网站首页 > 新闻中心 > 脑科学新闻
联系方式
手机:18580429226
联系电话:023-63084468
联系人:杨晓飞
联系邮箱:syfmri@163.com
联系地址:重庆市渝中区青年路38号重庆国际贸易中心2004#
信息内容
TMS+EEG研究:小脑刺激对中风患者的步态及平衡恢复的影响
发布者:admin 发布时间:2019/3/24

步态和平衡障碍与中风后功能恢复不良有关。小脑与中风患者运动网络的功能重组密切相关。意大利的科研人员Giacomo Koch等在JAMA Neurology杂志上发表文章,探讨了中风偏瘫患者小脑间歇性θ-爆发刺激(CRB-iTBS)是否能改善患者的平衡和步态功能。研究采用随机、双盲的为期3周的CRB-iTBS(或安慰剂-iTBS)结合物理治疗(PT)对中风患者步态和平衡恢复的疗效和安全性。招募对侧大脑动脉局部连续缺血慢性中风偏瘫患者36例,并进行治疗意向分析(Intention-to-treat analysis)。

    结果:1)在干预后,CRB-iTBS组Berg Balance Scale的评分显著增加,表示CRB-iTBS组的步态和平衡功能都有提高。Fugl-Meyer Assessment scale和Barthel Index评分没有与治疗相关的差异。

     2)CRB-iTBS组被试在干预后的步长显著减少,并且后顶叶皮层的神经活动增强。CRB-iTBS通过增强小脑皮层可塑性,促进中风患者的步态和平衡恢复。这些结果对于提高独立行走水平和降低跌倒风险很重要。小脑磁刺激也许是一个有效的、廉价且无创的方法来促进中风患者步态和平衡的恢复。


方法:

     被试纳入和排除标准:共52名病人参与合格评估,剩余36人参与实验。纳入标准:(1)第一次慢性缺血性中风(至少6个月);(2)大脑中动脉区左、右皮质下或皮质病变所致偏瘫;(3)具有步态和平衡功能损坏。

     排除标准:(1)病史;(2)严重的一般机能损坏或伴随疾。唬3)年龄超过80岁;(4)使用苯二氮卓类、巴氯芬和抗抑郁药物治疗。根据先前发表的关于通过小脑TBS实验达到皮质可塑性改变的工作,使用统计效力分析确定被试量。结果显示想要达到80%的统计效力和95%的置信区间,需要32个病人。

     设计和治疗:采用随机、双盲和具有安慰剂控制的实验研究为期3周的CRB-iTBS联合PT对中风患者步态和平衡恢复的疗效和安全性。

   1)临床疗效采用BergBalance Scale(BBS)、Fugl-Meyer Assessment scale(FMA)和Barthel Index(BI)进行评定。

     2)采用步态分析进行运动评估。

    3)采用TMS与EEG结合的技术决定受影响半球和未受影响半球的后顶叶皮层(PPC)与初级运动皮层(M1)的大脑皮质重组模式。PPC是广泛额顶网络的关键区域,参与步态和平衡的自主控制。被试每天接受1个session的常规PT治疗。PT治疗由促进自主运动和平衡机能恢复的练习组成,包括肌肉拉伸、主动辅助运动、渐进式神经肌肉促进训练平衡练习以及步态训练,训练持续90min。在步态训练中,治疗师在病人后方,以支持髋部和躯干的稳定性。在每天的PT session之前,每隔5min在病灶对侧小脑区进行CRB-iTBS治疗,共进行两次。在每次刺激过程中,共向受影响半球的小脑传递1200次脉冲。CRB-iTBS的强度设定为激活运动阈值的80%,并根据个体头皮到皮层的距离进行调整。使用神经导航系统(SofTaxic;EMS)与PolarisVicra红外线摄像机相结合来确保每个被试、不同session的CRB-iTBS实施在同一点上。

    随机化和双盲设计(Fig. 1):被试被随机分配到两组年龄匹配的被试组:CRB-iTBS治疗组(18人)、安慰剂iTBS组(18人),并结合PT。随机化算法使用最小充分平衡方法来防止基线年龄和中风严重程度的失衡。

    每个阶段的测量内容为:基线评估(T0, day1):临床评估(BBS, FMA, BI)、运动评估(步态分析)、神经生理学评估(TMS-EEG);

  治疗干预(day1-day20):CRB-iTBS(10min)、PT(45min);治疗后测试(day21):临床评估(BBS, FMA, BI)、运动评估(步态分析)、神经生理学评估(TMS-EEG);

    治疗后测试(day42):临床评估(BBS, FMA, BI)。每个评估由一个临床医生(临床评级)或神经生理学家(步态分析和TMS/EEG记录)进行,评估者不知道实验目的。


