经颅磁刺激( transcranial magnetic stimulation ,TMS) 是1 9 8 5 年由Barker 等[ 1 ] 学者创立并首先应用于人体, 是迄今唯一的一种无创性的研究正常人和病人大脑皮层功能的技术。其原理是法拉第电磁感应定律, 即一个随时间变化的磁场( B ) 可以感生出电场( E ) , 当可兴奋组织处于变化磁场中时,组织中产生电场和电流。当产生的电流超过组织的兴奋阈值时,象电刺激一样, 引起细胞膜局部去极化, 使组织兴奋。电刺激和磁刺激的原理基本相同, 都是基于组织的可电兴奋性。就刺激方法而言,磁刺激是对电刺激的一个突破, 使得刺激方法超越以往的局限而获得了进一步的发展, 它的优势主要体现在以下三方面: ①磁刺激没有电流密度十分集中的区域, 因此受试者无疼痛感; ②肌肉、骨骼等不良导体对脉冲磁场进入人体没有什么衰减作用, 因此磁刺激可达深部组织; 也能有效刺激颅底脑神经; ③磁刺激的操作十分简单, 线圈只要放在被刺激部位的近旁, 中间甚至可以隔有衣服, 照样可以接受刺激, 线圈位置的改变很方便。

人们运用外周磁刺激治疗神经康复的兴趣正日趋增强, 将外周磁刺激应用到功能磁刺激的可能性研究也成为热点之一[ 2 ] 。有研究发现,TMS 可以改变刺激区域外的皮层功能, 如用重复经颅磁刺激( repetitive TMS, rTMS) 刺激运动皮层, 可以数分钟或数小时地改变运动诱发电位( motorevoked potential, MEP ) , 应用到其它皮层区时, rTMS 可以影响行为, 其原理可能是通过调整皮层区和与它连结的经网络的兴奋性来实现的。基于以上的发现, 在中风康复的研究中, TMS 可作为一种预测工具( p rognostic tool ) 和对中风病理生理学的研究工具( investigative tool ) 并被广泛使用。除此之外, rTMS的调节特性使其成为治疗中风后脑功能障碍的一种有希望的技术, 即一种治疗工具( therapeutictool) 。本文概述TMS 作为上述几种工具在临床中风康复中应用的进展。

1 　TMS 对中风后康复的预测作用

用rTMS 刺激由脑血栓形成、腔隙性梗死和脑栓塞等导致的中风患者的皮层, 常选择以下参数作为衡量兴奋性改变的指标。

1. 1 　兴奋后抑制期或静止期( inh ib itory per iod,IP; silen t per iod, SP )

刺激大脑皮层运动区不仅能产生兴奋作用, 即MEP 出现, 也能产生抑制作用, 表现在SP 段出现。Catono 等[ 3 ]用6 9 名被试( 4 9 名轻偏瘫患者和2 0名正常人) , 研究急性期中风患者的静止期持续时间( silent period duration , SPD ) 的长短和最终的临床情况。他们分别在中风后第7 天( D7 ) 和第9 0 天(D9 0 ) 测量第一背侧骨间肌在1 0%和1 0 0%最大自主等长收缩( voluntary isometric contraction , V IC )时的SPD 值, 用D7 的SPD 指数(V IC 1 0 0%的SPD值与V IC 1 0% 的SPD 值之比) 与D9 0 的临床结果做配对。结果发现, 2 7 / 3 2 的患者在D9 0 时功能恢复良好, 他们和正常人的SPD 在恢复期间很稳定, 且SPD 指数为1 0 0% 。与此相反, 1 0 / 1 7 功能恢复差的患者, 当他们V IC 增加时, SPD 降低, SPD指数为8 0% ; 除此之外, 他们的肌紧张程度在D9 0时明显增加, 因此, 在中风的早期, SPD 指数低, 预示最后发生痉挛的可能性大。所以, 在评价中枢运动功能障碍患者的运动功能方面, SP 可能是一个敏感的、有价值的神经生理学指标。

1. 2 　运动诱发电位( motorevoked potentia l, MEP )运动诱发电位是刺激运动皮层、脊髓神经根或周围神经而产生的。Rap isarda 等[ 4 ] 测定2 6 名首发缺血性卒中患者第一背侧骨间肌的MEP 值, 患者手部完全麻痹,在中风后第1 天和第1 4 天分别用TMS刺激记录MEP 值, 发现MEP 7 5% 最大幅值(Maximum amp litude , Mmax ) 的6 名患者背侧骨间

肌肉的功能明显恢复, 而其余1 9 名无MEP 值或MEP < 5%Mmax 的病人手仍完全麻痹。刚开始有MEP 的患者, 3 年后其受损侧的手部功能仍然有改善, 而开始无MEP 的患者, 其手部功能随着皮层脊髓束的破坏而恶化[ 5 ] 。Delvaux 等[ 6 ] 用国立卫生研究院中风量表( National Institutes of Health strokescales, N IHSS) 和巴塞尔指数( Barthel Index, B I) 分别测定3 1 名由大脑中动脉引起的中风患者的第一背侧骨间肌的第1、8、3 0、9 0、1 8 0、3 6 0 天的MEP ,发现第1 天有MEP 的患者在3 6 0 d 内手功能在不断恢复, 且从第1 天到第3 6 0 天, 观察到受损侧额部的运动图型(motor map s) 的重心发生了很大的变化, 提示对TMS 的早期反应即MEP 是预测中风后运动功能恢复的一个有价值的工具, 且其预测价值高于临床评价和CT研究。

