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意识障碍(DoC)是由颅脑外伤、脑出血、脑梗死、各种原因引起的缺氧缺血性脑病、中毒性或代谢性脑病、脑炎等中枢神经系统病损所致的广泛脑组织损害,导致意识水平与意识内容的损害。
目前对于DoC患者的治疗尚无行之有效的治疗方案,临床上常用的治疗方案包括药物治疗和物理因子治疗。物理因子治疗一般为无创性治疗,目前广泛应用于DoC临床康复中,除了解决DoC合并的临床问题外,物理因子治疗还能增加DoC患者外周感觉刺激,并可能通过潜在的神经机制对中枢神经系统产生影响。DoC患者物理因子治疗手段有哪些?现整理如下。
一、中枢刺激
1.重复经颅磁刺激(rTMS)
rTMS通过连续发放一定频率和强度的磁刺激脉冲在大脑皮层形成感应电流,可以调控刺激局部以及功能相关远隔区域的神经递质、皮层兴奋性、脑血流、脑代谢和脑功能连接变化。DoC的恢复与前额叶中央环路和额顶网络相关,因此rTMS的干预靶点多位于前额叶和额顶叶。
3项研究发现高频rTMS作用于左侧前额叶背外侧皮质(DLPFC)可改善DoC患者的行为学评分(推荐强度B/2a)。有一项研究发现右侧DLPFC的高频rTMS也可改善植物状态(VS)患者的意识水平(推荐强度B/2b)。另有几项研究选取初级运动皮质(M1)作为干预靶点。此外,也有个别研究探索了角回、顶叶和后顶叶皮质(PPC)为刺激靶点对意识恢复的作用,结果提示上述靶点的高频rTMS干预均有一定的促醒作用。
综上,rTMS作为一种无创神经调控技术推荐应用于DoC的康复,但仍需多中心、大样本量的随机对照研究以明确和优化刺激参数及靶点。
2.经颅直流电刺激(tDCS)
tDCS治疗是一种利用恒定、低强度直流电(0.5~2.0mA)调节大脑皮质神经元活动的非侵入性神经调控技术,其主要作用机制是对神经元膜电位进行阈下调制及改变大脑皮质兴奋性。tDCS还能通过影响神经递质变化、改变突触可塑性及调节皮质下脑网络功能连接等促进神经功能恢复。
有2项以左侧DLPFC为tDCS阳极干预靶点的研究证实,微小意识状态(MCS)患者或能更多得益于该项治疗, 另外还发现,其意识改善可能与注意力资源分配的改善相关(推荐强度B/2b)。2项研究证实tDCS作用于双侧M1区能改善MCS患者的意识水平(推荐强度B/2b)。2项研究证实将高精度tDCS作用于楔前叶可促进MCS患者的意识恢复(推荐强度B/2b)。
虽然将tDCS用于DoC患者的促醒治疗可观察到一定的临床疗效,但是尚未形成统一的临床干预方案,未来还需要进一步设计高质量的随机对照研究明确最佳干预靶点。
3.经颅超声疗法
经颅超声疗法是使用低强度具有治疗作用的超声(3W/cm2),穿过颅骨直接作用于脑病变部位,通过改善脑血循环和提高脑细胞代谢水平,调节脑功能,治疗脑部疾病的方法。目前认为其主要的机制其一是溶栓以及改善局部微循环,达到挽救“过渡带”的目的;其二是通过调节局部兴奋性,改善患者脑功能。
Monti等报道了通过使用低强度经颅超声聚焦于丘脑,上调皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质通路兴奋性,从而改善DoC患者的意识状态(推荐强度C/4)。
目前经颅超声治疗在DoC患者的临床应用多为病例报道,因此,缺少相关的临床研究证据可以纳入DoC患者的长期康复计划,但就目前的结果而言,经颅超声疗法仍然是一项具有潜力的治疗。
二、外周神经电刺激
1.正中神经电刺激(MNES)
脑干上行网状激活系统(ARAS) 是维持觉醒的重要结构,而刺激腕部正中神经可以实现正中神经→脊神经→颈段脊髓→脑干→丘脑→皮层的逐步激活,即激活ARAS,进而促进意识的恢复。MNES可能通过基因调控中枢神经系统相关神经递质,增加食欲素-A蛋白及其受体的表达,提高DoC患者的脑血流量,从而产生促醒作用。
MNES属于无创外周神经电刺激,具有便携、经济、安全性高的特点。一项研究显示MNES可能提高DoC患者行为学评分、改善功能预后、缩短住院时间,有益于DoC患者意识的恢复。近年也有一些研究探索了MNES联合重复经颅磁刺激或高压氧对DoC的疗效,结果均提示联合治疗优于单一干预方案。
综合现有证据,MNES可作为昏迷或DoC早期患者促醒的辅助手段,但对于DoC的康复疗效还有待进一步研究明确(推荐强度B/3a)。
2.迷走神经刺激(VNS)
VNS可分为侵入性和非侵入性两种形式,其中经皮耳廓迷走神经刺激(taVNS) 是目前临床上最常用于DoC促醒的非侵入性电刺激技术,现仅有一项研究初步探索了无创迷走神经磁刺激用于DoC治疗的可行性。
