重复经颅磁刺激联合动作观察训练在痉挛型脑性瘫痪儿童中的应用

摘要

由于大脑皮层运动区受损，痉挛型脑性瘫痪（SCP）患儿会出现肢体痉挛、运动障碍和异常姿势，导致无法正常站立和行走。因此，减轻SCP患儿的肢体痉挛并改善其粗大运动功能已成为重要的治疗目标。

摘要

本研究展示了一项采用2×2析因设计的随机对照试验结果，比较了重复经颅磁刺激（rTMS）与动作观察训练（AOT）干预方法对中国台湾痉挛型脑性瘫痪（SCP）儿童的痉挛程度、平衡功能及运动功能的影响。研究旨在探讨两种干预措施联合使用是否比单独使用任一干预或常规治疗产生更显著的改善效果。

本研究中的受试儿童根据随机数字表法，随机分为四组：常规组、重复经颅磁刺激（rTMS）组、动作观察疗法（AOT）组和联合干预组。四组儿童均接受常规康复治疗，在此基础上各组分别实施不同的康复干预方案。常规组仅接受常规康复治疗，rTMS组在常规治疗基础上加用rTMS，AOT组加用AOT，联合干预组则接受rTMS与AOT的联合干预。所有干预均每周进行5天，持续12周。在治疗开始前及完成12周治疗后，分别评估患儿在肌张力、平衡功能、步行能力及粗大运动功能等方面的评分变化。

共有64名脑瘫痉挛型双瘫（SCP）患儿完成了本研究，并对其结果进行了分析。实验组的总粗大运动功能有效率为87.50%，显著高于常规治疗组的25.00%、重复经颅磁刺激（rTMS）组的62.50%以及动作观察疗法（AOT）组的68.75%。初步结果显示，rTMS与AOT联合干预可有效改善患儿的平衡功能和运动功能，且联合干预的治疗效果优于常规治疗、单独使用rTMS或单独使用AOT。最终明确了该联合干预的临床疗效及最佳治疗参数，为治疗师开展脑瘫痉挛型双瘫患儿下肢功能康复提供了临床依据。

引言

脑性瘫痪¹（CP）是儿童中最常见的致残性疾病之一，是一组由发育中胎儿和婴儿非进行性脑损伤引起的持续性综合征，包括中枢性运动障碍、异常姿势和活动能力受限。目前，全球约有1700万儿童受脑性瘫痪²影响，其中中国超过500万例。在各种类型的脑性瘫痪中，痉挛型脑性瘫痪（SCP）约占80%³。SCP患儿因脑损伤导致肌肉痉挛、感觉功能减退、肌肉协调能力受损以及平衡能力下降，这些均妨碍其独立行走和日常活动。目前用于改善SCP患儿粗大运动功能的康复措施包括核心稳定性训练⁴、任务导向性训练⁵、强制性运动疗法⁶和镜像视觉反馈疗法⁷。这些干预措施可通过改善外周器官功能，自下而上地调节和重塑中枢神经系统，从而改善患儿的临床症状。

经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）^8,9是一种无痛、非侵入性且安全的治疗方法。重复经颅磁刺激（rTMS）是指在单次指令后以相等时间间隔连续释放刺激，属于常规的重复刺激模式之一。基于电磁感应与电磁转换原理，rTMS通过刺激线圈施加瞬时电流，产生可穿透颅骨的脉冲磁场，进而在脑内诱导出感应电流，刺激神经元并引发一系列生理和生化反应。rTMS已被应用于神经系统疾病的监测、评估与治疗，为探索大脑结构与功能提供了新的途径¹⁰。现有研究^11,12表明，rTMS对脑性瘫痪（CP）患儿的肢体痉挛及运动功能具有不同程度的治疗效果。此外，rTMS治疗与其他康复技术联合应用时效果更为显著。

动作观察疗法（AOT）是一种利用镜像神经元系统（MNS）建立运动学习与记忆的康复方法^13,14。AOT 的核心在于让观察者仔细观看视频中的动作，随后尽最大努力模仿所观察到的内容。观察过程可能激活被称为 MNS 的神经网络，其激活模式类似于个体亲自执行这些动作时的神经活动¹⁵，从而为 AOT 提供了神经生理学基础。AOT 在改善运动障碍患者的运动技能方面已显示出成效，对中风康复以及脑瘫患者上肢运动功能的康复均取得了积极效果^16,17。