1. 3 　中枢传导时间( cen tra l conduction time, CCT)经颅磁刺激引起远端肌肉收缩, 途经大脑皮层至脊髓运动神经元的传导及脊髓至肌肉的传导,CCT即为经颅磁刺激引起靶肌MEP 的潜伏时减去颈段或腰段神经根刺激引起上肢肌或下肢肌MEP的潜伏时之值。中国人CCT 的正常值为8. 8 ±1. 35 ms。Stulin 等[ 7 ] 用5 2 例缺血性卒中患者(男性2 9 名, 女性2 3 名, 年龄5 8. 5 ±8. 7 岁) 做试验,用TMS分别刺激病灶部位在运动皮层的投射区和脊髓, 结果患侧皮层的CCT增加, 且CCT和运动反应的潜伏时均与神经元损坏的程度呈负相关。Fe2lipe 等[ 8 ]用真、假rTMS分别刺激1 5 名(女性4 名,男性1 1 名, 年龄5 6 ±1 1. 5 岁) 中风至少1 年患者的皮层受损侧和未受损侧, 在第1、2、3、4、5 天测定未受损侧的MT 值, 在第1、5 天测定受损侧的MT值, 结果用重复测量设计方差分析进行统计,发现真刺激组未受损侧的第2、3、4、5 天MT 值与第1 天(基础值) 相比有显著升高, 提示未受损侧的皮层脊髓束兴奋性降低; 受损侧的第5 天MT值与第1 天(基础值) 有显著降低(降低1 3. 5% ) , 提示受损侧皮层脊髓束兴奋性升高。因此, CCT对缺血性卒中患者的结果有早期的预测价值。

2 　TMS 在中风后治疗中的辅助作用在治疗过程中, 用高强度rTMS 刺激健康人有诱发癫痫的可能, 用低强度的短阵脉冲刺激( thetaburst stimulation , TBS ) 刺激健康人, 2 0 min 后可增加或降低运动皮层的兴奋性。Talelli等[ 9 ]用兴奋性TBS ( excitatory TBS, eTBS) 刺激毁损区, 抑制性TBS( inhibitory TBS, iTBS) 和假性刺激刺激大脑整个区域与假刺激相比, 在刺激测验期和刺激后4 0min , iTBS使瘫痪侧手的简单反应时迅速降低, 且静息期MEP 的幅度和毁损侧的输入- 输出曲线斜率均增加,影响了患侧手的运动和生理效应。iTBS能够降低健康手的MEP 幅度, 但对瘫痪手的运动或生理变化无任何影响。

Martin 等[ 10 ] 用rTMS 作为一种辅助治疗方法,应用于非流利型失语症患者。功能性脑成像技术显示失语症患者右半球语言区的大脑皮层活动过度。他们用低频rTMS 刺激4 例中风患者的Broca区,显示皮层活动降低, 且患者图象命名测验结果显著改善。Khedr等[ 11 ] 采用单盲随机对照设计, 将2 6 名由大脑中动脉栓塞引起的偏瘫患者随机分为两组, 给予实验组3 Hz、1 0 序列、间歇期5 0 s、连续1 0 d 的真rTMS刺激或假rTMS刺激, 期间两组患者均接受一般的康复干预措施, 结果用两因素方差分析进行统计, 发现实验组的患者瘫痪侧手的功能明显改善, 与假刺激对照组疗效相比有显著差异。所以, rTMS是一种耐受性好、有效的、安全的中风康复的治疗技术。

3 　TMS 在研究中风治疗机制中的作用rTMS刺激大脑主要皮层区(M1 ) 可以引起刺激区域和临近区域的皮层兴奋或抑制, 而且不影响简单的运动表现。中风患者未受损侧的皮层兴奋性增强, 假设未受损侧功能受到抑制, 则脑半球间的抑制效应减低, 受损侧的兴奋性增加, 使患者运动功能改善[ 8 ] 。支持的证据有: ①中风患者功能恢复差与未受损侧皮层的活动增加有关[ 12 ] ; ②未受损侧活动的增加导致受损侧被未受损侧抑制的程度更强[ 13 ] ; ③ 1 Hz 的rTMS 使脑半球间抑制减弱[ 14 ] ; ④在健康人, 脑半球间抑制的减弱使中风患者与刺激同侧的手功能得到改善[ 15 ] 。Di Lazzaro等[ 16 ]认为患者皮层脊髓束输出量的增加使手的简单反应时缩短, rTMS直接影响皮层的输出、皮层兴奋性。rTMS可通过易化神经元突触传递来增加被激活神经元的数目[ 17 ] 。Talelli等[ 9 ]认为当部分皮层受损时,其它部位皮层功能增强的能力就被保存起来,当它们重复地被rTMS 刺激时, 就促使相关突触联系增强。

TMS从诞生到现在已经有二十年, 从目前的相关研究看, TMS对人体产生的副作用很小,常见的有头痛、头部不适、纯音听力障碍、耳鸣等。TMS 引发的头痛是一种紧张性头痛, 与头皮及头部肌肉进展性收缩有关,应用镇静剂(如阿司匹林) 或休息后可以缓解和预防; 耳鸣/纯音听力障碍可以通过佩戴耳塞预防。在有关TMS的不良反应中人们最为关注的是它能否引发癫痫发作。迄今, 全球范围内进行该研究的被试已有数千例,只有7 例出现癫痫发作,其中包括6 名健康的志愿者, 而且TMS 诱发的癫痫发作是自限的、暂时的,并无远期影响[ 18 ] 。

总之, TMS是最近二十年中新兴的诊断和评定脑血管疾病的有效手段, 它无痛无创, 不增加患者的痛苦, 且操作简单, 对疾病的预后, 特别是对患者运动功能恢复作出较准确的预测, 而且对中风康复治疗作出有效的指导, 因此值得进一步研究其在临床中的使用。