Fig.1A)在T0(基线)、T13周治疗后)和T2(治疗结束后3周)阶段,临床评估、步态分析和TMS-EEG。

     (BTheta-爆发性刺激大脑中动脉受中风影响的对侧小脑。

     (C)依据神经振荡(右上)和TMS诱发电位(右下),对两组患者受影响和未受影响半球的初级运动皮质(M1)和后顶叶皮层(PPC)的皮层活动进行评估。


    运动分析:要求被试穿着舒适的鞋子以自己舒服的速度在地面上的长方形(6m×2.5m)内行走。测量仪器会在受影响和未受影响的腿部所执行的步调中(即当受影响或未受影响的腿分别处于站姿阶段和摆动阶段时),测量时空的步调参数,如步长、步幅、速度、站姿和摆动百分比。


    皮质活动分析:用TMS-EEG对皮质活动进行分析。整个治疗过程中,在两个半球M1和PPC中(共320个单脉冲),每个session包含80个单脉冲,随机刺激间隔2-4s。刺激强度设定为静息运动阈值的90%。当受影响的大脑半球由于缺乏任何运动诱发电位响应而不能达到静息运动阈值时,则将TMS设置为未受影响半球的相同值。采用Brain Vision Analyzer (Brain Products GmbH) 处理TMS-EEG数据。为评估CRB-iTBS治疗效果,采用两种方法评估单脉冲TMS诱发响应:(1)采用时空域分析评估皮层诱发活动;(2)采用时频域分析评估皮层振荡活动。


    时空域分析:时间窗为单脉冲TMS前100 ms持续至TMS后500 ms。为了评估TMS诱发的皮质响应,我们进行了一个全局平均场功率(GMFP)分析,计算头皮上所有电极的SD。对于每个病人的每个刺激点,GMFP波幅的前4个峰(P1, P2, P3, P4)在TMS脉冲后的300 ms内被觉察。


    为评估频域的变化,在整个EEG段采用基于Morlet小波的时频分析(参数:c=3;f=[4 45] Hz;步长=1Hz)。提取功率谱:θ(4-7Hz), α(8-13Hz), β(14-30Hz), 和γ (31-45Hz)频带,并平均20-300 ms的功率谱(这个时间段可看到TMS诱发的皮层活动)。分别在每个频带,对TMS诱发功率谱进行平均以评估整体振荡活动。


    统计分析:所有数据采用SPSS 24分析。关于临床数据,分析Berg Balance Scale, Fugl-Meyer Assessment scale, Barthel Index的原始分数和有效性。使用(Δt/tmax)*100计算有效性,这里的Δt指治疗后原始分数(T1或T2)和基线原始分数(T0)之间的差异,tmax值量表的最大分数。采用2(CRB-iTBS vs. 安慰剂iTBS)×3(T0 vs. T1 vs. T2)的重复测量混合方差分析对临床分数(BBS, FMA, BI)进行分析。采用重复测量混合方差分析进行步态分析(步长、步幅、速度、站姿和摆动百分比)。受影响和未受影响肢体的数据采用重复测量混合ANOVAs:被试间因素为组别(治疗组vs.安慰剂组),被试内因素为时间(T0 vs. T1 vs. T2)。


    神经生理学数据分析TMS诱发皮层活动和振荡活动。在每个GMFP峰处对TMS诱发的皮层活动进行平均。为了评估治疗效果在皮层活动的体现,对每个刺激点分别进行重复测量混合方差分析(组别为被试间因素,半球、时间或峰值为被试内因素)。为评估治疗效果在频谱活动的体现,对每个频带和刺激点采用重复测量混合方差分析(组别为被试内因素,半球、时间为被试内因素)。采用pearson系数计算临床、行为和神经生理学数据之间的相关。在进行方差分析之前,采用Shapiro-Wilks' test对临床、行为和神经生理学数据的正态分布进行检验(alpha = 0.05)。采用Mauchly's test对数据进行球形检验,当违反球形假设时(Mauchly's test < 0.05),使用Greenhouse-Geisser矫正。采用Bonferroni方法进行多重比较矫正。


结果:

    该治疗有很好的耐受性,两组均未报告显著的不良反应。在T0阶段,两组被试的年龄、性别、病患侧、中风的时间以及中风程度(National Institutes of Health Stroke Scale)没有显著差异。两个被试中断治疗,最终34个病人完成治疗(Fig. 2)。两组的有效训练时间相似。我们发现,与安慰剂iTBS相比,3周的CRB-iTBS治疗与PT结合导致BBS分数增加。事后分析显示在CRB-iTBS治疗组,T1的BBS分数显著高于T0,T2的BBS分数显著高于T1和T0。但在安慰剂iTBS组,没有此差异。事后分析也揭示了两组被试在T2阶段,BBS分数差异显著。有效性分析显示CRB-iTBS组的BBS分数提高了15.8%(T1)和23.1%(T2),安慰剂iTBS组的BBS分数提高了5.8%(T1)和10.3%(T2, Fig. 3a)。没有发现两组被试在FMA和BI评分上有差异。