我们之前的研究发现，基于镜像神经元系统的动作观察疗法（AOT）可有效改善脑瘫患儿的平衡能力和行走能力¹⁸。此外，有研究¹⁹表明，重复经颅磁刺激（rTMS）可改善痉挛型脑瘫（SCP）患儿的肌肉痉挛、运动功能及步态，但目前针对脑瘫患儿应用rTMS的治疗标准尚未统一，探索不同rTMS参数对脑瘫患儿的影响，以建立个体化、精准化的治疗标准，已成为亟待解决的问题。我们认为，将rTMS与AOT相结合，有望发展成为一种有价值的脑瘫神经康复物理治疗策略。rTMS与AOT均可刺激痉挛型脑瘫患儿的大脑皮层²⁰，从而促进粗大运动功能的发育。本研究旨在明确rTMS联合AOT是否比常规治疗、单独rTMS或单独AOT能够产生更显著的协同效应。

方案

本研究严格遵循国家关于人体实验的规范进行，临床研究已获得湘雅博爱康复医院伦理委员会的批准（伦理审批编号：20211223）。患儿监护人同意参与本训练项目并签署了知情同意书。研究于2022年2月至2022年12月期间在湘雅博爱康复医院和中南大学湘雅医院招募脑性瘫痪患儿。

1. 实验前准备

1. 为确保研究结果的准确性，需对康复治疗师进行相关培训，并提前评估其技能，以确保他们能够指导儿童进行训练。
   注意：rTMS 技术人员应接受过培训并具备相应资质，以确保儿童的安全。
2. 在实验前与家长进行 rTMS 安全筛查，包括询问是否存在癫痫发作史及所服用的药物情况。
   注意：某些药物可能会降低癫痫发作阈值。

2. 招募

1. 招募符合《中国脑性瘫痪康复治疗指南（2022）》²¹诊断与分型标准的痉挛型脑瘫（SCP）患儿。
   1. 确保患儿年龄在3至6岁之间。
   2. 确保患儿格塞尔发育诊断量表（GDDS）适应性行为领域发育商（DQ）＞55，能够主动参与训练。
   3. 确保患儿粗大运动功能分级系统（GMFCS）为I-III级。
   4. 确保患儿能够独立或借助助行器行走超过10米。
2. 排除以下情况：其他类型脑瘫患儿；研究期间计划接受医学康复或手术治疗的患儿；患有癫痫、重度智力障碍、视力障碍或注意力缺陷的患儿；使用人工耳蜗或颅内植入装置的患儿。
3. 训练前，需从患儿监护人处获得知情同意书，自愿参加本训练项目，每日1次，每周5天，持续12周。

3. 治疗前评估

1. 分析从招募的痉挛型脑性瘫痪（SCP）儿童中收集的基线数据，包括姓名、性别、年龄、脑性瘫痪痉挛类型、GMFCS 分级、认知水平、踝足矫形器佩戴情况、既往或当前的医学治疗以及手术史。
2. 康复评估
   注意：研究表明，用于评估痉挛型脑性瘫痪儿童下肢痉挛程度的综合痉挛量表（CSS）具有良好的信度和效度²²。
   1. 通过检查下肢跟腱反射、踝跖屈肌群肌张力及踝阵挛来确定痉挛程度。采用以下评估标准：无痉挛，<7 分；轻度痉挛，7–9 分；中度痉挛，10–12 分；重度痉挛，13–16 分。
   2. 根据儿童平衡量表（PBS）²³评估平衡功能，该量表共包含14个测试项目。每个项目分为五个等级，每项0–4分，总分56分。得分越高，表示平衡功能越好。
      注意：PBS基于BBS儿童修订版，主要调整了测试项目的顺序，缩短了维持姿势的时间，并明确了测试指导说明。
   3. 根据10米步行速度（10MWS）²⁴评估儿童的行走能力。
      1. 要求儿童在规格为宽×长=20 cm × 15 m的跑道上尽可能快速行走，可独立行走，或佩戴踝足矫形器，或使用助行器（适用于GMFCS III级儿童）。
   4. 让儿童从15米标记处开始行走，在12米处启动计时，2米处停止计时，测量中间10米所用时间。要求儿童连续完成三次10MWT测试，并计算步行速度（m/s）。
      注意：根据GMFCS将儿童的功能水平分为I–III级，表明其具备一定的站立和行走能力。
   5. 在粗大运动功能测量量表（GMFM）中，选择D区（13项）的站立动作以及E区（24项）的行走、跑步和跳跃动作，评估儿童的粗大运动功能水平。根据每项任务的完成程度评分（0–3分），计算D区和E区的总分。得分越高，表示粗大运动功能越好。
   6. 使用公式（1）和（2）计算疗效率，并通过治疗前后GMFM-88E部分得分的差异评估粗大运动功能干预的临床有效性。
      疗效率（%）=    （1）
      ​疗效率 = 显著有效率 + 有效率   （2）
      1. 若疗效率 >50%，视为显著有效。
      2. 若疗效率在20%至50%之间，视为有效。
      3. 若疗效率 <20%，视为无效。