taVNS产生促醒作用的可能机制包括:通过激活ARAS、激活丘脑、重建皮质-纹状体-丘脑-皮质环路、激活突显网络以增强外部网络和默认网络的负连接、通过去甲肾上腺素途径增强外部网络连接、通过5-羟色胺途径增强默认网络连接。此外,基础研究发现VNS可能通过减少细胞凋亡、调节神经递质、减少炎症反应和保持血脑屏障完整性在DoC的康复中发挥作用。
现有的研究结果提示taVNS可能通过改善DoC患者脑功能网络连接,进而提升其临床行为学评分,是一种有潜力的促醒治疗方法。taVNS的不良反应发生率较植入性VNS低,但由于DoC患者无法交流,临床应用时仍需警惕自主神经等相关并发症的发生(推荐强度B/3a)。
3.三叉神经刺激(TNS)
三叉神经与脑血管系统、边缘系统、内嗅皮层、三叉神经中脑核、延髓背角等许多关键脑区有连接。TNS产生的神经冲动通过这些连接在中枢神经和脑血管系统内可引起局部效应,包括扩张脑血管、调节脑代谢和神经传递、减少炎症反应,以及通过影响自主神经系统产生全身效应。
在DoC患者中,TNS干预可能通过增加局部脑代谢进而改善其行为学表现。最近有研究表明,多模态声电TNS(即与TNS同步进行音乐刺激)可有效改善DoC患者的改良昏迷恢复量表(CRSR)评分和振荡性脑活动,而皮层间功能连接的改变可能是其潜在的作用机制。
TNS在DoC康复中的应用仍处于探索阶段,仅有的几项小样本量研究提示TNS对促醒可能有效,TNS应用于DoC患者中的安全性问题仍需更多研究验证(推荐强度C/4)。
三、感官刺激
1.音乐治疗
人类大脑对音乐的加工不仅涉及听觉皮层,还涉及颞叶、额叶、顶叶、小脑和边缘系统的巨大双边网络,这些脑区管理听觉感知、句法和语义处理、注意力和记忆、情绪和情绪控制以及运动技能。音乐治疗改善DoC患者的具体机制可能是通过激活下丘脑-脑干自主神经系统轴,影响脑网络或备用神经网络,从而达到改善DoC患者意识状态的目的。
虽然音乐治疗的具体细则尚未特别明确哪种表现形式更加有效,但即便是接受古典音乐治疗,也能够影响MCS或无反应觉醒综合征(UWS)患者。但是目前音乐治疗对意识障碍患者的疗效评价研究较少,有待于进一步验证。鉴于该干预几乎没有禁忌证和不良反应,可以纳入DoC患者的长期康复计划中(推荐强度C/4)。
2.光刺激治疗
光刺激治疗是暴露于直射阳光或控制波长的人工光下,以治疗各种疾病的一种方法。光疗对脑损伤后DoC患者的疗效和机制尚不明确。目前普遍认为与昼夜节律改善有关。
DoC患者通常遭受大脑半球和连接的广泛损害,导致意识受损,但下丘脑和脑干结构的相对保留可维持唤醒和自主功能。其可表现出类似于睡眠和清醒周期的闭眼和睁眼期。然而,DoC患者可能缺乏典型的神经生理睡眠模式。光疗法可以有效改善睡眠障碍和情绪障碍患者的昼夜节律,从而促进身体和心理功能的恢复。但在脑损伤后DoC患者中,临床研究报道较少。
目前光疗应用于DoC患者治疗的临床依据较少,但这种简单且廉价的干预措施,几乎没有禁忌证和不良反应,对眼组织具有较好的安全性,建议纳入DoC患者的长期康复计划中(推荐强度C/4)。
3.重力刺激
直立体位训练促进DoC意识水平恢复的机制尚不清楚。经验认为直立体位可以降低 DoC患者长期卧床的相关并发症,去除这些阻碍意识水平恢复的不利因素可能促进意识水平恢复;直立体位训练还可能提高心肺适应性,同时伴有觉醒度的改善;其可导致前庭系统向大脑传递运动变化的信号增多,因此改变姿势可能会增加警觉度,直立体位可能会激活姿势维持相关肌群,并可能通过牵拉紧张或痉挛肌肉而增加本体感觉输入,或进一步刺激大脑活动;此外,直立训练还可能通过相对于卧床的丰富外界环境刺激,促进DoC患者意识水平恢复(推荐强度A/1a)。
研究表明,直立体位训练可能是DoC患者的一项重要而可行的康复干预措施,而直立的方法并不重要。但这些临床研究结论普遍受限于较小的样本量,而且缺乏神经影像学检查或神经电生理检测等客观评价方法,且因伦理问题无法设置空白对照组,因此,证据强度有限。但考虑到临床经验、潜在积极效果以及对患者可能带来的低风险,直立体位训练仍应被视为改善意识水平的重要康复干预措施。
尽管物理因子治疗在促进意识障碍康复中具有巨大的潜力,但也面临一些挑战,例如治疗的安全性、有效性和成本效益等方面的问题。在临床实践中,机遇和挑战并存,如何协调好两者之间的联系,让这项治疗技术更多的造福意识障碍患者,是我们需要为之努力的方向。
中国医学论坛报今日神经整理自《意识障碍康复的物理因子治疗专家共识》
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