Fig. 2 纳入研究的脑卒中患者随机化的CONSORT流程图


    检测到的步态分析显示,CRB-iTBS组中,在未受影响肢体的步调中测量到的步幅显著降低(Fig.3B)。在受影响肢体中观察到类似的趋势,但较高的变异性导致结果不显著。在步长或站姿百分比上,没有观察到组别效应。

    Fig. 3 (A)CRB-iTBS和安慰剂iTBS组被试在T0(基线)、T1(3周治疗后)和T2(结束治疗后3周)阶段,Berg Balance Scale (BBS), Fugl-Mayer Assessment (FMA), 和Barthel Index (BI) 的平均分数和有效性。接受CRB-iTBS与PT结合治疗的被试,在T1和T2阶段,BBS分数显著提高。

          (B)CRB-iTBS和安慰剂iTBS组被试在T0、T1和T2阶段的步长和步幅。接受 CRB-iTBS与PT结合治疗的被试,在治疗后,步幅显著减少。

    经过3周的治疗后,两组患者在受影响半球的M1-GMFP波幅均有提高(Fig. 4A)。相反,在受影响半球测到的PPC-GMFP(P3)波幅,CRB-iTBS组显著更高(Fig. 4A)。当刺激未受影响半球时,无明显差异。另一方面,当测量PPC振荡活动时,发现3周的CRB-iTBS治疗后,受影响半球的theta频带活动增强,并且其他频带没有差异(Fig. 4B)。在受影响和未受影响半球,安慰剂iTBS组在治疗后无差异。相关分析表示治疗后BBS评分的改变和步幅以及PPC-GMFP相关(Fig. 4C)。这一结果表示随着步幅的显著减小和TMS诱发皮层活动的大幅度增加,步态和平衡功能明显增加。

 

Fig. 4  CRB-iTBS和安慰剂iTBS组受影响半球(M1)和受影响半球(PPC)诱发的GMFP(A)和振荡活动(B)。接受 CRB-iTBS与PT结合治疗的被试,在治疗后,PCC神经活动(A)和theta振荡(B)显著增加。C表示CRB-iTBS和安慰剂iTBS组步幅、皮层活动和Berg Balance Scale的相关3D图。这一结果表示随着步幅的显著减小和TMS诱发皮层活动的大幅度增加,步态和平衡功能明显增加。


总结:

    此研究发现CRB-iTBS治疗后,BBS评分增加,步态分析的步幅减少,这一结果证明CRB-iTBS与PT结合可以改善中风患者的步态和平衡机能。CRB-iTBS与传统的PT结合是一种通过在缺血性中风患者中成功进行小脑-皮质重组,促进步态和平衡恢复的有效策略。TMS结合EEG是中风康复研究的重要手段。


原文:

Effect of Cerebellar Stimulation on Gait and Balance Recovery in Patients With Hemiparetic Stroke: A Randomized Clinical Trial

G Koch, S Bonnì, EP CasulaM Iosa, S Paolucci… - JAMA neuology, 2019 - jamanetwork.com

欢迎微信扫码关注思影科技

您的支持与帮助是思影前进的动力


获取原文:关注“思影科技”公众号,回复“原文”或“培训”,获取原文pdf及补充材料下载链接,同时欢迎浏览我们的培训通知以及数据处理业务介绍。(直接点击下文即可浏览):


第一届脑电数据处理入门班  (重庆,全界面)


第十二届脑电数据处理班(重庆,与入门相邻)


第二届眼动数据处理班(重庆,与脑电相邻)


第十三届脑电数据处理班(南京)


第四届脑电信号数据处理提高班(南京,与十三届脑电相邻)


更新通知:第五届近红外脑功能数据处理班 (南京)


第二届脑磁图(MEG)数据处理学习班


第十四届功能磁共振数据处理基础班(南京)


第十五届功能磁共振数据处理基础班(南京)


第七届磁共振弥散张量成像数据处理班(南京)


第五届磁共振脑影像结构班(南京)


第四届磁共振ASL(动脉自旋标记)数据处理班(南京)


第九届磁共振脑网络数据处理班


更新通知:第三届脑影像机器学习班(南京)


第四届脑影像机器学习班


第四届动物磁共振脑影像数据处理班(南京)


第十六届功能磁共振数据处理基础班(重庆)


更新通知:第二届脑影像机器学习班  (重庆)


更新通知:第三届脑功能提高班暨任务态fMRI专题班


第六届磁共振脑影像结构班(重庆)


思影数据处理业务一:功能磁共振(fMRI)


思影数据处理业务二:结构磁共振成像(sMRI)与DTI


思影数据处理业务三:ASL数据处理


思影数据处理业务四:EEG/ERP数据处理


招聘:脑影像数据处理工程师

 
 

打印本页 || 关闭窗口
www.buggybath.net