4. 治疗方法

注意：向儿童的监护人说明训练计划的原理和目标，以及训练过程中可能发生的不良反应和安全问题。

1. 采用数字表法将患有痉挛性脑瘫（SCP）的儿童随机分为四组：常规治疗组、重复经颅磁刺激（rTMS）组、动作观察疗法（AOT）组和联合干预组（本研究中每组各16例）。
2. 确保所有儿童均接受常规康复治疗，并在此基础上给予不同的康复干预措施。常规治疗组不接受其他康复治疗；rTMS组接受rTMS治疗；AOT组接受AOT治疗；研究组接受rTMS联合AOT治疗。
   1. 向受试儿童的家属详细说明其参与常规康复、rTMS、AOT及联合干预训练项目的可能性。确保研究人员对受试者的分组情况设盲，且不参与评估工作。
   2. 根据这些儿童的入组顺序生成一个数字列表并制成电子表格。按以下方式随机分组：数字1、5、9…分配至常规组；数字2、6、10…分配至rTMS组；数字3、7、11…分配至AOT组；数字4、8、12…分配至联合干预组。为保护隐私，在每次治疗过程中使用帘子为每位儿童提供独立的空间。
3. 常规康复
   1. 运动疗法
      1. 向儿童监护人解释运动疗法的原理和目的，并告知治疗时长为30分钟。
      2. 根据儿童的肌力评级，指导其进行髋外展肌、髋后伸肌和踝背伸肌的肌力训练，每组10次，每日3组。
      3. 根据其平衡功能水平，指导儿童进行无支撑站立、双脚并拢站立和单腿站立等平衡训练，每次持续10分钟。
      4. 根据其行走能力，指导儿童进行牵手行走、独立行走和跨越障碍物等步行训练，每次持续10分钟。
   2. 水疗
      1. 向儿童监护人解释水疗的原理、流程和目的，并告知治疗时长为20分钟。
      2. 使用专用于儿童的水疗设备时，将水温调节至适宜温度37–38 °C。
      3. 请家长协助儿童脱去衣物，穿上防水泳裤和水疗颈圈，然后进入水疗设备中。
      4. 点击气泡浴按钮开始治疗，并指导儿童在水中站立、转身，并交替用双脚踏步。
   3. 按摩治疗
      1. 首先对儿童进行诊断。
      2. 向儿童监护人说明按摩治疗的效果，并告知治疗时长为30分钟。
      3. 让儿童取俯卧位，沿冠状动脉两侧及膀胱经区域，采用交替捏推手法操作5–10次。
      4. 让儿童取俯卧位，用拇指指端自上而下依次按压伏兔、梁丘、足三里、解溪、环跳、承扶和委中等穴位。
      5. 让儿童取仰卧位或俯卧位，同时用拇指与其他四指交替对股四头肌、腘绳肌和小腿三头肌进行有节奏的提捏，每部位操作10–20次。
4. rTMS
   注意：执行rTMS的物理治疗师需先参加设备制造商组织的培训。为保障受试者安全，治疗过程中必须由治疗师或其他受过培训的医疗专业人员全程监督，并提前告知监护人：rTMS产生的脉冲在作用于头皮时，可能引起暂时性轻度疼痛以及面部和四肢轻微抽动。
   1. rTMS患者准备
      1. 首次就诊时，由物理治疗师了解受试儿童的基本信息和病史。
      2. 向儿童监护人解释rTMS治疗的过程及可能的反应，并告知治疗时长约30分钟。
      3. 让儿童取仰卧位或坐位，用医用酒精清洁其手部，并根据头围为其选择合适的定位帽。将定位帽上的鼻枕线置于受试儿童中线位置，鼻枕线与颞顶线的交点位于眉心与枕外隆凸连线的中点。
         注意：应根据头围选择合适尺寸的定位帽。
