联合使用经颅直流电刺激与机器人疗法治疗上肢功能障碍

中风、脑性瘫痪和创伤性脑损伤等神经系统疾病是导致患者长期功能不稳定、降低生活质量的主要原因。运动功能的恢复依赖于神经可塑性。因此，康复治疗主要基于大剂量、高强度的训练以及动作的反复练习，以促进肌力和关节活动范围的恢复。

机器人辅助治疗的出现已显示出在康复领域中的巨大价值，能够影响神经可塑性和功能重组过程。使用机器人技术进行康复干预最重要的优势在于能够提供高剂量和高强度的训练，而这种训练若以传统方式进行则需要大量的人力投入。此外，该技术还能实现对运动功能恢复的即时感知与评估，并可将重复性动作转化为有意义的、互动性的功能性任务。

另一种正在开发用于康复的新技术是tDCS，即经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation）的缩写。tDCS是一种低侵入性脑刺激技术，可通过在头皮上施加低强度的电流刺激，调节大脑皮层的兴奋性。近年来，经颅直流电刺激（tDCS）已引起研究人员和临床医生的广泛关注。

有多个原因可以解释这一点。主要原因是 tDCS 对神经可塑性具有影响，其他原因还包括 tDCS 设备价格低廉，以及 tDCS 是一种易于使用的技术。tDCS 已被研究用于多种疾病，例如癫痫、帕金森病、抑郁症和脑卒中。

然而，单用经颅直流电刺激（tDCS）可能并非功能恢复的最佳方案，但作为一种辅助治疗手段，其在康复中的应用前景日益显著，因为它能够增强大脑可塑性。目前大多数涉及机器人疗法或tDCS的研究均单独使用其中一种方法，将两者联合应用的研究较少，而这种联合干预方式有可能超越单一疗法的有益效果。

这些小规模试验表明，这两种方法联合应用可能产生协同效应，从而改善运动功能恢复和功能能力。在本视频中，我们介绍本机构用于改善卒中后运动功能的联合干预方法。根据医学文献报道，经颅直流电刺激（tDCS）可在机器人康复训练前或训练期间使用。

所需设备：tDCS 设备、导线、橡胶带、海绵、氯化钠溶液、卷尺、电极、电池。刺激部位将通过头皮测量确定。采用我们之前文章中描述的 EEG 10/20 系统标准。

在本实验方案中，我们将刺激初级运动皮层（M1）。为定位该区域，需计算耳间距离的20%。该位置应与脑电图（EEG）的C3/C4位置相对应。将电极置于该区域中心，参考电极置于对侧眶上区域。

在完成皮肤准备并确定刺激部位后，tDCS 结束后，建议患者接受机器人治疗。在本方案中，我们将介绍商用 MIT-Manus 和 T-WREX 的使用方法。该机器人具有多种治疗方案，可让患者练习运动规划、手眼协调、注意力以及大量重复性训练。

治疗性锻炼和游戏同时练习腕部的屈曲与伸展，以及桡偏和尺偏。视频屏幕显示受试者需要完成的任务提示，并持续提供手臂位置的实时反馈。在一次机器人治疗过程中，治疗师选择合适的治疗方案，机器人可根据需要提供实时辅助。

MIT-Manus 机械臂可在水平面上训练肘关节的屈曲与伸展、肩关节的前伸与后缩，以及肩关节的内旋与外旋。机器人仅在必要时为患者提供辅助。例如，若受试者在两秒内无法完成预期动作，机器将协助其完成该动作。

如果受试者缺乏足够的运动协调能力来完成预期动作，机器人将引导受试者的手臂执行相应的运动。机器人软件包含多种用于运动训练的治疗性练习游戏。视觉反馈通常由一个黄色球体组成，患者需将该球体在目标之间移动。

还可提供其他训练方案。T-WREX 包含一个可贴合受试者手臂的外骨骼装置，使其能够在三维空间中自由活动肩部、肘部和腕关节。该可调节的机械臂通过弹簧机构提供不同水平的重力支撑，使上肢功能部分保留的患者能够实现更大的主动活动范围。

上臂的补偿范围从A到I，前臂的补偿范围从A到E。该系统包含一个线性重力支持刻度，其中A点无重力支持。所包含的治疗方案和游戏可通过在三维工作空间内移动外骨骼，实现特定任务功能的训练。

通过协调肩部、前臂、肘部和腕部的运动，该机器人可实现针对特定任务的重复性训练。一次训练通常持续约60分钟。在每次训练中，个体需向不同功能性目标方向完成约72次动作重复。

每次运动之间应留出10秒的间隔，以防止疲劳。本视频中展示的机器人可作为多种神经系统损伤康复治疗项目的一部分，包括脑卒中、脑性瘫痪和脊髓损伤。这些机器人能够使严重功能障碍的使用者独立进行训练，从而从高强度、重复性且由使用者自主启动的运动疗法中获益，并提高使用者的训练积极性。

由于经颅直流电刺激（tDCS）具有潜在的神经可塑性效应、设备相对便宜、操作简便且副作用较少，近年来引起了广泛关注。研究表明，使用tDCS进行神经调节有望调节皮层兴奋性和可塑性，通过刺激初级运动皮层诱导长时程增强，从而进一步改善运动表现。既往研究报道，一次20分钟的tDCS干预后，其电生理效应可持续长达90分钟，行为学效应可持续长达30分钟。

然而，这一证据仍然存在争议，因为阳性发现并不一致。先前的一项试验发现，双半球刺激后功能性运动功能的改善超过了干预期。关于机器人疗法在康复中的证据则更为显著，显示出运动功能障碍的明确渐进性减轻。

然而，由于制造商众多且机器人设备类型繁多，每台设备都有其自身的特性、优势和局限性。一项多中心、随机对照试验发现，在为期36周的研究期间，与常规治疗相比，中重度上肢功能障碍的慢性卒中患者在接受机器人训练后，上肢功能、运动能力及生活质量均有显著但适度的改善，但与强化物理治疗相比则未见显著优势。尽管此前已有针对神经康复的独立经颅直流电刺激（tDCS）或机器人治疗的临床试验，但将这两种疗法联合应用的研究仍较少。

一项既往试验评估了在慢性卒中患者中，结合机器人治疗与经颅直流电刺激（tDCS）进行腕关节康复时，干预时机这一因素的影响。研究发现，当在20分钟的机器人训练前给予tDCS时，腕关节运动速度和流畅性提升了超过15%。本文旨在描述一种标准治疗方案，即联合应用非侵入性脑刺激与机器人辅助运动疗法，作为常规治疗的辅助手段，用于改善上肢功能障碍患者的运动技能。

经颅直流电刺激（tDCS）与机器人技术均表现出显著的运动效应，但大多数研究仅在单独使用这些技术时观察到此类效应。重要的是需要探索将这两种技术联合使用时，是否可能进一步增强其对功能恢复的作用。机器人疗法可诱导大脑皮层兴奋性增加，并增强传入大脑的感觉输入。

这些疗法与经颅直流电刺激（tDCS）联合使用，可能因多种疗法的协同作用而产生更好的运动功能效果。