运动模仿训练结合rTMS影响脑卒中后手运动功能障碍患者皮层可塑性的机制研究

Hand motor dysfunction is a common symptom after stroke but no effective method could be applied to it. Our preliminary study found that trying to imitate the finger extension-flexion movement, the extension-flexion range of the fingers can significantly increasing on patients with hemiplegia, however the mechanism has not yet clarify. We infer that patient matched the executing action to the visual information, which excited the neuron of primary motor area. In this project, we using the rTMS modulate the excitability of the central neuron system. Then we adding the motor imitation training to the traditional approach and evaluated the changes of the hand function. We assess the changes of excitability of cortical spinal tract and the finger area size in the primary motor area by measuring the motor evoked potential (MEP) and analyzing the EMG of the forearm muscle group to clarify the mechanism of that combination approach of motor imitation therapy and rTMS.

约70%的脑卒中患者存在手的运动功能障碍，针对后者尚无一种高效的康复手段。我们的前期实验发现脑卒中偏瘫患者在努力模仿手指伸展屈曲运动可即时增加其主动活动范围，但是其机制尚不完全明确。我们推断这种效果是通过模仿过程中视觉信息与正在执行的运动相匹配，增强了初级运动区（M1）的兴奋性来实现。如果通过重复经颅磁刺激（rTMS）调节大脑兴奋性，则可能进一步优化大脑可塑性发展的机制提高康复效果。本项目拟在脑卒中偏瘫患者的手运动功能康复中加入模仿运动训练，观察手运动功能的变化，利用rTMS改变大脑兴奋性，探讨模仿运动结合rTMS刺激在脑卒中后手运动功能恢复中的应用。最终通过评定皮质脊髓束兴奋性的改变以及手指在初级运动区（M1）内的代表区大小的变化以及局部肌电信号的分析，揭示此组合疗法影响脑可塑性改变的中枢机制，为模仿运动结合rTMS在临床中的应用提供理论依据。

背景和目的：约70%的脑卒中患者存在手的运动功能障碍，针对后者尚无一种高效的康复手段。我们的前期试验发现脑卒中偏瘫患者在努力模仿手指伸展屈曲运动时可瞬时增加其主动活动范围。我们推断经过长期的训练这种促进效果可通过神经可塑性的发展不断增强，并且通过重复经颅磁刺激（rTMS）调节大脑兴奋性，可进一步优化大脑可塑性发展提高康复效果。本研究的主要目的为探讨rTMS结合运动模仿对脑卒中患者手功能的作用及其中枢机制。主要研究内容：本项目在脑卒中偏瘫患者的手运动功能康复中加入模仿运动训练，观察手指关节活动度、上肢Fugl-meyer评分、握力等手运动功能的变化，利用rTMS改变大脑兴奋性，探讨了模仿运动结合rTMS刺激在脑卒中后手运动功能恢复中的应用。通过运动诱发电位（MEP）评定皮质脊髓束兴奋性的改变以及手指在初级运动区（M1）内的代表区大小的变化。本项目观察了rTMS结合运动模仿训练对脑卒中患者手功能恢复的短期效应和长期效应。主要结果：短期效应结果发现：1）rTMS结合运动模仿训练对手功能活动有即时效果，且优于单独采用rTMS或者运动模仿训练。2）rTMS及运动模仿训练可降低健侧和患侧的运动诱发电位阈值，两者结合效果更明显，单次作用效果可持续2小时以上。2周的长期效应研究发现：1）2周的运动模仿提高了脑卒中患者上肢Fugl-Meyer，第二掌指关节关节活动度，rTMS结合运动模仿临床效果更为明显，单纯的rTMS刺激未见明显效果。2）随着手功能的恢复，健侧和患侧的运动诱发电位阈值均有降低，rTMS结合运动模仿效果更明显。rTMS结合运动模仿训练可进一步提高患侧的兴奋性。结论和科学意义：本项目结果表明运动模仿有利于手功能的恢复，rTMS可进一步提高手功能的恢复。这种临床效果的可能机制与健侧和患侧的初级运动皮层的兴奋性提高有关。同时提示双侧大脑间不仅存在着竞争抑制的关系，同时也可能存在相互促进的联系，这为后续研究提供了新的思路。