      4. 将记录电极贴于受试儿童拇短展肌腹侧，参考电极贴于拇短展肌肌腱处，接地电极置于腕部。
   2. rTMS操作准备
      1. 启动rTMS仪器上的计算机应用程序，输入受试儿童的基本信息和诊断结果，并确定治疗方案。
      2. 刺激线圈为圆形风冷线圈，其中心对准与对侧拇短展肌相对应的M1区。将线圈以45°角置于头皮表面。
         注意：该定位帽依据脑电图（EEG）10-20电极系统设计，可快速定位M1区域。
      3. 选择30%的刺激强度，通过手动单脉冲方式刺激对侧拇短展肌所对应的M1区域。
         注意：治疗期间，受试儿童应保持体位稳定，避免刺激靶点偏移。
      4. 观察运动诱发电位界面图形，逐步降低刺激强度。定义静息运动阈值（RMT）为：在连续10次刺激受试儿童初级运动皮层（M1）的过程中，至少有5次能诱发对侧拇展肌产生超过50 mV运动电位的最小刺激强度（图1A）。
      5. 点击确认按钮，保存RMT记录，然后进入治疗参数设置页面。
   3. rTMS治疗
      1. 对未受损大脑皮层的M1区进行低频刺激，参数设置如下：刺激频率1 Hz，刺激强度80% RMT，每次刺激次数10次，刺激时间10 s，重复次数80次，总脉冲数800^25,26（见图1B）。
      2. 对受损大脑皮层的M1区进行高频刺激，参数设置如下：刺激频率5 Hz，刺激强度100% RMT，每次刺激次数15次，刺激时间3 s，重复次数80次，总脉冲数1,200¹⁰（见图1C）。
      3. 观察受试儿童的反应。例如，若儿童因头皮受到冲击而开始哭泣、出现明显面部抽动，或表现出癫痫发作及其他不良反应，应立即停止治疗。
         注意：对于痉挛性双瘫/四肢瘫患儿，对受损脑半球两侧的M1区交替进行高频刺激；对于痉挛性偏瘫患儿，则对未受损侧大脑皮层M1区进行低频刺激，同时对受损侧M1区进行高频刺激。
5. AOT
   注意：AOT要求物理治疗师预先录制受试者的身体动作，并全程监督治疗过程的安全性和训练准确性。
   1. 向儿童监护人说明AOT的原理、流程及注意事项，并告知治疗时长为30分钟。
   2. 由两名专业物理治疗师从前方、侧方和后方三个不同角度拍摄身体动作视频，并设计六种旨在改善下肢平衡和步行功能的身体动作。
      1. 第一个动作为由坐位到站立位：从直立坐姿开始，通过抬起骨盆并伸展膝关节，逐渐转换为站立位，然后再坐下。连续进行3次（图2A）。
      2. 第二个动作为站立练习：尽可能将身体重心向左或向右移动，然后返回中立位。依次进行3次（图2B）。
      3. 第三个动作为站立练习：尽可能将身体重心向前或向后移动，然后返回中立位。依次进行3次（图2C）。
      4. 第四个动作为站立练习：尽可能向左或向右旋转躯干，然后返回中立位。依次进行3次（图2D）。
      5. 第五个动作为站立练习：向左或向右侧行走，然后返回中立位。依次进行3次（图2E）。
      6. 第六个动作为站立练习：左右脚交替踏上或踏下高度为10 cm的台阶。依次进行3次（图2F）。
   3. 让儿童聚集在一个安静的房间内，舒适地坐在距离86英寸电视屏幕5米远的位置。
   4. 由物理治疗师先讲解各个动作，使儿童能够集中注意力观看视频。
   5. 观看视频后，要求儿童模仿这些动作。

