致了运动单位数目的减少。而F波可以反映脊髓运动神经元的兴奋性，从而反映运动单位的变化。故本次实验对12例脑卒中患者进行了双侧正中神经F波的检测，其中M波潜伏期健患侧差异无统计学意义(P＞0.05)，患侧F波潜伏期较健侧延长(P＜0.05)，提示正中神经损伤。HARA等^[34]研究表明，脑梗死早期运动单位数目估值的减少是由于脊髓α运动神经元及其轴突的兴奋性降低所致。而本实验的12例患者均处于脑卒中恢复期，患侧F波出现率高于健侧(P＜0.05)，提示脊髓α运动神经元兴奋性高于健侧，可能是在脑卒中恢复期的康复治疗恢复了脑卒中早期抑制的脊髓运动神经元兴奋性。所以我们认为F波可以反映脑卒中恢复期患者康复治疗的效果及进程，脊髓运动神经元兴奋性与脑卒中患者运动功能的恢复具有相关性，恢复脊髓运动神经元的兴奋性可有效改善脑卒中患者偏瘫上肢的功能，这一观点与Taniguchi等^[35]得出的结论是一致的。

        MESRATI等报道指出^[36]，F波的改变发生在中枢神经系统(CNS)疾病中，并得出结论：在中枢神经系统病变的急性期F波缺失，但在慢性期F波持续存在，并且与痉挛和反射亢进相关。F波的改变与CNS疾病的严重程度和长期运动功能预后不良有关。NASER等^[37]研究发现，脑卒中后F波参数的变化甚至可以比临床状态的变化更早观察到。因此我们可以根据患者的F波检测情况及时制定个性化的康复治疗方案。比如患侧F波出现率较低时，可以采用运动想象疗法可以恢复脑卒中后被抑制的脊髓运动神经元的兴奋性，从而改善患侧肢体运动功能^[37]。作为一种新技术，重复经颅磁刺激对脑卒中后抑郁的治疗安全、有效。高频rTMS联合抗抑郁药能更快改善卒中后抑郁患者的抑郁症状，不同频  率rTMS对神经功能康复的作用有待进一步深入研究^[38]。有研究指出，重复经颅磁刺激(rTMS)可以调节运动皮层和脊髓的兴奋性^[39]。超过5  Hz的刺激可能会增加运动皮层的兴奋性^[40]，并且低频率刺激具有相反的效果^[41]。既往研究表明，rTMS可通过调节脊髓运动神经元的高兴奋性来重新调节皮质脊髓兴奋性并改善痉挛症状。有证据表明，rTMS对脊髓兴奋性的影响与大脑皮层的影响不同。在主要皮质区5-Hz  rTMS可以抑制脊髓兴奋性，但1-Hz  rTMS具有相反的效果^[39，42]。高频rTMS可能通过下行途径促进涉及突触前抑制的中间神经元并降低α运动神经元的兴奋性。在脑卒中后患者中，受影响半球运动皮层的高频刺激或对未受影响的半球的低频刺激对运动功能恢复有益^[43]。所以当患侧F波较对侧增高时，可以通过高频超阈值重复经颅磁刺激来抑制脊髓兴奋性，来改善患侧肢体痉挛状态，进而改善运动功能，这一效果是经过皮质脊髓束起作用的^[44]。

        脑卒中患者患侧上肢运动神经存在轴索变性及脱髓鞘改变，影响脊髓运动神经元兴奋性，通过神经电生理检测可以明确脊髓及周围神经的变化的特点和规律，为制定脑卒中上肢功能精准康复治疗方案提供依据，更有利于进一步制定临床康复方案。但本实验样本量较少，且缺乏追踪实验，故需进一步的研究，如更多的患者在不同的时间重新评估、增加研究的周围神经种类，以便能够得到更准确的结论。

 

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(收稿2019-01-15)

本文责编：张喜民

本文引用信息：赵亚萍，高晓平，宋娟，李键，徐茂婷．基于神经电生理技术探讨脑卒中对脊髓运动神经元及周围神经的影响[J]．中国实用神经疾病杂志，2019，22(2)：132-138.DOI：10.12083/SYSJ.2019.02.026

Reference  information：ZHAO  Yaping，GAO  Xiaoping，SONG  Juan，LI  Jian，XU  Maoting.Study  on  the  influence  of  stroke  on  spinal  motor  neurons  and  peripheral  nerves  based  on  neuroelectrophysiological  techniques[J]．Chinese  Journal  of  Practical  Nervous  Diseases，2019，22(2)：132-138.DOI：10.12083/SYSJ.2019.02.026