5. 治疗后评估

注意：每位患者的治疗前评估和治疗后12周的评估均由同一名儿童康复医生完成。

1. 经过12周的不同康复干预措施后，由同一名儿科康复医生对四组儿童的临床疗效进行重新评估，评估指标包括CSS、PBS、10米步行速度（10 MWS）、粗大运动功能测试（GMFM）及粗大运动功能。
2. 记录患儿监护人对治疗方案的满意度和反馈意见，包括治疗过程中的愉悦程度、自我意识改善情况，以及对后续治疗的意愿和建议。

6. 统计学分析

1. 将人口统计学资料、CSS、PBS、10米步行速度（10MWS）、GMFM及有效率（%）评估数据输入软件进行统计分析。
2. 采用χ2检验或Fisher确切概率法分析计数资料。
3. 判断数据是否符合正态分布，并以均值±标准差（SD）表示符合正态分布的数据。
   1. 采用重复测量方差分析对四组间进行比较，并在混合模型下进行重复测量的方差分析，以验证各组结果及变化评分是否符合近似正态分布。
4. 将时间视为组内因素，干预措施视为组间因素。若两者存在交互作用，则在α=0.05水平下检验各时间点的组间差异；若无交互效应，则检验主效应。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

结果

本研究纳入64名脑性瘫痪患儿（补充表 S1 和 补充文件 1），采用数字表法随机分为四组，每组接受为期12周的不同康复干预措施。在整个干预过程中，参与研究的患儿均未出现头痛、头晕、惊厥等不良反应。

四组儿童的人口统计学数据见表1。治疗前，各组在性别比例、年龄、脑性瘫痪痉挛类型、GMFCS分级、GDDS发育商（GDDS DQ）以及辅助器具使用情况（踝足矫形器或助行器）方面均无显著差异（所有P > 0.05）。

四个儿童组在12周治疗前后的CSS评分比较见表2。经过12周的训练后，所有四组的CCS评分均显著降低，其中联合干预组的变化显著大于其他三组。时间效应以及组别与时间之间的交互效应具有统计学意义（P < 0.05），而组间效应无统计学意义（P > 0.05）。

四组受试者在12周训练前后PBS、10MW...

讨论

对于痉挛型脑性瘫痪（SCP）患儿，γ和α神经元活动增强会导致皮质脊髓束输入受到抑制，从而引起肌张力增高，即痉挛。由于肢体痉挛显著影响SCP患儿下肢运动功能的发育，因此重要的训练目标之一是减轻痉挛。目前采用阶梯式治疗策略来缓解痉挛，包括康复护理、物理治疗、矫形支具应用、肉毒杆菌毒素注射²⁷、药物治疗以及手术干预²⁸。本研究中采用了运动疗法、水疗、按摩疗法和重复经颅磁刺激（rTMS）等康复技术以缓解SCP患儿的痉挛症状。表2显示，联合干预组的临床痉挛评分（CSS）改善程度优于其他三个对照组，提示rTMS与动作观察疗法（AOT）联合干预在缓解SCP患儿痉挛方面更具优势。Rajak等¹²指出，提高rTMS治疗频率有助于减轻脑瘫患儿的肌肉痉挛，并促进运动功能的发育。Gupta等²⁹对20例脑性瘫痪患者分别采用5 Hz和10 Hz的rTMS进行为期20天的治疗，刺激大脑运动皮层，结果显示rTMS治疗组的肌张力显著低于常规治疗组...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
K6多媒体情景互动训练系统	Hunan Le Jiekang technology Co., LTD		方案实施
KLW-SLL型儿童水疗机	Nanjing Kanglongwei Technology Industrial Co., LTD		常规治疗
脉冲磁场刺激仪YRD CCY-II型	Shenzhen Yingzhi technology Co., LTD		方案实施
SPSS26软件	IBM		统计分析